1、关于粉笔的改进和粉尘的消除的研究报告 关于粉笔的改进和粉尘的消除的研究报告 台州一中高一（3）班 柯凌峰一，研究背景1.1现实背景：根据全国部分调研资料显示，随着社会进步和社会节奏的加快，教师职业病率呈逐年上升的趋势，职业病呈现多样化方向发展，其中粉尘引起的尘肺以及各种急慢性呼吸道疾病是中国目前职业病中最主要，危害最严重和最广泛的一种。学生近视患病率亦逐年上升，到了异常严重的程度。如教育专家田俊于1995年对福州30所中学、6所小学的3125名中小学教师进行的问卷抽样调查结果表明，中小学教师呼吸系统慢性病患病率较高，常见为慢性咽炎和声带疾病。其中男性慢性病患病率为58.53，女性慢性患病率为6
2、1.06，而且均有随教龄增长而升高的趋势，教育专家牛彩英等1996年12月对开封城区240位小学教师进行调查，表明教师存在轻重程度不同的咽喉疾病，发病率为60.4。教育专家鹿道温等于1999年对青岛162名大学教师进行疾病调查时显示：慢性咽喉炎89例，占54.94，慢性喉炎69例，占42.59，均存在着明显的职业病现状。据对我市57中、金水区二小等学校共219名教师调查的结果显示：教师咽炎患病率为100%、鼻炎患病率为39%、哮喘病患病率为43%、支气管炎的患病率为8%、尘肺病的患病率为11.76%、癌症患病率为2%。1.2课题起因： 自从踏入教室的那一刻,我们的学习就离不开粉笔.尽管现在经济
3、的发展,多媒体逐渐代替粉笔,但我们对粉笔依然存在依赖性我听到许多坐在前排的同学说受到粉尘的干扰.我想这必然会影响到他们的学习,老师与粉笔也是密不可分的.这对上课效果和身体健康有着极大的影响.于是我们决定进行这课题的研究,分析:粉笔的改进和粉尘的研究.二，课题组员的分工:参与本课题研究的同学各有所长,并且富有合作精神.经过讨论,大家一直推举柯凌峰为组长.我们相信她能够带领大家做好这个课题.柯凌峰:问卷设计, 撰写报告,成果展示，活动记录及资料保管.陈霁鹏，李奇骏:数据的统计,分析,处理,PPT制作.金泽渊，李振垚:调查问卷的发放,回收和整理工作.杨光:资金提供以及服务等其他工作.3.活动所需要的
4、条件.我们的调查活动需要下列物品:图书资料.计算器.照明灯.照相机.粉笔.粉笔擦.实验器材等.这些物品我们将在学校和指导老师的帮助下解决.4.指导老师:我们聘请我们的物理老师做课题的指导老师.我们相信他会帮助我们顺利完成课题.二，研究计划1. 研究假设(1) 粉尘会给人的呼吸道造成影响吗? 会的。(2) 粉尘会不会给人的眼睛造成伤害? 会的。(3) 长期的使用粉笔会使手指变样吗? 会危害手指。(4) 粉尘中的只要成分CaCO3然而过多的吸入CaCO3会不会与体内的化学物质发生反应? 会的。（5）可否有大颗粒物质替换粉笔中主要成分，防止飘尘？可能有。2.1研究方法 (1)查找资料 （2)走访相关
5、人物 （3）问卷调查 （4）实验研究 (5)构想新的解决方案(1) 调查一些学校使用粉笔的概率.首先,我们准备深入调查相关资料,了解相关信息确定研究方案,设计调查问卷。然后,我们在一些学校通过发放调查问卷，整理,统计调查结果,了解学校课堂上粉笔使用的比例,上课效果以及学习的影响程度。(2) 根据我们得到的使用粉笔的学校,然后对这些学校的一些教师及学生进行个别的访谈.我们先要掌握相关的信息设计访谈提纲,联络访谈对象及访谈的时间和地点,然后对访谈的情况进行分析.(3) 我们根据采访相关人员所得到的信息,分析及设计实验方案,分析为何粉笔依然还是占主流地位及其改进方法.(4)通过实验了解粉笔是如何污染
