【摘要】

    中國的能源問題日漸顯現(xiàn)出它的嚴(yán)峻性。作為中學(xué)生，我們有義務(wù)為此貢獻(xiàn)自己的一份力，從身邊的事情開始。對(duì)于教室里的燈具放置，經(jīng)過我們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)教室的燈具布置還有很大的改進(jìn)空間。若將現(xiàn)教室9盞燈具的布置按照不同的布置方案擺放，可減少為7盞，且光照效果不遜色于甚至更勝于原來的9盞燈的方案。長久以后，可以省下不少的電能，況且在一個(gè)電能消耗十分巨大的學(xué)校里，也能為學(xué)校省下可觀的費(fèi)用。若加以推廣，在全國范圍內(nèi)可省下的電能也是巨大的。

【關(guān)鍵詞】   教室燈具布局    節(jié)能

  一、研究背景

     這個(gè)年代，在中國這樣的用電大國，其日耗量恐怕是我們難以猜測(cè)的。或許一個(gè)小型工廠一天用來照明的電量就夠我們?cè)诳照{(diào)間里舒舒服服地呆上一個(gè)暑假。

    一盞普通的日光燈功率為20W，假設(shè)一個(gè)教室有9盞，一個(gè)學(xué)校有50個(gè)教室，一個(gè)城市有15所學(xué)校，每盞燈日均照明5小時(shí)。那么，一天需要多少度電？575度。這只是一個(gè)城市的學(xué)校一天總用電量，倘若范圍擴(kuò)大到整個(gè)中國，這個(gè)數(shù)字將難以計(jì)算。

    我國正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。國家也正致力于實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)。作為中學(xué)生，我們有責(zé)任為之出一份力。             

二、研究目的

此次的研究性學(xué)習(xí)課題是對(duì)于教室中電燈的安裝與利用提出的?，F(xiàn)如今，一些電燈的安裝不能使電能得到充分的利用。有一部分是燈光效果雖好，但安裝的方式使電能造成不必要的浪費(fèi)；有一部分是電能得到充分的利用，但照明效果并不理想。

    而從國策出發(fā)，這也適應(yīng)了可持續(xù)發(fā)展的理論戰(zhàn)略。因?yàn)楝F(xiàn)在有很多的熱電場，排放大量的溫室氣體與許多污染大氣的氣體，這威脅著人們的生活和生產(chǎn)，所以這樣可以提高資源利用率，保護(hù)環(huán)境，減少溫室氣體及有害氣體的排放，從另外一個(gè)角度來說，這效果等同于植樹。

現(xiàn)在燈的制造主要是由金屬、塑料，這些都是不可循環(huán)的資源，而塑料又會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，造成土壤污染，而這會(huì)間接浪費(fèi)石油這樣的緊缺資源。

    所以，為了資源的節(jié)約，我們選擇研究此課題。

三、研究步驟

(一)實(shí)際實(shí)驗(yàn)

設(shè)備：六盞小燈泡  一個(gè)盒子  二節(jié)電池  一個(gè)暗室

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾綔y(cè)燈不同位置對(duì)光照效果的影響（主要光源的布局確定）

實(shí)驗(yàn)原理：利用照相機(jī)的相片的光亮度比較

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.取一個(gè)適合的盒子在頂上打6個(gè)不同位置的洞

2.再裝上燈，探討出8種不同的典型性方案（即在6個(gè)位置選2盞燈亮，看效果），再進(jìn)行評(píng)估

3.然后在暗室中進(jìn)行如上的實(shí)驗(yàn)操作

4.洗出底片進(jìn)行試驗(yàn)總結(jié)

5.得出結(jié)論

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)

設(shè)備：教室平面圖  作圖工具  電腦專用軟件

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗M不同燈具布局的實(shí)際效果

實(shí)驗(yàn)原理：同種燈具的光照面積相似

實(shí)驗(yàn)步驟：

1.在教室平面圖上畫出6種方案的燈具布局

2.以2.5CM為半徑畫出兩端為半圓中間用線段連接的操場型的光照范圍區(qū)域（光照強(qiáng)度為30以上）

3.將平面圖紙用專用電腦軟件畫到電腦上，制成光照效果圖

4.分析并得出結(jié)論

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)際實(shí)驗(yàn)：                 道具

燈1與燈3同時(shí)亮

燈1與燈4同時(shí)亮

燈1與燈2同時(shí)亮

 

 

燈1與燈6同時(shí)亮

 

燈2與燈3同時(shí)亮

燈2與燈6同時(shí)亮

 

燈3與燈4同時(shí)亮

燈4與燈5同時(shí)亮

 

