Tích hợp tiết kiệm năng lượng và hiệu quả vào bài học Vật lý
13/05/2010
PHẦN THỨ NHẤT:NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I. NĂNG LƯỢNG VÀ VAI TRÒ CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI 1.1 Năng lượng  - Theo Từ điển bách khoa Việt Nam: Năng lượng là độ đo định lượng chung cho mọi dạng vận động khác nhau của vật chất.
- Theo Từ điển tiếng Việt và Từ điển vật lý phổ thông: Năng lượng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật. - Theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của chính phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả thì năng lượng được hiểu là dạng vật chất có khả năng sinh công.
1.2 Các dạng năng lượng: Việc phân loại phụ thuộc vào mục đích khác nhau. 1.2.1 Phân loại theo vật lý - kĩ thuật: cơ năng, nội năng, điện năng, quang năng, hóa năng, năng lượng hạt nhân. 1.2.2 Phân loại theo nguồn gốc năng lượng: - NL vật chất chuyển hóa toàn phần gồm NL từ nhiên liệu hóa thạch và NL từ nguyên liệu nguyên tử. - NL tái sinh là NL có thể phục hồi theo chu trình biến đổi của thiên nhiên. - NL không tái sinh là NL không phục hồi khi khai thác và sử dụng. - NL sinh khối sinh ra do đốt hoặc chuyển đổi nhiệt hóa học từ vật liệu có nguồn gốc hữu cơ. - NL cơ bắp. 1.2.3 Phân loại theo dòng biến đổi năng lượng:tr4 - NL sơ cấp là nguồn năng lượng có sẵn trong thiên nhiên như than, dầu thô, khí tự nhiên, năng lượng nguyên tử, thuỷ năng, củi gỗ.... - NL thứ cấp là nguồn năng lượng đã được chuyển đổi từ những năng lượng khác như điện năng, hơi nước của lò hơi, sản phẩm cracking dầu mỏ.... - NL cuối cùng là năng lượng sau khâu truyền tải, vận chuyển được cấp tới nơi tiêu thụ, người sử dụng. - NL hữu ích là năng lượng cuối cùng được sử dụng sau khi bỏ qua các tổn thất của thiết bị sử dụng năng lượng. 1.3 Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. tr5 Cơ năng thành nhiệt. Cơ năng thành điện. Quang năng thành điện. Điện năng thành các dạng khác. Trong kĩ thuật người ta thường vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để phân tích các quá trình sử dụng năng lượng, từ đó tìm ra phương thức sử dụng năng lượng sao cho hiệu quả nhất. 1.4 Vai trò của năng lượng đối với con người. tr6 NL có vai trò sống còn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống con người. Ngày nay, có thể thấy rõ các vấn đề khủng hoảng NL thường có tác động rất lớn tới kinh tế và xã hội của các nước trên thế giới. Do vậy, nhiều nước đã đưa vấn đề năng lượng thành quốc sách, đặt thành vấn đề “an ninh NL” đối với sự phát triển quốc gia. Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên NL như hiện nay trên TG cũng như VN đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầu lửa, khí đốt đang bị cạn kiệt. Dân số toàn cầu hiện nay đã hơn 6 tỉ người. Muốn duy trì sự phát triển của xã hội cần khai thác được các nguồn tài nguyên lớn trong đó có tài nguyên năng lượng. Việc khai thác và sử dụng các nguồn nguyên liệu hóa thạch có quy mô càng lớn thì càng ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và làm gia tăng hiệu ứng nhà kính là một trong những nguyên nhân chủ yếu tác động đến môi trường trên TĐ. tr12
II. XU HƯỚNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM, HIỆU QUẢ Ở VN VÀ TRÊN TG 2.1 Khái niệm tiết kiệm, hiệu quả.tr15 Theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của chính phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả: “sử dụng NLTK&HQ là sử dụng năng lượng một cách hợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt” Ta có thể hiểu sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nghĩa là giảm bớt số NL sử dụng bằng cách loại bỏ việc tiêu thụ NL lãng phí không cần thiết và không đúng cách. Điều đó còn có nghĩa là sử dụng NL phù hợp với mục đích sử dụng, không lãng phí, sử dụng những thiết bị ít tiêu hao NL; sử dụng NL hiệu quả có nghĩa là giảm mức tiêu thụ NL cho cùng một nhu cầu, một công việc hoặc cùng một đơn vị sản phẩm. Bằng việc tiết kiệm NL, nâng cao hiệu quả sử dụng NL, các cá nhân, hộ gia đình, tập thể, cơ quan, đơn vị doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí đồng thời góp phần tiết kiệm được tài nguyên của đất nước, bảo vệ môi trường. 