内容正文:
5.18 制作简易太阳能热水器
5
学习目标
科学观念:知道简易太阳能热水器应含储水箱、集热装置、支架等结构。
科学思维:比较方案的可行性与成本,根据测试问题提出改进思路。
探究实践:合作完成设计图、成本预算与制作,并规范测试加热效果。
态度责任:乐于分工合作,树立成本意识与环保意识,体会工程优化的乐趣。
聚焦
在野外露营时,如果阳光充足,我们可以制作一个简易太阳能热水器,利用它来获得热水。如何制作呢?
我们来做一个简易太阳能热水器
聚焦
任务要求
①制作一个能让200 mL水在15分钟内升温10 ℃以上的简易太阳能热水器,温度上升得越高越好。
②简易太阳能热水器要有储水箱、集热装置、支架等结构。
③结构简单,外形美观,方便携带。
④……(各小组补充:节约成本、废物利用、安全防烫等)
设计
讨论可能实现的制作方案,以及需要用到哪些材料和工具。
头脑风暴:可能的制作方案
设计
画出方案1、方案2的设计图,标注各部分选用的材料、集热面朝向、反光板位置和支架角度。
画一画设计图
设计
软管2元/米 · 胶带3元/卷 · 温度计8元/支 · 温度传感器12元/个 · 反光材料1元/片、8元/卷 · 支架5元/个 · 软管塞2元/个。
材料“超市”及参考价格
设计
成本预算
根据所需材料及单价,计算不同制作方案所需的材料成本。
废物利用的材料可不计价格——能省则省。
想一想:哪些材料可以用家里的废旧物品代替?
提示:易拉罐(集热)、泡沫块(保温)、锡箔纸(反光)都是好选择。
设计
选择并细化方案
比较三个角度:能不能做出来?要花多少钱?预期效果好不好?
填写制作方案:我们的设想(设计图)。
材料及成本预算:名称、规格和数量、单价、价格。
制作步骤与小组分工。
制作
根据设计方案准备制作简易太阳能热水器的材料和工具,注意剪刀、易拉罐毛刺等安全隐患。
准备材料与工具
制作
小组同学分工合作进行制作。设计有变化时,要先修改设计图,再调整产品制作。
分工合作,动手制作
制作
对照任务要求自查
是否包含储水箱、集热装置、支架?
集热面是否涂成深色?反光板角度是否合理?
储水箱是否做了保温?装置是否稳固、方便携带?
水量是否为200 mL?温度计是否方便读数?
测试
将制作好的热水器放置在阳光下,调节放置角度,使阳光垂直照射到热水器上。
放在阳光下测一测
测试
测量与记录
测量并记录简易太阳能热水器中水的初始温度。
照射15分钟后,再次测量并记录水的温度。
计算温差:15分钟后温度 − 初始温度。
判断:15分钟内升温是否达到10 ℃以上?
研讨
加热效果如何
哪一组升温最高?他们做对了什么?
升温不理想的小组,可能的原因是什么?
想一想:集热面颜色、反光板角度、保温措施、水量多少,哪一项影响最大?
结论:判断效果好坏要用数据,不能凭感觉。
研讨
填写初步评价表
记录:结构、材料、成本、初始温度、15分钟后温度、温差。
优点:本作品哪一点做得好?
不足:还有哪些可以改进的地方?
改进设想:至少写出两条。
课堂小结
流程:明确任务 → 设计方案 → 核算成本 → 选择方案 → 制作 → 测试 → 改进。
要点:深色集热面、反光板、保温层、正对太阳的倾角。
工程思维:产品很少一次就完美,发现问题、不断改进是工程师的日常。
课后作业
1. 基础作业:完善制作方案与初步评价表,写出两点改进设想。
2. 实践作业:在家长陪同下再做一次阳光测试,记录不同时段的温度。
3. 拓展作业:调查真实太阳能热水器说明书,看看工程师还考虑了哪些因素。
感谢观看!
$