保温瓶保温效果与水量多少的关系

保温瓶保温效果与水量多少的关系 刘明霞 , 在学生的生活中，家家都有热水瓶，它既可以保热又可以保凉。可是它有时保温效果好， 有时保温效果差。那么是什么原因呢？ 是不是跟热水瓶所盛水的多少关呢？究竟保温瓶的 水是多保温效果好呢，还是水少好呢？水多效果好，那要多到什么程度呢？反之，又要少到 什么程度呢？ 由此，引导学生来探究热水瓶的保温效果与水多少的关系，把所学的知识用 于生活实际，很有实际意义。 基本对象是13—15岁的学生。 本活动需要1—3周时间。第一周为活动准备、拟订时间；第二周进 行分组实验探究、完成实验报告；第三周进行分析讨论、撰写论文。 1、 通过对问题的提出及探究，使学生知道科学实验是探索科学规律的必要 手段，培养学生学科学、爱科学、用科学、信科学的科学态度，树立客观、求真、探索、合 作、竞争等科学精神。 2、 通过对该活动的设计及分组实验探究，培养学生合理地选择工具，适当 组合使用的能力，培养学生的实践能力。 3、 使学生初步学会科学实验的方法，具有一定的实验能力（包括完成实 验报告、撰写论文的能力），培养学生利用数学工具解决物理问题的能力。 4、 通过整个活动过程，培养学生不断发现问题，通过自己的探究、钻研， 寻求问题的答案，终生学习的习惯。 1、学生分组，各组由学生选定一名组长，各组讨论确定本组的活动地点、时间与分工。 2、各组讨论实验，包括：题目的确定、表格的设计、测量的内容及数据相关资料的查 找。 ： 1、因学生家中一般没有实验用温度计和量筒，教师从实验室中为每组准备四只温度计、 一个量筒，暖瓶、钟表由学生自备。 2、实验前引导学生学习、讨论：测量、数据处理以及实验设计的一般方法。 1、分组讨论，初步拟定选题、设计实验方案，研究内容、实验地点、时间。 2、讨论、修改、确定实验方案、内容以及步骤。 3、各组在组长的带领下分工合作，进行实验探究。 4、观察、记录实验现象，整理、分析数据并得出结论，完成实验报告。 5、对实验进行，组间讨论、质疑，修改后撰写成论文上交。 1、引导学生发现问题、确定课题。 1 （1）引导学生去观察身边的现象，提出一些值得研究的问题。 （2）根据学生兴趣和实用价值确定探究课题为：保温瓶保温效果与 水量多少的关系。 2、 讨论设计实验方案。 （1） 先由每人自己设计方案，实验器材。 （2）小组讨论确定实验方案及注意事项。 3、分组实验探究。 学生自愿组合成两人一组，利用自家的暖瓶在家中进行实验，量筒、 温度计由学校提供，钟表学生自备。 附：学生设计的部分如下： 表一： 时间： 测量人 ： 室内温度： 水量 初温： 末温： 第一支第二支第三支第一支第二支第三支 温度计 温度计 温度计 温度计 温度计 温度计 300毫升 表二： 水量 初温 3小时 6小时 9小时 12小时 时间： 300毫升 现测 600毫升 现测 室内 温度： 900毫升 现测 1200毫升 现测 1500毫升 现测 测量人 1800毫升 现测 ： 2100毫升 现测 2400毫升 现测 数据为 三次平2700毫升 现测 均值 溢满 现测 4、分析讨论实验结果，撰写论文。 （1）实验过程中，小组内、小组间、小组与老师间交流，随时解决出现的问题。 （2） 分析结论，完成实验报告，撰写论文。 5、 活动拓展 （1） 讨论通过该实验有哪些收获？ （2） 以此为启发，生活中还有那些感兴趣的、与实际生活密切相关的物理 问题，如何进行研究？ （3） 各小组提交设计方案时，经过组间交流，发现各组在设计实验时在不 同程度上存在着一些不足，引导学生讨论优缺点。 （4）讨论、交流在实验准备中及测量过程中出现的一些问题及处理方法。 1、 该活动体现了以学生活动为主体的特点：整个活动全部由学生自己完 成，自己确定课题、设计并实验。突出了学生探究性学习的参与与力度，充分激发了学生研 究问题的积极性。 2 2、通过对问题的提出及探究，使学生知道了科学实验是探索科学规律的必要手段，培 养了学生学科学、爱科学、用科学、信科学的科学态度，树立客观、求真、探索、合作、竞 争等科学精神。 3、通过对该活动的设计及分组实验探究，培养了学生合理地选择工具，适当组合使用的 能力，培养了学生的实践能力。 4、 使学生初步学会了科学实验的方法，培养了其观察能力、实验能力、 利用数学工具解决物理问题的能力、分析概括等探究问题的能力及物理科研素质，培养了学 生科学的研究问题的方法。 5、 通过整个活动过程，培养了学生不断发现问题，通过自己的探究、钻 研，寻求问题的答案，终生学习的习惯。 6、 通过该活动很好的培养了学生的物理意识及非智力品质，学生在实验 操作、处理数据到完成论文中，由不稳定的兴趣状态过渡到半稳定的探究性兴趣状态，最后 形成稳定的概括性兴趣状态，不但培养了其科研兴趣，也锻炼了他们的毅力。 1、该活动主要适合于13——15岁的学生作为探究活动；但10——12岁的学生可以作为体验活动，16——18岁的学生可以作为理性研究活动。对10——12岁的学生，为避免烫伤危险应由教师指导、看护，在校内完成。 2、对于测量内容，以上所测的是某一确定的暖瓶的保温情况，在此基础上可以测量： 不同形状的暖瓶的保温情况，不同质料的暖瓶的保温情况，不同厂家、品牌的暖瓶的保温情 况以及保温杯、保温桶的保温情况。 