全国银奖优秀数学小论文抽水马桶的节水实验(杭州师范大学第一附属小学).docVIP

抽水马桶的节水实验 浙江省杭州市 杭州师范大学第一附属小学 五（3）班 李楷文 通讯地址：杭州市上城区四宜路180号 邮编：310002 学生联系方式 指导老师：舒俊 [摘要]：本文小作者从日常生活里常见的抽水马桶入手，提出马桶的节水问题。设计简易的节水方法，把封闭的可乐罐沉入箱底，再分小键大键两种实验模式。用实验取得的数据，测算出一个家庭和全国一年到底能节约多少水，从而完成了以数学方式直观地说明节约用水的潜力和可行性的课题。 [关键词]：抽水马桶，小、大按键实验，易拉罐，节水量，节水率。 一、问题的提出 我有个上厕所时爱看书的习惯。有一天，在卫生间里，我在一本杂志上看到说，随着环境污染、气候的变化，地球上的淡水资源越来越缺乏，甚至将来有可能会成为国家间战争的导火索！像我国的华北地区，由于干旱和地表水源受污染，导致地下水的过量超采，已经形成了世界最大的地下水“漏斗区”。当时我就想，象我一个人，日常生活里会用掉多少淡水呢？里面有没有节约的可能性？就拿我座下的抽水马桶来说吧，它一天会冲掉多少水啊？有节约用水的方法吗？ 二、建模分析 为这件事情，我特意咨询了一下爸爸，爸爸告诉说有一个简便的马桶节水方法：就是把一个可乐罐沉到水箱底。因为马桶放水以后，再进水时，随着水位升高，会带动浮球上升，当水位到了一定高度，连着浮球的上水阀就会关闭，使水箱不再进水，这样每次注进来的水就会少一些，自然地，冲出来的水量也会相应减少了，（减少的冲水量等于淹没的可乐罐体积）。这就起到了节水的效果！ 说干就干，我于是安排在一个周末，去做这个节水实验，以亲身体验一下，通过实验，测算出我到底能节约多少水？ 在抽水马桶盖上，我发现有两个出水按键，一大一小，分别按下去，发现出水量是不同的，也就是说，小按键是用来冲尿尿，而大按键是用来冲便便的。同时我还发现，每次冲水后，水箱底都会留有一部分水，并没有一次用完。查了一下说明书，我还发现我们家马桶的规格是6升的。 三、建模设计 做这个节水实验，我的思路是这样的：利用家里废弃的易拉罐和小酒瓶，装满封闭以后，分批累加，逐步放进水箱里，然后分别按小按键和大按键，看看最多能放几个易拉罐，还可以冲干净马桶，这样不是就能算出节约了多少水吗？！（每次节约的水量等于易拉罐的总体积） 为了尽可能模拟逼真，我往水里加一点墨水来代替尿尿（大约有300 mL），把黄瓜剁碎了来代替便便（大约有三两重），只要马桶里还残留一点墨汁或黄瓜碎粒，就表示没有冲干净。节水实验以冲干净作为前提。 四、模型的步骤及求解 实验前，我先测了一下马桶水箱里的水位，是13 cm 高。按小按键冲水后，水位下降到7.5 cm，这说明每次按小按键，冲水量=（13－7.5）÷13×6=2.54 L；按大按键，水位下降到5.5 cm，这说明按大按键的冲水量=（13－5.5）÷13×6=3.46 L。 实验一：小按键情况下，能节约多少水？ 实验用的易拉罐是330 mL的、小酒瓶是140 mL，我把它们组合成5组，然后依次装满封闭后放进水箱。每次倒入墨汁+水大约300 mL。观察到的实验结果是这样的： 放入的物品 易拉罐1个 易拉罐1个 小酒瓶1个 易拉罐2个 易拉罐2个 小酒瓶1个 易拉罐3个 体积 330mL 330mL+140mL =470mL 330mL×2 =660mL 660mL+140mL =800mL 330mL×3 =990mL 结果 净 净 净 净 稍许残留一点黑汁 上面结果说明，在小按键情况下可以节约800 mL的水； 节水率=（0.8÷2.54）×100%=31.5% 。 实验二：大按键情况下，能节约多少水？ 同样地，我把易拉罐和小酒瓶组合成5组，依次放入，然后每次倒入约三两重的切碎的黄瓜，实验的结果是这样的： 放入的物品 易拉罐1个 易拉罐2个 易拉罐3个 易拉罐3个 小酒瓶1个 易拉罐4个 体积 330mL 330mL×2 =660mL 330mL×3 =990mL 990mL+140mL =1130mL 330mL×4 =1320mL 结果 净 净 净 稍许残留一点点碎屑 残留有碎屑 这次结果说明，在大按键情况下，可以节约990 mL的水； 节水率=（0.99÷3.46）×100%=28.6%。 五、模型结果分析 那么，我家一年到底可以节约多少水呢？ 通过上面实验可以测算，如果我家也使用这种简易的节水方法，假设我们一家三口每天使用抽水马桶的总次数，小按键是12次、大按键是3次，这样一天可以节约的水=0.8×12+0.99×3= 12.57 L，那么一年可以节约的水=12.57×365=4588.05 L ≈ 4.6 吨； 节水率=12.57÷（2.5