2 Sự cần thiết phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả.tr16,17 - Các nguồn tài nguyên năng lượng đang bị khai thác với một tốc độ lớn để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng kinh tế, đang dần bị cạn kiệt. - Những vấn đề môi trường gây ra do hoạt động của con người, trong đó việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng, đặc biệt là năng lượng hóa thạch đóng góp phần chủ yếu. - Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả đóng góp vào thực hiện các nguyên tắc phát triển bền vững của trái đất cũng như của mỗi quốc gia. 2.3 Xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả. tr17,18,19
2.4 Các biện pháp chung về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả. - Các biện pháp quản lí tr20 + Xây dựng các văn bản pháp qui về sử dụng NLTK&HQ. + Lựa chọn cơ cấu kinh tếcho hiệu quả cao về sử dụng NL; phát triển hợp lí các ngành tiêu thụ nhiều NL. + Có chính sách ưu tiên đối với việc phát triển các nguồn NL mới và nguồn NL tái sinh. + Hợp lí hoá quá trình sản xuất. - Các biện pháp tuyên truyền, giáo dục tr20 + Đưa nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào các cấp học. + Tuyên truyền về sử dụng NLTK&HQ trong gia đình, trường học, cộng đồng.. + Xây dựng nhà trường sử dụng NLTK&HQ. - Các biện pháp kĩ thuật . + Giảm tổn thất trong quá trình vận chuyển NL. + Giảm tổn thât trong quá trình sử dụng NL. + Sử dụng các thiết bị điều khiển tự động để giảm tiêu thụ NL. + Đổi mới công nghệ, nâng cao hiệu suất máy móc, tăng cường sử dụng thiết bị có hiệu swts sử dụng NL cao. + Thu hồi NL thải từ các quá trình sản xuất, sinh hoạt và tái sử dụng. + Khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới thay thế NL hoá thạch. 2.5 Các giải pháp công nghệ và kĩ thuật về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả - Sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh ít gây ô nhiễm môi trường: NL sinh học, NL mặt trời, NL gió, NL biển, NL địa nhiệt. tr21 - Các giải pháp kĩ thuật và công nghệ mới nhằm làm giảm nhu cầu về năng lượng mà vẫn đảm bảo sự phát triển của sản xuất và xã hội. tr28-32
III. GIÁO DỤC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ QUA DẠY HỌC CÁC MÔN HỌC Ở TRƯỜNG THCS,THPT. 3.1 Vai trò của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà trường THCS và THPT Để thực hành quốc sách tiết kiệm nói chung, chính sách sử dụng NLTK&HQ nói riêng thì nhà trường phổ thông có một vai trò rất quan trọng. Vai trò đó thể hiện ở các mặt: - Về cơ sở lí luận tr33 + Nhà trường đào tạo, giáo dục, hình thành nhân cách thế hệ trẻ + Nhà trường đóng vai trò quan trọng đối với giáo dục sử dụng NLTK&HQ ví ngoài đối tượng hs và thông qua hs có thể tác động một cách rộng rãi lên các thành viên khác của xã hội. - Về cơ sở thực tiễn tr34 + Hs, giáo viên có số lượng lên đến 22 triệu người, là lực lượng hùng hậu, là đối tượng quan trọng thực hiện sử dụng NLTK&HQ. Đồng thời đây cũng là lực lượng quan trọng thực hiện tuyên truyền, giáo dục, vận động các đối tượng khác trong xã hội thực hiện sử dụng NLTK&HQ + Đổi mới giáo dục hiện nay là để đáp ứng các yêu cầu của xã hội. 3.2 Cơ sở pháp lí của việc triển khai giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc dân tr34 - Nghị định 102/2003/NĐ-CP của Chính phủ - Pháp lệnh số 02/1998/PL-UBTVQH10 - Luật Điện lực 2005 -......
