發(fā)掘電學(xué)教學(xué)資源,滲透節(jié)能環(huán)保教育

◇ 江蘇 孟富林

發(fā)掘電學(xué)教學(xué)資源,滲透節(jié)能環(huán)保教育

◇ 江蘇 孟富林

物理學(xué)是研究力、熱、聲、光、電等方面知識(shí)的科學(xué),有許多知識(shí)涉及能源和環(huán)保方面的問(wèn)題,這為物理教學(xué)滲透節(jié)能環(huán)保教育提供了豐富的素材和良好的條件.作為一名物理教師,利用學(xué)科的優(yōu)勢(shì),在教學(xué)中適時(shí)適度地對(duì)學(xué)生進(jìn)行節(jié)能環(huán)保教育,使學(xué)生從小樹立節(jié)能環(huán)保意識(shí),對(duì)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)具有重要的現(xiàn)實(shí)影響和深遠(yuǎn)的歷史意義.我們應(yīng)該教育學(xué)生從現(xiàn)在做起、從點(diǎn)滴做起,節(jié)約一滴水、一度電.本文筆者將以電學(xué)教學(xué)為例談一下在電學(xué)知識(shí)的教學(xué)中如何挖掘相關(guān)內(nèi)容,加強(qiáng)對(duì)學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng).

1 “電阻”知識(shí)的教學(xué)

電阻是指導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小.當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體在讓電流通過(guò)的同時(shí),也會(huì)產(chǎn)生阻礙作用.電阻越大,則損耗越大.所以輸電線通常用電阻較小的鋁、銅等材料制成.而更理想的是開發(fā)出新材料,如超導(dǎo)體.此時(shí)可給學(xué)生介紹有關(guān)超導(dǎo)的知識(shí).

1)超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體.

某些金屬、合金和化合物,在溫度降到絕對(duì)零度附近某一特定溫度時(shí),它們的電阻率會(huì)突然減小到無(wú)法測(cè)量的現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象,能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫作超導(dǎo)體.

2)超導(dǎo)的應(yīng)用.

超導(dǎo)技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)最具有戰(zhàn)略意義的高新技術(shù).超導(dǎo)材料和常規(guī)導(dǎo)電材料的性能有很大的不同:零電阻性、完全抗磁性、約瑟夫森效應(yīng)等.這些特性使超導(dǎo)材料在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域越來(lái)越引人注目.目前已被廣泛用于超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電機(jī)、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)磁分離器、超導(dǎo)磁共振成像(MRI)、超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置、超導(dǎo)磁懸浮列車等應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)中,并在許多領(lǐng)域取得了重大突破,具有十分廣闊的市場(chǎng)前景.

通過(guò)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí),既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,開闊了學(xué)生的知識(shí)面,又讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到新材料的開發(fā)對(duì)環(huán)境保護(hù)的巨大意義.

2 “電功、電熱”知識(shí)的教學(xué)

2.1 用電器的待機(jī)問(wèn)題

例1 據(jù)“南京晚報(bào)”報(bào)道,南京市衡陽(yáng)兩路的路燈,開燈時(shí)間為晚上7時(shí)至次日早上7時(shí).夏季天亮?xí)r間較早,每天早上6時(shí)天已大亮,還開著這么多路燈,真是太浪費(fèi)了.有熱心的市民到現(xiàn)場(chǎng)了解,衡陽(yáng)兩路,共有路燈116盞,設(shè)每盞燈功率為200W,按每天少開燈1.5h來(lái)計(jì)算,每天節(jié)約電多少千瓦時(shí)?

分析 節(jié)約電能W＝Pt＝0.2kW×116×1.5h＝34.8kW·h.

學(xué)生計(jì)算此題后,教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)教材“小資料”1kW·h電的作用:電爐煉鋼1.6kg;采掘原煤105kg;電車行駛0.85km;灌溉農(nóng)田330m2;洗衣機(jī)工作2.7h;電腦工作5h.

通過(guò)對(duì)比讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到日常生活中存在的巨大浪費(fèi),從而增強(qiáng)節(jié)約能源的緊迫感和責(zé)任感.

