发掘电学教学资源,渗透节能环保教育

◇ 江苏 孟富林

发掘电学教学资源,渗透节能环保教育

◇ 江苏 孟富林

物理学是研究力、热、声、光、电等方面知识的科学,有许多知识涉及能源和环保方面的问题,这为物理教学渗透节能环保教育提供了丰富的素材和良好的条件.作为一名物理教师,利用学科的优势,在教学中适时适度地对学生进行节能环保教育,使学生从小树立节能环保意识,对建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的现实影响和深远的历史意义.我们应该教育学生从现在做起、从点滴做起,节约一滴水、一度电.本文笔者将以电学教学为例谈一下在电学知识的教学中如何挖掘相关内容,加强对学生节能环保意识的培养.

1 “电阻”知识的教学

电阻是指导体对电流阻碍作用的大小.当电流流过导体时,导体在让电流通过的同时,也会产生阻碍作用.电阻越大,则损耗越大.所以输电线通常用电阻较小的铝、铜等材料制成.而更理想的是开发出新材料,如超导体.此时可给学生介绍有关超导的知识.

1)超导现象和超导体.

某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻率会突然减小到无法测量的现象叫作超导现象,能够发生超导现象的物质叫作超导体.

2)超导的应用.

超导技术被认为是21世纪最具有战略意义的高新技术.超导材料和常规导电材料的性能有很大的不同:零电阻性、完全抗磁性、约瑟夫森效应等.这些特性使超导材料在科学技术领域越来越引人注目.目前已被广泛用于超导电缆、超导变压器、超导电机、超导限流器、超导磁分离器、超导磁共振成像(MRI)、超导储能装置、超导磁悬浮列车等应用产品的研发中,并在许多领域取得了重大突破,具有十分广阔的市场前景.

通过相关知识的学习,既激发了学生的学习热情,开阔了学生的知识面,又让学生充分认识到新材料的开发对环境保护的巨大意义.

2 “电功、电热”知识的教学

2.1 用电器的待机问题

例1 据“南京晚报”报道,南京市衡阳两路的路灯,开灯时间为晚上7时至次日早上7时.夏季天亮时间较早,每天早上6时天已大亮,还开着这么多路灯,真是太浪费了.有热心的市民到现场了解,衡阳两路,共有路灯116盏,设每盏灯功率为200W,按每天少开灯1.5h来计算,每天节约电多少千瓦时?

分析 节约电能W＝Pt＝0.2kW×116×1.5h＝34.8kW·h.

学生计算此题后,教师进一步引导学生根据教材“小资料”1kW·h电的作用:电炉炼钢1.6kg;采掘原煤105kg;电车行驶0.85km;灌溉农田330m2;洗衣机工作2.7h;电脑工作5h.

通过对比让学生充分认识到日常生活中存在的巨大浪费,从而增强节约能源的紧迫感和责任感.

例2 下课后,王老师去关闭微机房的总电闸时,发现电能表转盘在缓慢地转动,他利用手表,估测了一下,2min转盘转动了5r,也就是说2min内消耗了2500J电能,经检查发现,原来机房内还有20台型号相同的电脑显示器处于待机状态,则一台电脑显示器的待机功率约为3.12W.

以上是生活中具有代表性的普遍存在的浪费电能的现象,当今每个家庭都有电视机,每天都在待机,一台电视机所浪费的电能是有限的,而千家万户的电视机都因图省事而待机所消耗的电能却是一个很大的资源浪费.

通过分析,使学生了解电学在人类社会中的作用,增强了学生对节约用电的认识,培养了学生科学用电,共建节能型社会的意识.

2.2 LED节能灯的价值

例3 某工厂共有电灯100盏,都用60W的普通照明灯,平均每天用电12h,如果都改用20W的LED灯,不但可以更亮,还能节约电能,请计算该厂一年(365天)可节约多少千瓦时的电?

分析 节约用电量W＝W普通－W节能＝(P普通－P节能)·t＝(60×10－3×100－20×10－3×100)×12× 365kW·h＝17520kW·h.

通过计算对比,学生充分感受到科技进步带来的巨大节能效果,激发其认真学习,勇于创新的科学态度.

3 “家庭电路”知识的教学

“家庭电路”的教学中,除了家庭安全用电常识的介绍外,还包括如何对用电设备进行日常的检修,防止线路老化或接触不良等造成事故.尤其要注意的是漏电和接触不良造成的用电浪费及危险.当线路连接处接触不良时,该处的电阻会变大,造成局部过热,也可能引发火灾,这不仅可能会造成人身和财产损失,而且从电能的利用角度看,因导线电阻增大造成的线路损耗也会增大.关于线路损耗,我们以一道例题引领学生讨论和分析.

例4 发电机的输出电压为220V,输出功率为44kW,每条输电线电阻为0.2Ω,求线路损耗的功率和用户得到的电功率各是多少?若输出电压提高至220kV,则线路损耗的功率和用户得到的电功率又是多少?

分析 电线损失的电能是由通过它的电流I和电线的电阻R决定的,根据焦耳定律Q＝I2Rt可知损耗的功率P＝I2R.由于发电机输出的功率是一定的,即P出＝U出I出,其中输出电流就是通过电线的电流,所以输出电压越高,对应的输出电流越低,损耗的功率也越小.

发电站输出的功率P是一定的,当以220V的电压输出时,输出电流

2条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率

当以220kV的电压输出时,输出电流

两条输电线路的总电阻为0.4Ω,则导线上损失的电功率

由此可见,高压输电可以极大提高线损,提高输电效率,达到节能的效果.

生活处处皆学问.在日常的物理教学中我们只要善于挖掘,做一个有心人,就可以充分利用教材中的知识点渗透对学生的环保教育,增强学生节能环保意识,帮助学生克服浪费能源的不良习惯,进一步认识节能的重要性,培养学生逐步形成“从我做起,节能环保”的习惯.

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