研究性学习案例

自制简易的太阳能热水器

实施学校：宜章县城关一完小

实施年级：五年级

指导教师：胡慧芳 李恪光

一、主题由来

太阳能热水器是一种利用多种科学原理设计出来的一种节能装置。由于它在日照时间相对较长的地区可以长时间利用，可以节能减排，为家庭节省一笔开支，在没有阳光的时候还可以用电加热，方便、快捷、节省，所以受到了许多家庭的青睐。近年来，太阳能热水器普及程度逐年上升，有许多农村家庭也安装了太阳能热水器。绿色环保、节能减排的理念已经深入人心。

五年级课本里有关于太阳能热水器的内容是：第一单元第七节《做个太阳能热水器》，我们四位同学就按照课本内容，设计制作简易的太阳能热水器。

二、活动过程

（一）收集资料

太阳能热水器主要由太阳能集热器、连接管道、绝热贮水箱、支架和控制系统等部分组成，大多数还配有电热装置。

制造太阳能热水器的材料有玻璃管、不锈钢管、铁皮、保温层材料、塑料管通、电线、钢架（有的是铝合金支架）、控制器等。

太阳能热水器的集热器用真空玻璃管制成，像热水瓶胆一样。它内层是黑色的，外层是透明的，这样可以更快更多地吸收太阳能。它的集热面是倾斜的，安装时朝向南方，使集热管大致与阳光垂直，便于更好地吸收太阳光，它的支架做成三角形，下部固定在地面或水泥板上，非常稳固。集热管背后没有装反射光用的镜子，据卖热水器的人说，这是为了防止冬天下雪，把支架压垮，特别是在北方，更容易出现事故。可是我们觉得装上反光的凹面镜，不是更有利于集热吗？我们这里冬天很少下雪。

在夏天，阳光充足的时候，即使把热水器的贮水箱全部装满，一天下来，水的温度都可以达到70多度，而在冬天，为了使水变热，一般只上1/4左右的水，只要稍微有点太阳水温能达到30多度到40多度。除了阴天和雨雪天，太阳能热水器都可以起作用，真是方便。

（二）设计太阳能热水器

我们分成了2个组，各自设计了自己的太阳能热水器。

设计一：

材料：

大纸盒、泡沫塑料、小塑料瓶、透明塑料薄膜、透明胶。

制作方法：

1、把小塑料瓶涂成黑色，泡沫塑料中间挖成小塑料瓶大小的槽，把瓶子放进去，用透明胶固定。

2、把泡沫塑料和塑料瓶放进纸盒，把纸盒的盖中间割出一个长方形的孔，与瓶子大小差不多，盖在纸盒上，蒙上透明塑料薄膜，再用透明胶固定好。

3、在瓶盖上钻一个小孔，插入温度计。

设计二：

材料：

小玻璃瓶、锡箔、泡沫塑料、透明塑料薄膜。

制作方法：

把泡沫塑料中间挖出一个凹槽，玻璃瓶子背面用锡箔纸蒙上，放进凹槽里，用透明胶粘牢，另取一块同样大小的泡沫塑料板，中间挖一个长方形的洞盖在瓶子上，使阳光能通过。把透明塑料薄膜盖在方洞上，用透明胶粘牢，把温度计插在瓶子里。

（三）试验太阳能热水器的效果

向瓶子中装上200毫升冷水，把太阳能热水器放在阳光下，保持与阳光基本垂直，每隔5分钟观察一次水温。

太阳能热水器效能评价表

时间：2011年10月23日

三、实验结果分析

两个热水器效能相差不多，第1组稍好一点，原因可能是塑料瓶较薄，玻璃瓶较厚，同时黑色吸热快，而锡箔反光对吸热产生的效果没有那么好。

四、反思与体会

在这次探究中，我们自己动手设计、制作了简易的太阳能热水器，体验了动手的乐趣，加深了对知识的理解，收获很大。

我们认为我们的热水器还可以改进，如：

既把瓶子涂成黑色，又使用更大的反光凹面镜，也许可以使温度升得更快。

把瓶子做成扁平的形状，增大吸收阳光的面积，是不是可以更好？

这些问题，就留给下次再探究吧。

本案例由等四位同学撰写，胡慧芳老师提供帮助和指导。

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