物理中考热点之“能源与环境保护”问题

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初级中学　王定望

当今世界的四大危机包括人口危机、粮食危机、能源危机和环境危机。其中与我们初中物理紧密相联系的就有两个问题：能源问题和环境保护。 在我们新的课程标准教科书（人教版）里列出了以下内容：有关水资源的利用和保护问题（见八年级[上]〈2005年秋版本〉P94 STS：水的故事）；电冰箱里的环保问题与节能问题（见八年级[上]〈2005年秋版本〉P90 STS：电冰箱）；电能的计量与节能（见八年级[下]〈2006年春版本〉P40 正文的文字叙述和下面的小资料：1kW·h电的作用；P45的例题：节能型日光灯很省电）；温室效应（九年级P125 STS：地球的温室效应）；汽车的燃料与环保、节能（九年级P133 科学世界：现代汽车）；核能与核污染（九年级P149 STS：核电站和核废料处理）；能源与可持续发展（九年级第十六章全章内容）。 从上面教科书的编排体系，我们不难看出：能源与环保是我们初中物理教科书的一条重要的线索，也是我们在物理教学中应该向学生渗透的一种重要的理念或者说是一种重要的情感、态度和价值观教学目标。这也正体现了我们物理课程标准的一个重要理念：从生活走向物理，从物理走向社会。让我们的学生从小做起，从身边的小事做起。关注我们的社会和能源，留心我们身边的环境保护，做一名新时代的好公民。 近几年各地的中考物理试题，也把能源问题与环境保护作为一个热点问题来加以关注。下面通过具体的例子与各位同行交流。 【例1】（2005年宜昌市课改实验区物理试题34题） 某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。 （1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施. （2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？ 【答案】 （1）锅炉效率低的原因： ①锅炉冒出大量的黑烟说明煤燃烧不完全； ②锅炉周围的温度很高说明向周围散失的热量太多。 改进措施： ①加大送风量，将煤块磨成煤粉，使煤在炉膛内尽可能燃烧完全； ②在锅炉的外围包裹一层不易散热的材料，减少热量散失。 （2）可以加大受热面积。 【解析】锅炉是我们身边常见的一种加热工具，为我们的生活提供了重要的热源。但是由于它的广泛使用，也给我们使用能源和保护环境带来了一些负面影响。我们必须认真对待它，想办法提高能源的利用率，有效地保护环境。学生由此会自然联想起家里使用的蜂窝煤炉、液化气灶、酒精炉等炊具，并关心它们在使用时的节能与环保问题。 【例2】（2005年宜昌市课改实验区物理试题32题）随着现代科学技术的突飞猛进，现代家用产品也在不断更新。小明同学家想购买新一代灶具──电磁灶（炉），以取代目前较普遍的燃气灶，为此他通过调查和实验，得到如下数据： 实验水量 1kg 灶具类别 电磁灶(炉) 燃气灶 耗电功率、输入气量 2kW 0.8m3/h 水沸腾所用时间 3min 6min 耗电量、耗气量 ( )kW·h ( ) m3 费用开支 ( )元 ( )元 注 释 1、燃气费按1.2元/m3计算； 2、电费按0.5元/kW·h计算。 注释：1．燃气费按1.2元/m3计算； 　　　2．电费按0.5元/kW·h计算。 （1）请将表格中的数据填写完整。 （2）根据表格中的数据，说出电磁灶（炉）与燃气灶相比有哪些特点？ 【答案】 （1）（0.1）kW·h；（0.08）m3；（0.05）元；（0.096）元。 （2）两条特点： ①电磁灶加热所用时间短；②电磁灶所需费用少。 【解析】结合较普遍的燃气灶和目前推广使用的电磁灶，这样的试题有利于引导学生在学习过程中积极参加社会实践活动，并善于运用所学的物理知识解决实践活动中存在的问题，从而指导自己的生活。 