 

 

由上述一組圖片，比較后得出，

實(shí)際試驗(yàn)結(jié)論：主要光源集中于2、3兩點(diǎn)時(shí)，整體采光效果最好。所以，燈具的布局在2、3燈的位置必須放置光源來使燈光效果為最佳。

 

虛擬實(shí)驗(yàn)：方案一

 

方案二

 

方案三

 

 

方案四

 

教室方案

 

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

模擬教室面積（5cm×7cm）

方案一：所需燈具數(shù)為7盞，光照面積約為31.685cm2 ，光照覆蓋率為90.10%

方案二：所需燈具數(shù)為8盞，光照面積約為29.75cm2，光照覆蓋率為85.00%

方案三：所需燈具數(shù)為6盞， 光照面積約為30.625cm2，光照覆蓋率為87.5%

方案四：所需燈具數(shù)為7盞(3個(gè)點(diǎn)光源) ，光照面積約為25.165cm2，光照覆蓋率為71.9%

原方案：所需燈具數(shù)為9盞，光照面積約為31.325cm2，光照覆蓋率為89.5%

經(jīng)比較：所需燈具數(shù)最少的三個(gè)方案為二、一和四光照覆蓋率最高的三個(gè)方案為一、原方案和方案三

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)論以及虛擬效果相結(jié)合，分析得出方案一整體效果最好，而且相比于原教室方案效果大體相同但節(jié)能效果更佳。應(yīng)按照方案一的燈具布置來對(duì)于教室燈具放置進(jìn)行改進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)最終采用方案：

方案一（所需燈具數(shù)：7盞  光照覆蓋率為90.10%）與原方案（所需燈具數(shù)為9盞 光照覆蓋率為89.5%）相比較：一年可節(jié)省大約23360度電。

五、 導(dǎo)師點(diǎn)評(píng)

此課題從高一學(xué)習(xí)物理后的疑難問題入手，展開具有一定開放性的自主研究。這是對(duì)于學(xué)生而言的提升自我的價(jià)值。對(duì)于明確的問題他們能夠?qū)W會(huì)搜集資料、開展實(shí)驗(yàn)等一系列方法和手段來解決問題也同樣是值得肯定的。對(duì)于此次課題的研究內(nèi)容同學(xué)們從節(jié)能的角度出發(fā)考慮是符合當(dāng)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的理念的，能夠很好的樹立起一種節(jié)能環(huán)保的意識(shí)。同時(shí)也是在為社會(huì)發(fā)展現(xiàn)出自己的一點(diǎn)力量。同學(xué)們認(rèn)真研究的過程也鍛煉自己團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，克服困難的勇氣和堅(jiān)持不懈的精神。課題的順利展開對(duì)同學(xué)們來說是成功的，通過此課題的研究，同學(xué)們更是收獲了一份成長。

六、存在問題及解決方案

   對(duì)于燈相間排布無法在實(shí)際中操作（大范圍）。

方案：用遮光線好的布遮住光線達(dá)到不開燈時(shí)的同樣效果。

七、成員感想

丁一泓：這是一個(gè)幸福的過程。

還記得在對(duì)課題進(jìn)行選擇時(shí)，各組員都搜腸刮肚，聚在一塊兒討論。有一絲前途不明的預(yù)兆。然而當(dāng)我們確定下課題方向之后，大家似乎成了一家人，團(tuán)結(jié)一致。記得在組長家，我們?yōu)橐粋€(gè)電路而絞盡腦汁，終于讓那小小的燈泡發(fā)出了夢(mèng)想與汗水的光芒；記得大家為了一個(gè)電腦模型繪出了一個(gè)又一個(gè)圖形；記得大家騎車穿街走巷，在春節(jié)前為了尋找一個(gè)燈具店而奔波；記得大家在車庫里為了營造黑暗的環(huán)境而堆起了“人墻”，遮擋住了陽光，而點(diǎn)亮了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的信念…… 經(jīng)歷太多的歡喜與挫折，我們變得更加堅(jiān)強(qiáng)；品嘗多無數(shù)的爭論與協(xié)作，我們變的更加團(tuán)結(jié)。

再渺小的夢(mèng)想也會(huì)讓我們明白擁有夢(mèng)想的意義，無論會(huì)有怎樣的結(jié)果，我們都經(jīng)歷了幸福。

趙子瑜：通過了此次的實(shí)踐活動(dòng)的最大感觸為人可創(chuàng)造，因?yàn)槲覀冇凶约旱乃季S能力。如我們碰到了一些實(shí)驗(yàn)中材料不合理問題，我們會(huì)努力找到。而無良好的黑暗效果的白天，我們用人墻堵住，因此團(tuán)結(jié)可以戰(zhàn)勝問題也是此次的最大感悟。在學(xué)習(xí)中感到計(jì)劃的重要性。沒有良好的計(jì)劃與思維是很難完成一件事的。惟有齊心協(xié)力，把勁往一起使才行。我們遇到了課題難等問題，但是最終依靠外力解決了。

