比较材料的保温性能科学探究案例

宝塔区第三中学   苗正丽

李明在一所农村中学读书，学校有一只大的开水桶，冬天为了保温，在桶外裹上了一层棉被，尽管如此，早上灌的是开水，到了下午开水还是变得凉凉的。一天早上，李明看见张迪用铝合金饭盒装开水时，滚烫的饭盒只垫了薄薄的一层泡沫塑料就不烫手了，他突然想到，能否用泡沫塑料代替棉被给开水桶保温呢？他将这一想法告诉了张迪。李明认为，手觉得烫，是因为手吸收了热量，温度升高。隔着泡沫塑料拿热饭盒不烫手，说明泡沫塑料导热性能差。用导热性能差的材料包着开水桶，保温的效果按理说就会好些。张迪随手摸了一下热水桶上的棉被，暖乎乎的，热量通过棉被传出来了。张迪想，李明可能是对的，泡沫塑料的保温效果可能会比棉被好。

李明告诉张迪，如果用这两种材料分别包着装有热水的烧瓶，定时测量两烧瓶中的水温，便可以得出这两种材料保温性能好坏的结论。张迪告诉李明，还可能有其他因素影响水温变化，如两个烧瓶中的水是否一样多，初始水温是否一样高。李明接着强调，还需注意放烧瓶的环境是否一样，泡沫塑料与棉被的厚度是否一样等等。他们为了控制影响水温变化的其他因素，决定在两个烧瓶中装质量相等的水，加热到相同的温度后分别用两种保温材料包好，放在相同的环境温度下自然冷却。按照这个计划操作，李明和张迪把实验测得的数据填在下表中。

   根据表格中的数据，第1组（泡沫塑料保温）从80降至40所用的时间超过了45min，而第2组（棉被保温）降低相同温度只用了不到25min，这表明，泡沫塑料的保温性能确实优于棉被。

以上表格中，第35mint₁的数据与t₁的总的变化趋势有较大的偏差，回想实验的操作，有可能在读温度时有疏忽。如果剔除这个温度值，其他所有数据都与实验结论吻合。因此，这个实验的结论应该是可信的。

李明和张迪讨论后，给学校总务处写了一封信，信中阐述了实验的过程和结论，建议学校替换开水桶的保温材料。

评析

本例从日常生活中发现问题、提出问题和做出猜想，学生以验证猜想为目的设计了实验，收集了实验数据，并在分析数据的基础上形成了“泡沫塑料的保温性能优于棉被”的结论，之后，还对探究的过程和结果做出评估，并用写信的方式进行了表达和交流，这是一次完整的科学探究过程。本例探究的问题来源于学生生活，探究的实验器材比较简单，但探究过程需要一定的时间，这是一个在课外进行科学探究的实例。