3.3 Mục tiêu của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong dạy học các môn học ở cấp THCS và THPT - Kiến thức tr36 - Kĩ năng tr36 - Hành vi, thái độ tr37 ............ 3.6 Phương thức tích hợp các nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả vào các môn học ở trường trung học tr46,47 - Tích hợp toàn phần - Tích hợp bộ phận - Hình thức liên hệ PHẦN THỨ HAI: GIÁO DỤC SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ TRONG MÔN VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT. 1. Mục tiêu tích hợp giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong môn vật lí - Về kiến thức tr56 - Về kĩ năng tr56 - Về thái độ, hành vi tr57 1.1. Về kiến thức tr56 - HS nêu được các khái niệm cơ bản như: năng lượng, cơ năng, điện năng, nhiệt năng, hạt nhân nguyên tử, công, công suất, hiệu suất; các định luật Jun - lenxơ và các máy phát điện, máy cơ…, vận dụng để sử dụng NLTK & HQcó thể trình bày lại hoặc nhận ra chúng khi được yêu cầu. - HS hiểu được nguồn gốc sinh ra các dạng năng lượng, các máy và hoạt động tiêu thụ năng lượng, hiệu suất của quá trình và vận dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng và tiết kiệm năng lượng trong đời sống cũng như khoa học kỹ thuật. - HS vận dụng giữa các khái niệm cơ bản mà GV đã giới thiệu tích hợp và trình bày trên lớp với thực tiễn cuộc sống hàng ngày. - HS sử dụng các kiến thức để giải quyết các vấn đề mới, không chỉ có những điều đã được học hoặc trình bày trong SGK mà còn có những điều phù hợp hoàn cảnh cụ thể. Đây là những vấn đề giống với các tình huống HS gặp phải trong đời sống. 1.2. Về kĩ năng tr56 - Làm TN, quan sát, nhận xét qua tranh ảnh, hình vẽ, thực tế việc sử dụng năng lượng ở địa phương. - Thu thập, xử lí thông tin, viết báo cáo và trình bày các thông tin về sử dụng NLTK & HQ qua môn Vật lí: sử dụng các thiết bị điện, vận hành các động cơ … - Phân tích mối quan hệ giữa hoạt động của con người với môi trường, tác động của con người vào môi trường thông qua việc khai thác tài nguyên năng lượng (than, dầu mỏ, khí đốt ...) và phát triển các ngành công nghiệp. - Liên kết các môn học với nhau về sử dụng NLTH & HQ. 1.3. Về thái độ, hành vi tr57 Có hành vi sử dụng NLTK & HQ ở trong lớp học, tại nhà trường, địa phương nơi các em đang sống; có thái độ phê phán và tuyên truyền về sử dụng NLTK & HQ trong gia đình và cộng đồng. 2. Một số nội dung và địa chỉ tích hợp giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong môn vật lí cấp THPT tr57 Lớp 10 NC Tên bài | Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài) | Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp) | Mức độ tích hợp | Ghi chú | Bài 2: Vận tốc trong chuyển động thẳng. Chuyển động thẳng đều | Mục 5: Chuyển động thẳng đều | Sử dụng NL tiết kiệm khi sử dụng xe máy, ôtô trong giao thông | Liên hệ |
| Bài 43: Ứng dụngcủa định luật Becnuli |