在活動(dòng)中的確收益很多，但上述是最大感受。

嚴(yán)明義：這不僅是一次探索的過程，更是一次享受與收獲的過程。

從研究性學(xué)習(xí)過程中，我明白了作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)的成員，應(yīng)該具備的素質(zhì)。我個(gè)人認(rèn)為我們這個(gè)研究性小組的課題還是比較有意義的。若能成功，一定能夠?yàn)閲夜?jié)約大量的電能與資源。

研究性學(xué)習(xí)不僅可以豐富我們的課外生活，而且有利于培養(yǎng)我們的思維方式，有利于增進(jìn)同學(xué)間的友誼，也接觸了社會(huì)，品嘗到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的樂趣。提高了我們的動(dòng)手能力，也豐富了自己的課外生活，增長了課外知識(shí)。

蔣可旖：第一次接觸這樣的課題活動(dòng)，我和小組所有的成員都感到又新鮮又害怕。一路走來大家都努力去嘗試做到最好，從最初的挑選課題，簡單構(gòu)思，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，一點(diǎn)點(diǎn)、一點(diǎn)點(diǎn)，我們一幫十六七歲的孩子、就這樣憑著自己的雙手近幾乎完美的順利開展了一切活動(dòng)?？赡苡脤I(yè)的角度來評(píng)價(jià)我們的成果仍會(huì)顯得我們的想法創(chuàng)作依舊是簡單稚嫩的，但團(tuán)隊(duì)合作互幫互助卻真的徹徹底底的讓我們知道什么叫集體的力量。

   最簡單的想法，最稚嫩的設(shè)計(jì)是我們的起步；

   最不平凡的過程，最耀眼的嘗試是我們的努力；

   最真實(shí)的記錄，最燦爛的成功是我們的期待。

即使沒有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)工具，我們依舊可以順利開展實(shí)驗(yàn)，即使沒有技術(shù)的指導(dǎo)，我們依舊憑自己的努力慢慢嘗試，即使沒有最好的結(jié)果，我們依舊可以因自己的付出笑得更燦爛。

周雋宜：通過這次的實(shí)驗(yàn)我學(xué)到很多，我們這些平時(shí)就嬌生慣養(yǎng)的00后，在簡陋的小車庫里，呼吸著沉悶的空氣，還不辭辛苦的制造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境……這些都令我感受了另外的一種生活。還有從我們的實(shí)驗(yàn)中我也明白了我們平日里的奇思妙想也許就是一種節(jié)能的好方法，不要輕易的放棄我們生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴的想法，要勇于去實(shí)踐、去探索，才會(huì)有價(jià)值！

陳益匡：從上第一節(jié)研究性學(xué)習(xí)課到分組到擔(dān)任組長的的職務(wù)，從艱難地選課題到定方案再到最終實(shí)驗(yàn)的完成，其中說經(jīng)歷的所有的退縮和懷疑，堅(jiān)定與自信，還有激動(dòng)和驕傲，這些感情，只有親身經(jīng)歷過的我和其他組員們才可以感受得到的。

也許是由于自己肩上的責(zé)任重大，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)有著極大的壓迫感。常常擔(dān)心會(huì)因?yàn)樽约旱氖毝拐麄€(gè)組成員們的努力泡湯。但當(dāng)我打好實(shí)驗(yàn)結(jié)論上的最后一個(gè)字時(shí)，我深深地感受到了欣慰和自豪。通過這次的研究性學(xué)習(xí)，我認(rèn)識(shí)到了只要有決心和毅力，任何人都可以創(chuàng)造屬于他們的奇跡。團(tuán)結(jié)就是力量，沒有所有成員在各個(gè)方面的努力，就絕不會(huì)有這次課題的成功。

這里要感謝物理張小娟老師的精心點(diǎn)撥，感謝爸爸媽媽們鼎力的支持和資金援助，特別要感謝沈珂學(xué)長的熱心幫助。他給予的幫助使我們徹底地走出了困境，并且走了一條實(shí)際試驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)想結(jié)合的路。并且為我們的實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)了科學(xué)性，也解決了實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)太難取的問題。 

至此，這次的研究終于完成。相信這一定是高中階段留下的最美好的一次回憶。

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