3、对于学生的活动评价，重在肯定和激励学生在活动过程中的参与、表现及科学态度， 而非实验结果。 4、对于测量方法，注意引导学生讨论如何测量才能把误差减小到最小？ 6、 实验后引导学生利用数学工具分析实验，可根据数据绘制成直方图、曲线图，由图 对实验进行分析（图例见下,以下两图是相同初温不同水量经过12小时后的保温情 况）。 系列180 75 70 温度：摄氏度 65 60 300600900120015001800210024002700溢满 容量：毫升 3 溢满 2700 2400 78系列1210076 180074 72150070120068 温度：摄氏度90066 64600 300 容量：毫升 , 1. 《2001——2005年中国青少年科学技术普及活动指导纲要》 2. 有用的网址 面对新时期对人才的要求，我们更需要培养科研型人才。2000年北京市物理教研部组织探究、研究性活动案例，于是便组织了这一活动，该活动获北京市二 等奖。 ：保温瓶保温效果与水量多少的关系 ：怀柔二中初二年级.王婷、高乐、石扬、李光、杨健、马波、张云峰 ：在我们的生活中，家家都有热水瓶，它既可以保热又可以保凉。可 是它有时保温效果好，有时保温效果差。那么是什么原因呢？是不是 跟热水瓶所盛水的多少有关呢？由此，我们来研究热水瓶的保温效果 与水多少的关系的实验。究竟保温瓶的水是多保温效果好呢，还是水 少好呢？如果水多效果好，那要多到什么程度呢？反之，又要少到什 么程度呢？ ：烧杯、温度计、热水、保温瓶、钟表。 ：首先，找好量筒与温度计。温度计分三支，以便更准确地取平均值。 能正常工作的保温瓶一个。实验分十次进行，每次取300毫升、600 毫升、900毫升依次到2700毫升的水加热，共取九次，而第十次则 取水量好超过瓶塞的若干毫升水。把十次水加热后倒入保温瓶，每隔 3小时测一次水温，记录。在此之前，把水加热后即将倒入保温瓶的 初始温度记下。应注意的是实验应在同一温度下进行，每一次测量都 应进行三次测量记录。为的是准确取值减小误差。 下面是表格记录结果： 4 水量 初温 3小时 6小时 9小时 12小时 00000时间： C 74、7C 74、2C 73、7C 71 C 300毫升 76 2001年00000600毫升 74 C 73、6C 73 C 72、8C 72、6C 2月 000001日—900毫升 76、1C 76 C 75、8C 75 C 74、3C 10日 000001200毫升 76 C 75、6C 75 C 74 C 73、6C 室内 000001500毫升 74、7温度： C 74、1C 73、7C 73、4C 73 C 00000 2301800毫升 75、9C 74、5C 74 C 73、5C 73、2C C 测量人 000002100毫升 76、6C 76、3C 76、1C 76、1C 75、3C ：王婷 000002400毫升 77、3C 77 C 77 C 76、5C 76、5C 00000数据为2700毫升 73 C 73 C 72、6C 72、6C 72 C 三次平00000 溢满 73、6C 72、2C 72 C 70 C 68、4C 均值 00：十次测量初温在73C到家77C之间。水量越少，保温效果越差。如 000 300毫升水量，初温76C到12小时后为71C，中间之差达5C。水量 较多，保温效果较好。除水量溢满瓶塞之外。如2700毫升水量，初 000 温73C到12小时后为72C，中间仅差 1C。又如溢满瓶塞水量初温 000 73、6C，12小时后为68、4C，两次之差竟达5、2C。由此可知：保 温瓶的保温效果与水量多少有关。当瓶内水多时，保温效果较好；反 之，效果则差。但瓶内水量不得溢于瓶塞，否则保温效果极差。因为 实验条件有限，我们的能力有限，所以实验难免有些误差。对此，我 们小组中还有不同的实验方法：首先应准备两个温度计，一个量桶和 暖瓶。然后先量出暖瓶的总水量是2000毫升。再将水烧到一定温度， 先将500毫升的水倒入暖瓶，放在旁边，待两小时后测出水温。以此 类推测出1000毫升，1500毫升，2000毫升的水温如下： 水量 水初温 末温 变化情况 000 500毫升 70C 60C 下降了10C 000 1000毫升 70C 62C 下降了8C 000 1500毫升 70C 64C 下降了6C 000 2000毫升 70C 65C 下降了5C 000 水溢满 70C 57C 下降了5C 由此可知水越多保温效果越好，但不是水越多就一定越好。水溢满 0 时，2小时后，测出水温为57C足足下降了13摄氏度。由以上实验 可知暖瓶的保温效果与水的关系是：在水差一点点就满的时候效果 最好，水太多甚至溢出来时效果最差。 ：单位时间暖瓶内的水放出的热量是基本不变的，当瓶内水质量越少 时则温度变化越大，即温度降低的越多，保温效果越差。当水溢满时 由于水的蒸发吸热作用和瓶塞的传导作用，热量散失得快，所以保温 效果极差。 ：通过实验我们得知了怎样使暖瓶更好地保温；锻炼了我们动手、动 脑观察能力和研究问题的能力，也锻炼了我们的毅力。 5