| - động tác cuối mình trên xe của các vận động viên đua xe đạp, motô... | Liên hệ | Giải thích việc làm của vận động viên đua xe - GT việc xếp đội hình của đàn chim di cư | Bài 20: Lực ma sát | Phần 4- mục b: Vai trò của ma sát lăn | - việc thay những chuyển động trượt bằng những chuyển động lăn nhằm làm tăng hiệu suất của quá trình chuyển hoá cácdạng năng lượng khác thành cơ năng | Liên hệ | Đặt câu hỏi thảo luận: Việc thay đổi...thì hiệu quả chuyển hoá năng lượng thay đổi thế nào? | Bài 56: Sự hoá hơi và sự ngưng tụ | Mục 3- sự sôi | - sử dụng năng lượng tiết kiệm trong đun nấu | Liên hệ | Khi nước đã sôi nếu nhiệt lượng cung cấp cho nước tăng thêm nhiệt độ cuả nước có tăng thêm không? | Bài 60: nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt và máy lạnh | Phần 2- Máy lạnh | - Tiết kiệm năng lượng khi sử dụng tủ lạnh,máy lạnh | Liên hệ | Tại sao máy lạnh thường phải để nơi thoáng mát? Có nhận xét gì về sự tiệu thụ điện của một máy lạnh khi đặt ở vị trí không được thoáng mát so với đặt ở vị trí thoáng mát? |
Lớp 10 CB
Tên bài | Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài) | Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp) | Mức độ tích hợp | Ghi chú | Bài 3: Chuyển động biến đổi dều |
| - Cách đi xe đạp đỡ tốn sức,đi xe mô tô tiết kiệm xăng. - Biết điều hoà, duy trì tốc độ đi xe để hạn chế nhất việc phanh xe có thể | Liên hệ | Củng cố bài | Bài 13: Lực ma sát | Phần 1- mục 2: độ lớn của lực ma sát phụ thuộc những yếu tố nào? | - Sử dụng xeđạp và các loại xe đúng cách nhằm tiết kiệm năng lượng | Liên hệ | Nên hay không nên để lốp xe quá non? |
Lớp 11 NC Tên bài | Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài) | Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp) | Mức độ tích hợp | Ghi chú | Bài 12: điện năng và công xuất điện. Định luật jun-len xơ | Mục 3: công xuất dụng cụ tiêu thụ điện | Giảm hao phí điện do toả nhiệt trênđiện trở | Liên hệ | Có nguyên nhân nào khác sinh ra điện trở trong mạng điện gia đình không? Cách khắc phục? | Bài 22: Dòng điện trong chất khí | Mục 5: Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp | Sử dụng đèn ống, compáct trong chiếu sáng | Liên hệ | So sánh sự chiếu của đèn ống, com pact với đèn sợi đốt có cùng công suất | Bài 33: Khung dây có dòng điện đặt trong từ trường | Mục 1: Khung dây đặt trong từ trường |
Động cơ điện | Liên hệ | Dựa trên cấu tạo và hoạt động của động cơ nhiệt trên xe gắn máy, có thể đưa ra phương án kết hợp động cơ điện vào đó được không? | Bài 40: Dòng điện phu -cô | Phần 2: Ứng dụng của dòng điện phu cô | Việc sử dụng bếp từ- một ứng dụng của dòng phu cô có hiệu suất chuyển hoá năng lượng rất cao vì đáy nồi tự phát nóng | Liên hệ | Gv thông báo |
Lớp 11 CB Tên bài | Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài) | Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp) | Mức độ tích hợp | Ghi chú | Bài 10: đoạn mạch chứa nguồn điện. Ghép các nguồn điện thành bộ | Phần 2: ghép các nguồn điện thành bộ | - Không ghép nguồn mới với nguồn cũ - biết cách bảo quản pin, ắc qui, biết cách xử lí khi pin hết điện để không làm ô nhiễm môi trường | Liên hệ | Nên hay không nên ghép pin cũ và pin mới vì sao? - Bảo quản pin