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1、热水瓶的研究与改进长沙县实验中学2007/12/20一、研究性学习课题组情况介绍1、课题题目：热水瓶的研究与改进2、指导老师：熊永红3、课题小组成员：莫帅、李坚、李弼 4、组员档案二、研究性学习报告正文1、研究目的 、课题提出的背景、课题研究的目的2、研究过程、研究采用的方法、组员分工、活动具体内容3、研究结论、传统热水瓶的结构功能介绍、本课题组调查问卷分析、有关热水瓶的物理实验和科学分析、小结、热水瓶的具体改进三、研究性学习心得和论文四、研究附件研究性学习课题组情况介绍组员档案姓名：莫帅（男） 职务：组长学校： 长沙县实验中学 自我介绍： 一半阳光，一半忧郁；既爱安静，又好运动；狂爱电脑，痴
2、迷音乐；喜爱文学写作，擅长逻辑推理这就是我，一个偏爱文科的理科生。承蒙各位组员的信赖，我很荣幸当上了本课题小组的组长。相信工作负责认真、细心谨慎、饱含热情的我一定能带领大家出色的完成这项课题研究活动！我的座右铭是：用心+努力=成功姓名：李坚（男） 职务：组员学校：长沙县实验中学 自我介绍快乐的我、快乐的自己！我不太喜欢运动，有点呆呆的，但是我的脑袋并不钝，没事喜欢想想一些问题，所以我参加了这个研究小组。我平时喜欢打打乒乓球、下下象棋。我的座右铭：天空中没有留下鸟的痕迹，但我已经飞过！姓名：李弼（男） 职务：组员学校：长沙县实验中学 自我介绍 本人性格内向，待人忠诚，爱好广泛，好奇心强，希望与人
3、和谐相处，并能够为达到目标而不懈努力。但也不乏对事情专一，有责任感。我相信：只要我们齐心协力，就一定能成功。研究性学习报告正文一、课题提出的背景 在决定本小组研究性学习课题之时，本组有一组员目睹了一次小事故：一位同学打开水上宿舍楼，不料热水瓶突然炸裂，被四溅的开水烫伤了。由于住院治疗，那位同学请了一个多星期的假，落下不少功课，严重影响了学习。此外，类似事故屡见不鲜。热水瓶也叫暖瓶或保温瓶，普遍用于每一家庭,是生活中的必备用品。但在长期的使用中，传统热水瓶显露出许多不足之处。现在是21世纪，在科技如此发展的今天，热水瓶是否还是有着用武之地，是否还有改进之处？我们又该如何使其发挥更大的用处？针对上
4、述问题，我们决定对热水瓶的弊端进行研究探讨，并试图解决这些问题。相信这对于人们的日常生活存在着十分重要的意义！二、课题研究的目的1.了解热水瓶的构造及其保温原理；2.探求热水瓶的弊端及其根源；3.对症下药改善传统热水瓶的不足，设计新的热水瓶；4.提高自己调查、分析、探究、实验的能力，完善自己的学习主法，增强创新意识 。 研究过程1、 研究采用的方法1.调查分析法： 通过对本市市民进行调查走访，发放问卷，并对收回答卷进行取样分析。 第一周成立研究小组，对研究性学习理论知识进行系统学习；制定好研究计划第二周上网和到图书馆查阅资料；设计调查问卷并打印第三周有计划地分发问卷、回收问卷，进行调查研究，进
5、行数据整理第四周与指导老师交流，进行科学实验和理论分析，找出热水瓶工作原理并改善不足第五周结合社会调查、文献研究和科学实验的所得，改进热水瓶第六周撰写研究报告；举办主题班会对此次研究性学习活动进行评估第七周制作电子课件2.文献研究法： 通过上网、到图书馆查阅资料等途径获取所需。3.科学实验法： 通过动手实验研究，找出热水瓶保温原理，改善热水瓶的不足，设计合理、实用的新热水瓶。二、组员分工 资料查找：李坚、李弼资料整理：莫帅物理实验：莫帅、李坚、李弼社会调查：莫帅、李坚、李弼课件制作：莫帅、李坚三、活动具体内容研究结论一、传统热水瓶的结构功能介绍1. 结构材料解析热水瓶，又叫暖瓶或保温瓶，是每个
