保温瓶保温效果与水量多少的关系

重庆市江北区教师进修学院  卢文超

一、背景知识

l、暖瓶的最佳保温水量

家中常有客人来访，总是给客人沏上一杯茶，沏茶的次数多了，发现了一个现象：暖水瓶盛满了水（即指暖水瓶中的水与瓶口平齐后，盖上瓶塞，除去溢出的一小部分水，瓶中所保留的水量）和暖瓶中只有多半瓶水相比，经过一段时间（约15个小时）后，后者的水更易的把茶泡开，于是想：这是不是凑巧水满的暖瓶没盖好壶塞所导致的呢？但经过多次试验、比较和测量，发现并不是上述的原因，而后者的水温确实比前者高些（约 6℃）。

就我们的“常识”而言，大家都会认为暖瓶中盛有的水越多越利于保温，反之则降温较快，这就是说“常识”错了？“常识”少了适用条件，即当暖瓶中的盛水量小于某一值，“常识”适用。

综上所述，在暖瓶起保温作用时，有一个降温最慢，保温最好的水量称之为最佳保温水量。最佳保温水量：即暖瓶的容积减去灌满水盖瓶塞时溢出的水量。

2、暖瓶的散热渠道

在用暖瓶对水进行保温的过程中，散热主要是通过三个渠道：

(1) 瓶口散热；

(2) 水与瓶壁的接触散热；

(3)水蒸气和水雾在瓶口或在瓶壁发生的散热，及水变成水蒸气和水雾的吸热降温。

由于三者的散热速度各不相同，导致了在不同水位的散热，有快有慢。由数据推测(2)方式的散热最慢，(1)方式稍快，(3)方式的散热速度随水面与瓶口的距离、水面以上的瓶壁面积及水面上方空间的增大而呈现增加趋势。

3、合理使用暖瓶

(1)向制造厂家建议，在暖瓶的大小，粗细便于使用的前提下，可适当加大瓶胆的内径，提高产品保温效果。

(2)虽然每只暖瓶的保温效果主要是由产品质量决定，但它们的保温原理是相同的，所以均存在着最佳水量，又由于每只瓶胆的镀膜是均匀的，所以最佳水量大致是相同的。

（3）建议大家在使用暖瓶时，不要水灌得太满，只要将水灌满为最佳保温水量即可，以使保温效果最佳。

二、活动方案

1、问题的提出

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。

2、适用对象

基本对象是 13-15 岁的学生。

3、活动时间

本活动需要1-3周时间。第一周为活动准备、拟订方案时间；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。

三、活动目标

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。

四、活动资源

（一）学生准备：

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。

（二）教师准备：

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。

五、活动过程

（一）内容

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、对实验进行总结，组间讨论、质疑，修改后撰写成论文上交。

（二）过程

1、引导学生发现问题、确定课题。

（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。

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。

六、活动评价

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、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。

七、改进建议

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？

5、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、曲线图并对实验进行分析。 http://s6/mw690/003uENFrgy6FsarEr77d5&690