今天是: 2016年11月7日 星期一

正文

学生实验报告《灯火阑珊中的思考》

【摘要】

    中国的能源问题日渐显现出它的严峻性。作为中学生,我们有义务为此贡献自己的一份力,从身边的事情开始。对于教室里的灯具放置,经过我们进行的实验研究发现,现教室的灯具布置还有很大的改进空间。若将现教室9盏灯具的布置按照不同的布置方案摆放,可减少为7盏,且光照效果不逊色于甚至更胜于原来的9盏灯的方案。长久以后,可以省下不少的电能,况且在一个电能消耗十分巨大的学校里,也能为学校省下可观的费用。若加以推广,在全国范围内可省下的电能也是巨大的。

【关键词】   教室灯具布局    节能

  一研究背景

     这个年代,在中国这样的用电大国,其日耗量恐怕是我们难以猜测的。或许一个小型工厂一天用来照明的电量就够我们在空调间里舒舒服服地呆上一个暑假。

    一盏普通的日光灯功率为20W,假设一个教室有9盏,一个学校有50个教室,一个城市15所学校,每盏灯日均照明5小时。那么,一天需要多少度电?575度。这只是一个城市的学校一天总用电量,倘若范围扩大到整个中国,这个数字将难以计算。

    我国正处于社会主义初级阶段,资源浪费严重。国家也正致力于实施可持续发展战略,构建资源节约型社会。作为中学生,我们有责任为之出一份力。             

研究目的

此次的研究性学习课题是对于教室中电灯的安装与利用提出的。现如今,一些电灯的安装不能使电能得到充分的利用。有一部分是灯光效果虽好,但安装的方式使电能造成不必要的浪费;有一部分是电能得到充分的利用,但照明效果并不理想。

    而从国策出发,这也适应了可持续发展的理论战略。因为现在有很多的热电场,排放大量的温室气体与许多污染大气的气体,这威胁着人们的生活和生产,所以这样可以提高资源利用率,保护环境,减少温室气体及有害气体的排放,从另外一个角度来说,这效果等同于植树。

现在灯的制造主要是由金属、塑料,这些都是不可循环的资源,而塑料又会对环境造成破坏,造成土壤污染,而这会间接浪费石油这样的紧缺资源。

    所以,为了资源的节约,我们选择研究此课题。

研究步骤

(一)实际实验

设备:六盏小灯泡  一个盒子  二节电池  一个暗室

实验目的:探测灯不同位置对光照效果的影响(主要光源的布局确定

实验原理:利用照相机的相片的光亮度比较

实验步骤:

1.取一个适合的盒子在顶上打6个不同位置的

2.再装上灯,探讨出8种不同的典型性方案(即在6个位置选2盏灯亮,看效果),再进行评估

3.然后在暗室中进行如上的实验操作

4.洗出底片进行试验总结

5.得出结论

(二)虚拟实验

设备:教室平面图  作图工具  电脑专用软件

实验目的:模拟不同灯具布局的实际效果

实验原理:同种灯具的光照面积相似

实验步骤:

1.在教室平面图上画出6种方案的灯具布局

2.以2.5CM为半径画出两端为半圆中间用线段连接的操场型的光照范围区域(光照强度为30以上)

3.将平面图纸用专用电脑软件画到电脑上,制成光照效果图

4.分析并得出结论

实验结果

实际实验:                 道具

灯1与灯3同时亮

灯1与灯4同时亮

灯1与灯2同时亮

 

 

灯1与灯6同时亮

 

灯2与灯3同时亮

灯2与灯6同时亮

 

灯3与灯4同时亮

灯4与灯5同时亮

 

 

 

由上述一组图片,比较后得出,

实际试验结论:主要光源集中于2、3两点时,整体采光效果最好。所以,灯具的布局在2、3灯的位置必须放置光源来使灯光效果为最佳。

 

虚拟实验:方案一

 

方案二

 

方案三

 

 

方案四

 

教室方案

 

实验数据分析:

模拟教室面积(5cm×7cm)

方案一:所需灯具数为7盏,光照面积约为31.685cm2 ,光照覆盖率为90.10%

方案二:所需灯具数为8盏,光照面积约为29.75cm2,光照覆盖率为85.00%

方案三:所需灯具数为6盏, 光照面积约为30.625cm2,光照覆盖率为87.5%

方案四:所需灯具数为7盏(3个点光源) ,光照面积约为25.165cm2,光照覆盖率为71.9%

原方案:所需灯具数为9盏,光照面积约为31.325cm2,光照覆盖率为89.5%

经比较:所需灯具数最少的三个方案为二、一和四光照覆盖率最高的三个方案为一、原方案和方案三

实验结论:

根据实际实验结论以及虚拟效果相结合,分析得出方案一整体效果最好,而且相比于原教室方案效果大体相同但节能效果更佳。应按照方案一的灯具布置来对于教室灯具放置进行改进。

实验最终采用方案:

方案一(所需灯具数:7盏  光照覆盖率为90.10%)与原方案(所需灯具数为9盏 光照覆盖率为89.5%)相比较:一年可节省大约23360度电。

导师点评

此课题从高一学习物理后的疑难问题入手,展开具有一定开放性的自主研究。这是对于学生而言的提升自我的价值。对于明确的问题他们能够学会搜集资料、开展实验等一系列方法和手段来解决问题也同样是值得肯定的。对于此次课题的研究内容同学们从节能的角度出发考虑是符合当代社会可持续发展的理念的,能够很好的树立起一种节能环保的意识。同时也是在为社会发展现出自己的一点力量。同学们认真研究的过程也锻炼自己团结协作的能力,克服困难的勇气和坚持不懈的精神。课题的顺利展开对同学们来说是成功的,通过此课题的研究,同学们更是收获了一份成长。

存在问题及解决方案

   对于灯相间排布无法在实际中操作(大范围)

方案:用遮光线好的布遮住光线达到不开灯时的同样效果

成员感想

丁一泓这是一个幸福的过程。

还记得在对课题进行选择时,各组员都搜肠刮肚,聚在一块儿讨论。有一丝前途不明的预兆。然而当我们确定下课题方向之后,大家似乎成了一家人,团结一致。记得在组长家,我们为一个电路而绞尽脑汁,终于让那小小的灯泡发出了梦想与汗水的光芒;记得大家为了一个电脑模型绘出了一个又一个图形;记得大家骑车穿街走巷,在春节前为了寻找一个灯具店而奔波;记得大家在车库里为了营造黑暗的环境而堆起了“人墙”,遮挡住了阳光,而点亮了整个团队的信念…… 经历太多的欢喜与挫折,我们变得更加坚强;品尝多无数的争论与协作,我们变的更加团结。

再渺小的梦想也会让我们明白拥有梦想的意义,无论会有怎样的结果,我们都经历了幸福。

赵子瑜通过了此次的实践活动的最大感触为人可创造,因为我们有自己的思维能力。如我们碰到了一些实验中材料不合理问题,我们会努力找到。而无良好的黑暗效果的白天,我们用人墙堵住,因此团结可以战胜问题也是此次的最大感悟。在学习中感到计划的重要性。没有良好的计划与思维是很难完成一件事的。惟有齐心协力,把劲往一起使才行。我们遇到了课题难等问题,但是最终依靠外力解决了。

在活动中的确收益很多,但上述是最大感受。

严明义这不仅是一次探索的过程,更是一次享受与收获的过程。

从研究性学习过程中,我明白了作为一个团队的成员,应该具备的素质。我个人认为我们这个研究性小组的课题还是比较有意义的。若能成功,一定能够为国家节约大量的电能与资源。

研究性学习不仅可以丰富我们的课外生活,而且有利于培养我们的思维方式,有利于增进同学间的友谊,也接触了社会,品尝到了团队协作的乐趣。提高了我们的动手能力,也丰富了自己的课外生活,增长了课外知识。

蒋可旖第一次接触这样的课题活动,我和小组所有的成员都感到又新鲜又害怕。一路走来大家都努力去尝试做到最好,从最初的挑选课题简单构思,设计实验,一点点、一点点我们一帮十六岁的孩子、这样凭着自己的双手近几乎完美的顺利开展了一切活动。可能用专业的角度来评价我们的成果仍会显得我们的想法创作依旧是简单稚嫩的,但团队合作互帮互助却真的彻彻底底的让我们知道什么叫集体的力量。

   最简单的想法,最稚嫩的设计是我们的起步

   最不平凡的过程,最耀眼的尝试是我们的努力

   最真实的记录,最灿烂的成功是我们的期待。

即使没有专业的实验工具,我们依旧可以顺利开展实验,即使没有技术的指导,我们依旧凭自己的努力慢慢尝试,即使没有最好的结果,我们依旧可以因自己的付出笑得更灿烂。

周隽宜通过这次的实验我学到很多,我们这些平时就娇生惯养的00后,在简陋的小车库里,呼吸着沉闷的空气,还不辞辛苦的制造良好的实验环境……这些都令我感受了另外的一种生活。还有从我们的实验中我也明白了我们平日里的奇思妙想也许就是一种节能的好方法,不要轻易的放弃我们生活中的点点滴滴的想法,要勇于去实践、去探索,才会有价值!

陈益匡从上第一节研究性学习课到分组到担任组长的的职务,从艰难地选课题到定方案再到最终实验的完成,其中说经历的所有的退缩和怀疑,坚定与自信,还有激动和骄傲,这些感情,只有亲身经历过的我和其他组员们才可以感受得到的。

也许是由于自己肩上的责任重大,在进行实验时有着极大的压迫感。常常担心会因为自己的失职而使整个组成员们的努力泡汤。但当我打好实验结论上的最后一个字时,我深深地感受到了欣慰和自豪。通过这次的研究性学习,我认识到了只要有决心和毅力,任何人都可以创属于他们的奇迹。团结就是力量,没有所有成员在各个方面的努力,就绝不会有这次课题的成功。

这里要感谢物理张娟老师的精心点拨,感谢爸爸妈妈们鼎力的支持和资金援助,特别要感谢沈珂学长的热心帮助。他给予的帮助使我们彻底地走出了困境,并且走了一条实际试验和虚拟实验想结合的路。并且为我们的实验增强了科学性,也解决了实验地点太难取的问题。 

至此,这次的研究终于完成。相信这一定是高中阶段留下的最美好的一次回忆。

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