6、家庭必不可少的日用器具。传统热水瓶的外型比较单一，呈圆矩体（见左图）。热水瓶主要由外壳和瓶胆构成。 外壳一般由竹编、塑料、铁皮、铝、不锈钢等材料制成，其材料类别对热水瓶的保温功能没有影响。瓶胆由其间抽成真空状态并镀银或铝的双层玻璃构成；它是热水瓶的核心部分，决定着热水瓶的保温效果。此外，完整的热水瓶还必需有瓶盖（其材料与瓶外壳相同）、瓶塞（通常以软木或塑料制成）和橡胶垫座。2. 功能原理解析 现代的热水瓶是英国物理学家詹姆斯杜瓦爵士于1892年发明的。当时他正在进行一项使气体液化的研究工作，气体要在低温下液化，首先需设计出一种能使气体与外界温度隔绝的容器，于是他请玻璃技师伯格为他吹制了一个双层
7、玻璃容器，两层内壁涂上水银，然后抽掉两层之间的空气，形成真空。这种真空瓶又叫 杜瓶，可使盛在里面的液体不论泠、热温度都保持一定时间内不变。热水瓶的构造并不复杂（见右图）。中间为双层玻璃瓶胆，两层之间抽成真空状态，并镀银或铝，真空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的不良导体，镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射回去。反过来，如果瓶内储存冷液体，这种瓶又可以防止外面的热能辐射到瓶内。内胆上面有“小尾巴”，它是热水瓶维持水温的弱点：“小尾巴”被破坏了，热水瓶也不能保温了。“小尾巴”是制作瓶胆时，抽除双层玻璃内空气留下的。如果“小尾巴”破坏，双层玻璃中进入空气，变成非真空状态，不能避免热对流，热
8、水瓶也就不保温了。热水瓶的瓶塞，通常以软木或塑料制成，这两种材料也都不易导热。热水瓶的瓶口有一橡胶垫圈，瓶底有一碗形橡胶垫座，这些都是为了固定玻璃胆用，以防与外壳碰撞。这便是热水瓶保温功能的奥秘。二、本课题组调查问卷分析1. 课题调查问卷的具体内容 热水瓶的研究与改进社会调查问卷尊敬的长沙市民：您好！我们是长沙县实验中学研究性学习课题小组成员。因为课题的需要，想耽误您23分钟的时间做一下这份调查问卷，谢谢您的支持。热水瓶是生活中常见的生活用品。传统热水瓶存在着许多不足：使用时造成的炸裂事故屡见不鲜；在保温等性能方面也缺陷颇多。针对上述问题，我们展开调查，并作科学分析，希望用所学知识将其解决。请
9、您完成下面问卷（在您的选项上划“”或在“ ”填写）：一、简单了解一下您的个人资料1.您的性别： a 男 b 女2.您的年龄阶段： a 18岁以下 b 1830 c 3050 d 50以上3.您的职业： 二、有关热水瓶的几个问题1.您在日常生活中用到过热水瓶吗？a 很经常 b 用，但不多 c 不用2.您对热水瓶的安全状况放心吗？a 不放心，老担心其炸裂 b 很放心 c 不在意这点3.您有过因热水瓶炸裂而被烫伤的经历吗？a 有过一两次 b 有过三次以上 c 没有4.您认为热水瓶的制作应首选何种材料？a 便宜实用型 b 绿色环保型 c 安全赖用型5.您觉得现今广泛使用的热水瓶最大的不足是什么？a 易