ntn là đúng cách? xử lí pin hết điện ntn? | Bài 13: Dòng điện trong kim loại | Phần II: Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ | Không nên để các thiết bị điện hđ ở gần giới hạn trên của gh nhiệt độ hđ của thiết bị | Liên hệ | Không nên để các thiết bị điện hđ ở gần gh trên của gh nhiệt độ hđ của thiết bị vì lí do gì? | Bài 16: Dòng điện trong chân không | Phần II. Mục 4: Ứng dụng của tia catốt | Biết cách điều chỉnh độ sáng tối, tương phản của màn hình TV hay máy tính (CRT) hợp lí mà tiết kiệm điện năng | Liên hệ | GV thông báo cho hs | Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn | Phần IV: Điốt bán dẫn | Giới thiệu đèn LED siêu sáng sử dụng tiết kiệm điện năng | Liên hệ | GV thông báo |
Lớp 12 NC Tên bài | Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài) | Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp) | Mức độ tích hợp | Ghi chú | Bài 14: Sóng cơ. Phương trình sóng | Phần 2. Mục e: Năng lượng sóng | Khai thác NL sóng - nguồn tài nguyên vô tận để phát điện | Liên hệ | GV thông báo | Bài 25: Truyền thông bằng sóng điện từ | Phần 2: Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ | Sử dụng điện thoại không dây ở chế độ chờ khi không di chuyển nên chọn chỗ để máy có sóng ổn định để tiết kiệm NL điện | Liên hệ | GV thông báo | Bài 30: Máy phát điện xoay chiều |
| Các loại NL để phát điện Sử dụng máy chạy bộ để phát điện | Liên hệ | Thảo luận các nguồn NL để phát điện | Bài 32: MBA-Truyền tải điện năng |
| Các loại MBA đang sử dụng hiện nay. Truyền tải điện năng từ nơi phát điện tới nơi tiêu thụ | Liên hệ | Thảo luận: Những tổn thất NL trong BA và quá trình truyền tải điện năng đi xa, đưa ra phương án khắc phục? | Bài 46: Hiện tượng quang điện trong. Quang trở. Pin quang điện |
| Sử dụng pin quang điện làm nguồn NL cho cuộc sống Sử dụng quang trở Photodiốt làm cảm biến cho hệ thống đèn tự động bật khi trời tối | x | Thảo luận: Pin quang điện được sử dụng ở đâu? Hiệu quả sử dụng NL ntn? Thông báo các vd sd cảm biến quang điện trong cuộc sống và kĩ thuật. |
Lớp 12 CB Tên bài | Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài) | Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp) | Mức độ tích hợp | Ghi chú | Bài 30: Sự phản xạ ánh sáng | Mục 3: Gương phẳng | Sư dụng ánh sáng mặt trời | Liên hệ | Nêu phương án đưa ánh sáng tự nhiên vào trong một phòng ( không thể mở cửa được) | Bài 18: Máy phát điện xoay chiều một pha | Mục 2: Cấu toạ và hoạt động | Tạo ra nguồn điện nhỏ | Liên hệ | có thể sử dụng dạng năng lượng nào để chạy máy phát điện? So sánh ưu điểm của việc sử dụng các dạng năng lượng đó? Sử dụng dạng năng lượng chạy máy phát điện là tiết kiệm nhất?
| Bài 51:Quang trở và pin quang điện | Mục 2: Quang trở Mục 3:Pin quang điện | Hiểu được việc sử dụng các dụng cụ đó trong tiết kiệm năng lượng | Liên hệ | Dùng quang trở trong thiết bị điều khiển |
|
|
|
|
|
Tài liệu tham khảo: Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp ở trường THPT
Ths.Nguyễn Trọng Dũng |
Diễn đàn
Vật lý phổ thông
Tin tức
