◇ 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、電等方面知識的科學(xué),有許多知識涉及能源和環(huán)保方面的問題,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,在教學(xué)中適時適度地對學(xué)生進行節(jié)能環(huán)保教育,使學(xué)生從小樹立節(jié)能環(huán)保意識,對建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有重要的現(xiàn)實影響和深遠(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)知識的教學(xué)中如何挖掘相關(guān)內(nèi)容,加強對學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識的培養(yǎng).

1 “電阻”知識的教學(xué)

電阻是指導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小.當(dāng)電流流過導(dǎo)體時,導(dǎo)體在讓電流通過的同時,也會產(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.此時可給學(xué)生介紹有關(guān)超導(dǎo)的知識.

1)超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體.

某些金屬、合金和化合物,在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時,它們的電阻率會突然減小到無法測量的現(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、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前景.

通過相關(guān)知識的學(xué)習(xí),既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,開闊了學(xué)生的知識面,又讓學(xué)生充分認(rèn)識到新材料的開發(fā)對環(huán)境保護的巨大意義.

2 “電功、電熱”知識的教學(xué)

2.1 用電器的待機問題

例1 據(jù)“南京晚報”報道,南京市衡陽兩路的路燈,開燈時間為晚上7時至次日早上7時.夏季天亮?xí)r間較早,每天早上6時天已大亮,還開著這么多路燈,真是太浪費了.有熱心的市民到現(xiàn)場了解,衡陽兩路,共有路燈116盞,設(shè)每盞燈功率為200W,按每天少開燈1.5h來計算,每天節(jié)約電多少千瓦時?

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

學(xué)生計算此題后,教師進一步引導(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;洗衣機工作2.7h;電腦工作5h.

通過對比讓學(xué)生充分認(rèn)識到日常生活中存在的巨大浪費,從而增強節(jié)約能源的緊迫感和責(zé)任感.

例2 下課后,王老師去關(guān)閉微機房的總電閘時,發(fā)現(xiàn)電能表轉(zhuǎn)盤在緩慢地轉(zhuǎn)動,他利用手表,估測了一下,2min轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動了5r,也就是說2min內(nèi)消耗了2500J電能,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),原來機房內(nèi)還有20臺型號相同的電腦顯示器處于待機狀態(tài),則一臺電腦顯示器的待機功率約為3.12W.

以上是生活中具有代表性的普遍存在的浪費電能的現(xiàn)象,當(dāng)今每個家庭都有電視機,每天都在待機,一臺電視機所浪費的電能是有限的,而千家萬戶的電視機都因圖省事而待機所消耗的電能卻是一個很大的資源浪費.

通過分析,使學(xué)生了解電學(xué)在人類社會中的作用,增強了學(xué)生對節(jié)約用電的認(rèn)識,培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)用電,共建節(jié)能型社會的意識.

2.2 LED節(jié)能燈的價值

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,請計算該廠一年(365天)可節(jié)約多少千瓦時的電?

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.

通過計算對比,學(xué)生充分感受到科技進步帶來的巨大節(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”知識的教學(xué)

“家庭電路”的教學(xué)中,除了家庭安全用電常識的介紹外,還包括如何對用電設(shè)備進行日常的檢修,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及危險.當(dāng)線路連接處接觸不良時,該處的電阻會變大,造成局部過熱,也可能引發(fā)火災(zāi),這不僅可能會造成人身和財產(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電線的電流,所以輸出電壓越高,對應(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,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,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,達到節(jié)能的效果.

生活處處皆學(xué)問.在日常的物理教學(xué)中我們只要善于挖掘,做一個有心人,就可以充分利用教材中的知識點滲透對學(xué)生的環(huán)保教育,增強學(xué)生節(jié)能環(huán)保意識,幫助學(xué)生克服浪費能源的不良習(xí)慣,進一步認(rèn)識節(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)?！钡牧?xí)慣.

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