能源的利用彈力小车.doc

能源的利用——弹力小车 引 言 在能源有限的情况下，如何通过有效的手段和方式，达到节约能源、高效利用能源的目的？如何使学生较早地建立起节约能源的观念，从而在今后的学习、生活中养成节约能源的行为习惯、思维习惯？这样的观念和习惯一旦建立起来，将不但使学生在自己的成长中有所收益，而且能使学生以自身的行为、思维习惯对社会的发展有所贡献。因此，教师应在教育教学中对这一社会性问题给予适当的关注，并引领学生对这一问题进行初步地、尝试性地解决。 一、背景资料 1、物理知识背景 （1）能源——能产生能量的物质，如燃料、水力、风力等。 （2）效率——机械、电器等工作时，有用功在总功中所占的百分比。 （3）摩擦的利与弊 摩擦是自然界和人们生活中广泛存在的现象。在有些情况下需要增加摩擦力，有些情况需要减小摩擦力。本课题以一辆电动小车为载体，研究摩擦力的作用。 系统内部摩擦包括轴与车体的摩擦、齿轮之间的摩擦等，属摩擦阻力，应减小；车轮与地面之间的摩擦属系统外部摩擦，是动力，应设法增大。 实验法： 是人们根据研究和学习的目的，利用各种仪器和设备，人为地控制或模拟某种现象，排除各种偶然、次要因素的干扰，突出主要因素，在有利的条件下，重复地去研究这些现象及其规律的方法。 注意事项： ①强调实验目的。 ②由学生完成实验，教师要作为指导者。 ③提倡小组间的交流。 ④强调经过多次实验，得出结论，避免由偶然的现象得出结论。 二、活动方案 问题的提出及能源利用的发展现状；教师运用智力激励法促使学生逐步提出影响小车运行距离的各种因素，进行初步分析。 以学生活动为主，测量出每部小车对有限电能的利用效率（宏观），比较各组作品的优缺点，总结主要因素对小车运行距离影响的规律。 引导学生产生理想的设计方案；根据设计的方案组装作品，进行实验观察效果并记录。 创设竞赛情境，通过学生活动的形式，培养团队精神，进行合作式学习。 4、活动目标 科学态度：养成学生严谨求实的科研作风，激励学生根据事实大胆设想、勇于创新的科学精神。 科学知识技能：初步了解汽车内部基本的机械结构和传动原理，认识到系统内部存在能量损耗。 科学方法能力：学生运用控制变量法和实验的方法，提高发现和解决问题的能力。 科学行为习惯：让学生体验理论来源于实践，又指导实践是科学研究的必经过程，并养成良好的学习习惯。 5、活动资源 教学材料：乐高公司生产的 “电脑机器人产品组合”，它是一套具有很高科技含量的智能化科学教育系统。特点是用计算机编程，单板机控制，多种传感器检索，电动机、灯泡、喇叭输出的智能化系统，它可以控制各种机械结构，最大限度地、迅速地实现学生的科技设想。 6、活动过程 一、高效使用能源的意义和重要性 在过去的200年里，人类已经用掉了世界矿物能源总储量的一半左右——3亿年太阳辐射的产物。仅在20世纪，人类社会用掉的能源就超过了有史以来所消费的能源总量，而且这种消费并没有下降的趋势。有限的矿物能源储量、非矿物能源的技术限制等为人类带来了难以解决的能源危机。 我国能源利用率仅为30%，发达国家为50%，新能源转换效率也较低，光热转换效率达50%—60%，光电转换达100%。因此，必须大力开展研究，尽量提高能源利用率来满足人类日益增长的能源需求。必须采用新技术新设备，更新改造落后的技术装备开发生产节能产品等措施节约能源，以充分发挥现有能源。 提高能源的利用效率是我们目前面对的严峻问题之一，许多科技工作者对此进行了各种探索。如最近日本的科技工作者，完成了一项创新工作。他们将太阳光通过聚光镜和光纤，引入背光的房屋，营造出有利于人类和各种生物生活的理想环境。目前这一科研成果已达到了实用的水平，许多住户已经应用了这项技术，并从中受益。 又如在北京各主要道路两侧的信号灯，是用太阳能电池板供电来工作的，而且将剩余的太阳能转化为电能储存起来，夜晚来临时供信号灯继续工作。这也是提高太阳能利用的一个实例。 再如未来的汽车工作时，发动机永远工作在最佳转速，达到最佳工作状态，使尾气排放量保持在最低标准。发动机的旋转除带动车轮外，还带动发电机，当汽车慢速行驶时，将多余的机械能变为电能储存在蓄电池内；汽车高速行驶时，电能和发动机的机械能共同为汽车提供动力，这样可以最大程度地提高燃油汽车的使用效率。 以上的例子启示我们在重视开发新能源的同时，也要注重视现有能源的节约利用和使用效率的提高。在教育过程中引起学生对这一问题的关注，将有利于学生的健康发展。 二、有限电能的利用 以小组为单位，制作一个弹力小车，所能达到的最远处。 探究活动是以小组为单位进行的，在活动中培养学生之间的合作能力、综合能力和实践能力。 以上内容是研究课题的提出，要说明要求和规则。 （1）作品只能使用本组材料制作。 （2）不得手推。