例2 下課后,王老師去關(guān)閉微機(jī)房的總電閘時(shí),發(fā)現(xiàn)電能表轉(zhuǎn)盤在緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng),他利用手表,估測(cè)了一下,2min轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)了5r,也就是說(shuō)2min內(nèi)消耗了2500J電能,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),原來(lái)機(jī)房?jī)?nèi)還有20臺(tái)型號(hào)相同的電腦顯示器處于待機(jī)狀態(tài),則一臺(tái)電腦顯示器的待機(jī)功率約為3.12W.

以上是生活中具有代表性的普遍存在的浪費(fèi)電能的現(xiàn)象,當(dāng)今每個(gè)家庭都有電視機(jī),每天都在待機(jī),一臺(tái)電視機(jī)所浪費(fèi)的電能是有限的,而千家萬(wàn)戶的電視機(jī)都因圖省事而待機(jī)所消耗的電能卻是一個(gè)很大的資源浪費(fèi).

通過(guò)分析,使學(xué)生了解電學(xué)在人類社會(huì)中的作用,增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)節(jié)約用電的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)用電,共建節(jié)能型社會(huì)的意識(shí).

2.2 LED節(jié)能燈的價(jià)值

例3 某工廠共有電燈100盞,都用60W的普通照明燈,平均每天用電12h,如果都改用20W的LED燈,不但可以更亮,還能節(jié)約電能,請(qǐng)計(jì)算該廠一年(365天)可節(jié)約多少千瓦時(shí)的電?

分析 節(jié)約用電量W＝W普通－W節(jié)能＝(P普通－P節(jié)能)·t＝(60×10－3×100－20×10－3×100)×12× 365kW·h＝17520kW·h.

通過(guò)計(jì)算對(duì)比,學(xué)生充分感受到科技進(jìn)步帶來(lái)的巨大節(jié)能效果,激發(fā)其認(rèn)真學(xué)習(xí),勇于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度.

3 “家庭電路”知識(shí)的教學(xué)

“家庭電路”的教學(xué)中,除了家庭安全用電常識(shí)的介紹外,還包括如何對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行日常的檢修,防止線路老化或接觸不良等造成事故.尤其要注意的是漏電和接觸不良造成的用電浪費(fèi)及危險(xiǎn).當(dāng)線路連接處接觸不良時(shí),該處的電阻會(huì)變大,造成局部過(guò)熱,也可能引發(fā)火災(zāi),這不僅可能會(huì)造成人身和財(cái)產(chǎn)損失,而且從電能的利用角度看,因?qū)Ь€電阻增大造成的線路損耗也會(huì)增大.關(guān)于線路損耗,我們以一道例題引領(lǐng)學(xué)生討論和分析.

例4 發(fā)電機(jī)的輸出電壓為220V,輸出功率為44kW,每條輸電線電阻為0.2Ω,求線路損耗的功率和用戶得到的電功率各是多少?若輸出電壓提高至220kV,則線路損耗的功率和用戶得到的電功率又是多少?

分析 電線損失的電能是由通過(guò)它的電流I和電線的電阻R決定的,根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt可知損耗的功率P＝I2R.由于發(fā)電機(jī)輸出的功率是一定的,即P出＝U出I出,其中輸出電流就是通過(guò)電線的電流,所以輸出電壓越高,對(duì)應(yīng)的輸出電流越低,損耗的功率也越小.

發(fā)電站輸出的功率P是一定的,當(dāng)以220V的電壓輸出時(shí),輸出電流

2條輸電線路的總電阻為0.4Ω,則導(dǎo)線上損失的電功率

當(dāng)以220kV的電壓輸出時(shí),輸出電流

兩條輸電線路的總電阻為0.4Ω,則導(dǎo)線上損失的電功率

由此可見,高壓輸電可以極大提高線損,提高輸電效率,達(dá)到節(jié)能的效果.

生活處處皆學(xué)問(wèn).在日常的物理教學(xué)中我們只要善于挖掘,做一個(gè)有心人,就可以充分利用教材中的知識(shí)點(diǎn)滲透對(duì)學(xué)生的環(huán)保教育,增強(qiáng)學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識(shí),幫助學(xué)生克服浪費(fèi)能源的不良習(xí)慣,進(jìn)一步認(rèn)識(shí)節(jié)能的重要性,培養(yǎng)學(xué)生逐步形成“從我做起,節(jié)能環(huán)保”的習(xí)慣.

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