家用電器碳排放的研究

朱致遠、常康威、吳與童，三位南京金陵中學河西分校的初一學生，他們的科技創新項目——“家用電器碳排放的研究”，獲得了第28屆全國青少年科技創新大賽二等獎。

背景介紹

通過新聞，閱讀材料，三位同學發現近十幾年來，為追求GPD，全球大范圍地區環境污染嚴重，中國的環境污染更是格外嚴峻，導致魚兒不能自在悠游，人們不能暢快呼吸。

在眾多污染源中，碳排放是一個主要的污染源，那么我們家里的常用電器會產生碳排放嗎？又會產生多少呢？如何才能減少家用電器的碳排放呢？同學們帶著問題，在科技鋪導員周楠老師的指導下，展開了一系列研究，希望通過他們的研究數據來提醒人們，節能減排刻不容緩，首先須從科學使用家電做起。

項目介紹

研究以家庭為單位，以家用電器為對象，采用定量計算和定性分析相結合的方法，對常用家電的用電量和二氧化碳排放量（簡稱碳排放）進行了初步研究。

通過研究結論，同學們提出了以下建議：

（1）在電器不用的情況下，及時關閉各類電器的開關是避免產生待機功耗的有效辦法。

（2）對于不使用的打印機、音箱、微波爐、電腦顯示器，最好是關閉電源開關。

（3）用遙控器關閉電視機，還應關閉手動開關，以避免功耗。

（4）減少冰箱開門次數和每次開門時間。

（5）不要頻繁開關電腦顯示器指示燈。

（6）盡量少用打印機打印。

（7）盡量不使用抽油煙機的照明燈。

（8）空調工作時的溫度和風速選擇要合適。

收獲與感悟

常康威、朱致遠和吳與童都是初一年紀的同學，物理知識的儲備還不夠，在整個研究過程中，難免遇見困難。

“遇到問題必須迎難而上”，是這三位學生在完成這項研究后的共同感悟。常康威把問題帶回家，請教從事電力工作的父親，父子倆經常為了解決一個問題熬到深夜。朱致遠則是在學校和老師一起尋找解決問題的方法，為了節省時間，經常一個面包就當一頓午飯，不達目的不罷休，當真是有些達到了廢寢忘食的境界。吳與童是女生，也是個標準的好學生。當她覺得項目的研究任務太繁瑣，甚至有些影響到她的正常學習時，她心里不禁想要退出研究團隊。此時周楠老師的鼓勵與鞭策讓她認識到，輕言放棄是怯懦而愚蠢的想法，最終，吳與童堅持了下來，與同學們一起取得了好成績。

最值得一提的是，通過參與這次研究，三位同學有關物理電學方面的知識儲備已基本囊括了初中三年的所有物理電學知識。

第一次參加全國青少年科技創新大賽就獲得二等獎，三位同學都特別高興，高興之余，他們還為自己能夠在大賽期間結交到來自全國各地的科技少年而感到欣喜。通過與其他學校和地區的同學交流，讓他們增長了見識，開拓了眼界，短短幾天時間，大家就成為了知趣相投的好朋友。

大賽結束時，他們與新朋友約好，往后的日子都要繼續努力，在科技創新的追夢之路上更進一步，爭取在下一屆全國大賽上再相聚。

金鑰匙賽題解析：

液面加速度測量計

如圖所示，用有機玻璃或玻璃，膠合一個扁平矩形容器（亦可用其他材料，只要不漏水、液面升降變化情況可清楚觀察到即可）。容器長20厘米，高14厘米，寬3厘米（為安放穩定，底面可加寬度）。容器內裝入一半水，為了便于觀察，可加幾滴紅墨水。在容器的正面兩側邊沿，對稱地各貼一條5毫米寬的豎坐標紙，0點刻度線正好為紙的1/2，且與容器中的水面重合。這樣，一個加速度計就做好了。

如果把這個容器水平地放在高速列車上，列車加速前進時，根據容器力水面傾斜情況，即可測出它的加速度了。你知道它為什么能測出加速度嗎？

（提示：設運動的加速度為a，水面的傾角為θ。為尋求a與θ的關系，可設想在水中取一很小的水平水柱，它的長L，斷面面積為△S。它的一端恰好在水面上，另一端的中心離水面的豎直高度為h。使這個小水柱在水平方向向右以加速度a運動的力，是它兩側的壓強差，由此可建起一個數學模型）

（此題為2011年“金鑰匙”科技競賽高中個人初賽動手實踐題）

參考答案：

如果把這個容器水平地放在列車上，當列車以加速度a沿水平方向向右行駛，則容器里的液面將變為傾斜狀態，如圖所示，加速度越大，傾斜角θ越大。為尋找a與θ的關系，可設想在水中取一個很小的水平水柱，其斷面的面積為△S，長度為L，左側中心距水面高度為h，右側面與水面一致。使這個水柱在水平方向做向右的加速度運動的力，是它兩側所受到的壓力差，即：

（p左-p右）·△S=ma

ρgh·△S=ρL△S·a gh= La

a=hg/L=g·tanθ

在制造容器時，容器的長20厘米，水平面為0刻度，取g≈10米/秒2，L=10厘米，h為左側中心距水面高，則a=h米/秒2，即容器一端液面升高1厘米，就表示列車的加速度為1米/秒2，升高h厘米，a=h米/秒2。