【例3】 近几年来，由于受全球原油价格的影响，我市油价持续上涨，出租车司机们希望采取有效措施切实为大家减负，我市出租车工会联合会收集其会员的意见和建议后，经过专家分析，认为要从根本上解决燃油价格上涨的问题，必须使出租车使用天然气，我市准备7月份建3～5个天然气加油站，出租车改用天燃气后，一台车平均每天可节省30～50元燃料费。 （1）一台出租车每天需要的能量基本上是不变的，为什么改用天然气后可节省燃料费呢？ （2）使用天然气后，除了可省燃料费，还有哪些好处？ （3）随着社会的发展，请同学们设想一下，未来的汽车会是什么样的？ 【答案】 （1）因为天然气的热值大，放出热量一定时，所需的质量比汽油少。 （2）汽车尾气排放更环保，有利于净化城市空气。 （3）效率更高，更加节能，对环境的污染更小，智能化程度更高，也更安全。 【解析】随着我们国家汽车拥有量的增加和汽油价格的不断上调，汽车的能源问题成为老百姓关心的一个重要话题。我们必须不断革新汽车的燃料结构，我们目前在有些城市试点的车用乙醇汽油和油改气就是这样的例子，学生会感受到物理中的能源与环保就在自己身边。 【例4】 我国对家用电冰箱、空调这两个电子产品已率先实施了能源效率标识制度，现在销售的空调、冰箱已在显著位置粘贴了“中国能效标识”的标签（如图所示），能效标识将能效分为1、2、3、4、5五个等级，等级1表示产品最节能，等级5是市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售。小华一家人在家电城看中了两台制冷效果相同但能效标识和价格不一样的冰箱，铭牌如下表所示。BCD-203A型号的冰箱2780元, BCD-203B型号的冰箱2500元。 型 号 BCD-203A 总有效容积（L） 203 总输入功率（W） 120 冷冻能力（kg/24h） 10 耗电量（kW·h/24h） 0.48 能效级别 1 电源（AC） 220V/50Hz 重量（kg） 60 型 号 BCD-203B 总有效容积（L） 203 总输入功率（W） 120 冷冻能力（kg/24h） 10 耗电量（kW·h/24h） 0.76 能效级别 3 电源（AC） 220V/50Hz 重量（kg） 60 （1）若冰箱的使用寿命为15年，1度电的价格按0.50元计算，从经济的角度考虑，你认为小华一家人应该买哪种型号的冰箱划算？ （2）建设节约型社会,实现可持续发展,是总结现代化建设经验、从我国的国情出发而提出的一项重大决策。你能否从节约电能的角度就使用冰箱为小华提三条建议? 【答案】 （1）BCD-203A型号的冰箱15年所消耗的电能为：W1=0.48kW·h×365×15＝2628kW·h BCD-203A型号的冰箱15年所需要的电费为：2628×0.5元＝1314元 BCD-203A型号的冰箱15年所需要的电费和买冰箱的成本共计为：1314元+2780元＝4094元 BCD-203B型号的冰箱15年所消耗的电能为：W2=0.76kW·h×365×15＝4161kW·h BCD-203B型号的冰箱15年所需要的电费为：4161×0.5元＝2080.5元 BCD-203B型号的冰箱15年所需要的电费和买冰箱的成本共计为：2080.5元+2500元=4580.5元 由此可知，小华一家人买BCD-203A型号的冰箱划算。 （2）①把冰箱放在阴凉通风的地方，以利于冷凝器散热；②尽量少开冰箱门；③尽量减少每次开门的时间；④把要用的食物提前从冷冻室放入冷藏室等。 【解析】电冰箱作为一种重要的家用电器正在逐步进入普通百姓家庭，但是如何选购节能环保的新型冰箱成为困扰我们的一个问题。该题从我们国家刚刚实施的《能源效率标识管理办法》，让学生通过计算知道，我们在选购这样的家用电器时，不要只考虑它的价格，还要把目光放远一些，着重考虑环保与节能。