家用电器碳排放的研究

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朱致远、常康威、吴与童，三位南京金陵中学河西分校的初一学生，他们的科技创新项目——“家用电器碳排放的研究”，获得了第28届全国青少年科技创新大赛二等奖。

背景介绍

通过新闻，阅读材料，三位同学发现近十几年来，为追求GPD，全球大范围地区环境污染严重，中国的环境污染更是格外严峻，导致鱼儿不能自在悠游，人们不能畅快呼吸。

在众多污染源中，碳排放是一个主要的污染源，那么我们家里的常用电器会产生碳排放吗？又会产生多少呢？如何才能减少家用电器的碳排放呢？同学们带着问题，在科技铺导员周楠老师的指导下，展开了一系列研究，希望通过他们的研究数据来提醒人们，节能减排刻不容缓，首先须从科学使用家电做起。

项目介绍

研究以家庭为单位，以家用电器为对象，采用定量计算和定性分析相结合的方法，对常用家电的用电量和二氧化碳排放量（简称碳排放）进行了初步研究。

通过研究结论，同学们提出了以下建议：

（1）在电器不用的情况下，及时关闭各类电器的开关是避免产生待机功耗的有效办法。

（2）对于不使用的打印机、音箱、微波炉、电脑显示器，最好是关闭电源开关。

（3）用遥控器关闭电视机，还应关闭手动开关，以避免功耗。

（4）减少冰箱开门次数和每次开门时间。

（5）不要频繁开关电脑显示器指示灯。

（6）尽量少用打印机打印。

（7）尽量不使用抽油烟机的照明灯。

（8）空调工作时的温度和风速选择要合适。

收获与感悟

常康威、朱致远和吴与童都是初一年纪的同学，物理知识的储备还不够，在整个研究过程中，难免遇见困难。

“遇到问题必须迎难而上”，是这三位学生在完成这项研究后的共同感悟。常康威把问题带回家，请教从事电力工作的父亲，父子俩经常为了解决一个问题熬到深夜。朱致远则是在学校和老师一起寻找解决问题的方法，为了节省时间，经常一个面包就当一顿午饭，不达目的不罢休，当真是有些达到了废寝忘食的境界。吴与童是女生，也是个标准的好学生。当她觉得项目的研究任务太繁琐，甚至有些影响到她的正常学习时，她心里不禁想要退出研究团队。此时周楠老师的鼓励与鞭策让她认识到，轻言放弃是怯懦而愚蠢的想法，最终，吴与童坚持了下来，与同学们一起取得了好成绩。

最值得一提的是，通过参与这次研究，三位同学有关物理电学方面的知识储备已基本囊括了初中三年的所有物理电学知识。

第一次参加全国青少年科技创新大赛就获得二等奖，三位同学都特别高兴，高兴之余，他们还为自己能够在大赛期间结交到来自全国各地的科技少年而感到欣喜。通过与其他学校和地区的同学交流，让他们增长了见识，开拓了眼界，短短几天时间，大家就成为了知趣相投的好朋友。

大赛结束时，他们与新朋友约好，往后的日子都要继续努力，在科技创新的追梦之路上更进一步，争取在下一届全国大赛上再相聚。

金钥匙赛题解析：

液面加速度测量计

如图所示，用有机玻璃或玻璃，胶合一个扁平矩形容器（亦可用其他材料，只要不漏水、液面升降变化情况可清楚观察到即可）。容器长20厘米，高14厘米，宽3厘米（为安放稳定，底面可加宽度）。容器内装入一半水，为了便于观察，可加几滴红墨水。在容器的正面两侧边沿，对称地各贴一条5毫米宽的竖坐标纸，0点刻度线正好为纸的1/2，且与容器中的水面重合。这样，一个加速度计就做好了。

如果把这个容器水平地放在高速列车上，列车加速前进时，根据容器力水面倾斜情况，即可测出它的加速度了。你知道它为什么能测出加速度吗？

（提示：设运动的加速度为a，水面的倾角为θ。为寻求a与θ的关系，可设想在水中取一很小的水平水柱，它的长L，断面面积为S。它的一端恰好在水面上，另一端的中心离水面的竖直高度为h。使这个小水柱在水平方向向右以加速度a运动的力，是它两侧的压强差，由此可建起一个数学模型）

（此题为2011年“金钥匙”科技竞赛高中个人初赛动手实践题）

参考答案：

如果把这个容器水平地放在列车上，当列车以加速度a沿水平方向向右行驶，则容器里的液面将变为倾斜状态，如图所示，加速度越大，倾斜角θ越大。为寻找a与θ的关系，可设想在水中取一个很小的水平水柱，其断面的面积为S，长度为L，左侧中心距水面高度为h，右侧面与水面一致。使这个水柱在水平方向做向右的加速度运动的力，是它两侧所受到的压力差，即：

（p左-p右）·S=ma

ρgh·S=ρLS·a gh= La

a=hg/L=g·tanθ

在制造容器时，容器的长20厘米，水平面为0刻度，取g≈10米/秒2，L=10厘米，h为左侧中心距水面高，则a=h米/秒2，即容器一端液面升高1厘米，就表示列车的加速度为1米/秒2，升高h厘米，a=h米/秒2。