10、炸裂 b 保温时间短 c 难知水量 d 难知水温 d 其它： 6.您是否觉得热水瓶外型应多样化、美观化？a 是的，丰富一点好 b 没必要，实用就行十分感谢您支持我们完成此次问卷调查，愿好运永远与你相随！ 长沙县实验中学2. 调查问卷分析我们总共发放了100份调查问卷，回收了87份。下面，我们对其中抽取的50份作为样本进行了分析。问题1：您在日常生活中用到过热水瓶吗？本题答案整理得知，经常使用热水瓶的人数占86%，根据这些人资料来看，其年龄阶段集中在1830岁和3050岁之间，职业不一，家庭主妇占多数；使用较少的占12%，以男性为主；不用热水瓶的占2%，其职业为公司白领中层阶级。所以我们得出的结
11、论是：尽管很多其它饮水器具取代了热水瓶的位置，但就整体而言，大多数地方，热水瓶的位置还是举足轻重的。这进一步的证明了本课题研究的价值。问题2：您对热水瓶的安全状况放心吗？ 就本题而言，68%的人认为热水瓶的使用存在不保险性；10%的人对热水瓶的安全性能很放心；剩下的22%的人对热水瓶这点不在意，没有考虑过这个问题。这个结论证明了我们对热水瓶现状改善方面，增加热水瓶的保险性是很有价值的。不放心（34人）不在意（11人）很放心（5人）问题3：您有过因热水瓶炸裂而被烫伤的经历吗？16%的人有被热水瓶烫伤的经历，其中有2%的人有过3次以上的经历。这证明了传统的热水瓶的不足和改善热水瓶的必要性问题4：您
12、认为热水瓶的制作应首选何种材料？a 便宜实用型 b 绿色环保型 c 安全赖用型对于热水瓶的制作材料，市民不太在意绿色环保方面（仅8%的市民在意）；市民更看重的是经济和实用方面，所以便宜实用型（占44%）和安全赖用型（占48%）的偏多，这为热水瓶的制作材料问题5:您觉得现今广泛使用的热水瓶最大的不足是什么？保温时间短（13人难知水温（4人）难知水量（2人）其它（3人）易爆炸（28人）（其它 ：到出少量水之后，瓶塞易喷出等） 根据上述表明市民对于热水瓶的改进最迫近的愿望，以此作为热水瓶的改进主体方向的根据。问题6：您是否觉得热水瓶外型应多样化、美观化？是的，丰富一点好（24人）没必要，实用就好（2
13、6人）这个问题的所设两个选项的被选中的比例差不多：前者占48 %，后者占52%。虽然热水瓶的外型不很重要，但从市场方面考虑，我们可适当设计几款造型新颖的热水瓶，能够让人耳目一新。只要吸收到了顾客的目光，往往能增加销售量。 三、有关热水瓶的物理实验和科学分析1.水量对水温变化的影响在知晓热水瓶的保温原理之后，我们开始着手研究热水瓶所盛水的多少是否对保温效果产生影响。希望通过研究，能进一步了解热水瓶的保温性能，并对其提出合理建议，改善热水瓶，使其发挥最大保温功效。 于是，我们做了下面这个物理实验调查记录。时间：2005年5月14日 天气：雨 气温：1519从研究记录中可以看出，热水瓶中所盛开水的多
14、少对热水瓶内水温有着举足轻重的作用：热水瓶内水越多，保温性越好；不难看出，热水瓶中水越少空气体积越大，而据热传递得，水温应与空气温度相等，所以，空气体积越大，从水中输出的热量越多，自然水的温度越低。热水瓶中温度的丧失，是由于同空气进行热传递。只要隔绝了空气，热量便无法传递。所以，保持水量的充足，便是热水瓶保温的秘诀！热水瓶瓶的保温、保冷功能最差的地方是瓶颈周围，热量多在该处借助传导方式流通。因此，制造时总是尽可能缩短瓶颈，容量愈大而瓶口越小的保温瓶，保温效果愈好。2.容量对水温变化的影响时间温度体积-0ml-15ml-30ml-45ml-60ml-75ml-90ml-120ml-150ml6：4092.593.592.593.5939593.590.592.59：40888886868688898787.512：4084.585.584.585.58484838181.52：008283.5
