初晨輝

暑假,我們一家人回老家二十多天,家中沒人,幾盆可愛的花因為沒有及時澆水而枯死了,一家人覺得很可惜。教室里也常常擺放著一些綠色植物,它們美化了教室環(huán)境。然而,放寒暑假時,這些植物也面臨因無人為其澆水而難逃“渴死”的命運。于是,我想研制出一種自動澆花的裝置,來解決這個問題。

一、設計方案

設計目的:這種裝置能夠自動澆花,為時常不在家的人們解決家庭養(yǎng)花澆水的問題。

設計思路:搜集其他人研究“自動澆花器”的資料,設計幾種自動澆花的裝置,進行試驗。在試驗中,發(fā)現(xiàn)問題,改進設計方案,使自動澆花器能夠定時定量地給花澆水,逐步設計出有自己特色的自動澆花器。

二、研究過程

1. 想到了從花盆底部給植物補水的方法

把一盆花浸在裝滿水的水盆里,花盆底部墊著濕布,使花盆只有一小部分浸在水里。

7天以后,水盆里的水少了些,花盆上面的土壤已經(jīng)有些干了,花卻沒有什么變化。

15天后,水盆里的水變少了許多,可布仍是濕的,花并沒有死,而且長勢還很旺。看來這種辦法是可行的。但是,這種方法沒有什么創(chuàng)新,能不能做一個裝置給花自動澆水呢?

2. 研究從花盆上部給植株補水的方法

(1)我先進行了給花“輸液”式澆水的試驗(如圖3):水滴快了,花就被淹了;水滴慢了,一天只滴幾滴,水就蒸發(fā)了,花還會枯死。怎樣才能做到像人們平常澆花那樣隔幾天澆一些水呢?

(2)我又試著先把水滴到一個水杯中,把水杯固定在一個杠桿的一端,當水杯水積累到重于另一端E時(如圖4、圖5),杠桿就會傾斜,隨之水杯中的水流入花盆里。隨后杠桿再次回到原狀態(tài),由此往復?？墒?由于①杠桿傾斜后,水流不下來,水只能倒出一半;② 杠桿復位后,杯子的左右位置變了,水滴不進去;③水滴不斷蒸發(fā),不容易控制時間等原因,這個裝置做得不是很成功。但是用輸液器控制時間的方法還是比較成功的。

(3)老師啟發(fā)大家換個思路,把“倒水”換成“流水”行不行呢?看到金魚缸換水時,水沿著吸管自動流出,我們受到啟發(fā),又查閱很多資料,知道了這種原理是虹吸原理。

我又根據(jù)虹吸原理進行了反復試驗。最后,我把一個U形彎管插在一個水瓶內(nèi)底部,往水瓶中滴水,看到水面的高度剛剛超過彎管高度時,水開始自動流出來。水面低于杯內(nèi)彎管的下端時,停止流水。上面的水繼續(xù)往下滴,水面再升高。超過彎管高度時,水又自動流出來。我測量了不同水瓶的流水量,也就是每次澆花的水量(如圖8)。

同樣高度的U形管,插在粗細不同的塑料瓶中,水流來的量不同(如表1)。

(4)制作自動澆花器,進行試驗。首先準備兩個塑料瓶和一套輸液器,把其中的一個瓶子裝上水,在瓶蓋上插上輸液器。把另一個瓶子上半部剪掉,在瓶底插上一個倒U形彎管與外部相連。如果有空隙,可用膠水密封嚴。把裝滿水的瓶子倒立在插有倒U形彎管的瓶子上——一個自動澆花裝置就制作好了(如圖9、圖10、圖11)。

使用時,先將大瓶灌滿水,擰緊蓋,倒立在小瓶之上,將控制閥門調(diào)節(jié)到適當?shù)牡嗡?上邊瓶的水就會滴到下邊的瓶內(nèi)。

在調(diào)節(jié)時,我首先測量出水滴數(shù)量與容積的關系(如表2)。

用直徑70毫米的水瓶,每次澆水量為280毫升,間隔100小時(4天多)澆一次水(如圖12、圖13)。1小時滴水約3毫升,約50滴水。因此,控制閥門調(diào)節(jié)到每分鐘約滴1滴水。把這個裝置放在花盆中觀察。

三、使用注意事項

1. 要控制好水滴

根據(jù)花草需要不同的水量,選擇大小不同的水瓶。還可以在一盆較大的花盆中放兩個澆花器。如果沒有輸液器,還可以在上面的瓶子蓋上,扎兩個小孔,小孔的大小控制滴水量。

2. 上下兩個瓶要固定好

還要將上、下瓶接牢,盡量密封,防止水分蒸發(fā)。

四、特點

(1)自動澆花器巧妙地把虹吸原理與水滴定時結(jié)合起來,能夠在一定的時間內(nèi)給花澆一定量的水。與平時人們定期定量澆花的方式一樣,花土能“見濕見干”。

(2)制作過程容易、材料簡單、經(jīng)濟實用。這個裝置的材料都是家庭用過的廢料,小學生都能制作。

(3)此裝置不需要電源、水源、水泵等,節(jié)省資源,實用安全,便于推廣。

五、體會

通過對自動澆花裝置的研究, 不但加強了我的探究能力,還增強了我對科學的興趣。我還要繼續(xù)研究,例如:如果在花盆外面圍幾層濕布,花能堅持多久呢? 同時我也體會到了自然界有很多奧秘正等著我們這些少年兒童去發(fā)現(xiàn)、探索、研究。讓我們熱愛科學,熱愛生活,發(fā)現(xiàn)生活中的科學,解答生活中的疑問吧!