6、空气的，以及粉尘纷飞的因素，探究除粉方案。（5）设计新方案。3. 研究进度:阶段一二三四时间7.147.188.208.279.159.3010.0110.31主要任务查阅资料设计问卷访谈调查进行设计，实验阶段目标了解粉笔的制作过程有何物做成及其对映危害。根据不同的职业的调查对象以及设计问卷。采访老师学生及没有使用过粉笔的人们的看法及建议。根据专业人士的建议进行实验探究与设计。最后在（时间）进行信息资料整理，并总结出新的解决方案 完成课题,提出建议,撰写成果报告论文。（3.013.10）三探究解决办法1.1为了探究粉尘飞扬主要因素，我组设计了如下实验：1.1.1实验分析：我从生活说起吧.不知同
7、学们是否注意过身边的事物,又是否曾经注意老师的手中的粉笔.大多数的粉笔都标上“无尘”二字.那么实际上呢?粉笔真的没有粉尘么?不,当擦黑板时,我们就可以看到很明显的粉笔灰.原因其实很简单,“无尘”粉笔灰因为颗粒较大所以几分钟就可以沉淀下来,但飘尘却依然存在. 自从无尘粉笔在学校大量使用后,学生与老师告别漫天尘灰的年代,进入一个基本无尘的年代, 降尘因为颗粒较大所以几分钟就可以沉淀下来,但是粉笔灰对人体的危害依然不可忽视.因此,我们进行了粉尘扩散的有关研究,希望通过研究了解粉尘扩散的一般性质.1.12实验过程试验器材: 细绳，带孔的滑道，滑道卡，粉笔灰槽，滑轮实验设计图：试验原理:将粉笔灰槽制作成
8、梯形可以阻止粉笔灰的上升运动,并使粉笔灰的初速度方向尽量水平.通过滑轮端的重物下落和滑轮卡控制粉笔灰的初速度,粉笔灰的初速度可由自由落体公式v=2h/g求得.粉笔灰的位移由s=vt求得.最后,将记录的试验数据和理论数据对比与分析.数据记录方法:把粉笔灰的下落时间分为两次,第一次是粉笔灰刚到的时间,第二次是粉笔灰落完的时间.粉笔灰的位移分为三段,每一个测量点都是粉笔灰分布较多的点.除了测量位移外,还需测量扩散宽度(以最宽的计).试验现象:由于粉笔灰的质量太小,气流的作用就不可以忽略.我们通过对粉笔灰扩散的研究得出以下四条现象:1 当粉笔灰初速度、高度一定时,气流阻力使粉笔灰扩散距离的减少量与粉笔
9、灰的质量成反比,即质量越大,落地点越远.但如果其质量太小且被上升气流抬升,则不适用于以上结论.2. 由下落时间可以发现,理论值与实际值相差很大.经多次试验排除数据差值因误差引起,差值因高度的变化而变化并随着高度的增加有着增加趋势.3. 由三列位移可以发现,虽然使用的是同样的粉笔灰进行试验,但是粉笔灰的扩散距离却不同,相邻位移间的位移差也不同.位移最大的粉笔灰基本都是聚集在一起,形成一个较密集的粉笔灰落点,但大部分粉笔灰集中分散在中间位移部分.4.该试验的方法所形成的粉笔灰落地图像呈类椭圆形,即粉笔灰扩散的最宽处大部分都在中间位移处,而最近处的粉笔灰滞留比最远处略多.虽然最近处的粉笔灰滞留范围比
10、最远处略大,但是粉笔灰的量基本相等.试验分析: 由于粉笔灰的质量太小,空气的作用就不可以忽略,因此导致了以上四条现象.当粉笔灰的质量一定,初速度大时,每个粉笔灰所具有的动能就大.虽然空气阻力随着速度的增大而增大,但是仍然可以从落地位移和平均速度的关系上得出初动能大的位移大的结论.中间部分的粉笔灰最多的影响因素有:(1)这一部分的粉笔灰的本身特点趋于一致,如质量相近、初速度相似、粗细程度相同等.(2)受到前后的粉笔灰影响,使其在空中的滞留时间与速度被迫趋于一致.扩散的最远的粉笔灰大多都是以集群的方式运动,粉笔灰之间相互碰撞使整体平均质量变大减小了阻力的影响,并通过这种方式在周围形成有利的气流又减
11、小阻力.因此,整体的动能变化量变小,位移变大.由此可见,粉笔灰的扩散形式也是影响扩散范围的因素之一.确定具体措施：根据专业人士的讲解，我们了解到目前市场上的无尘粉笔所用的主要成分CACO3已经是化学中较大的颗粒，因此减少飘尘在空中停留时间已不可能，所以我组决定改进粉笔擦的构造来减少飘尘。1.2探究新的解决方案1.2.1 方法。 根据物理老师的指点，我们明白想要减少飘尘的剧烈程度，只能增加空气中的阻力或减少颗粒物的初速度。通过讨论，我组决定尝试第2种方法。1.2.2 原理。 在物理老师的帮助下我们联想到物理中匀减速直线运动的原理给物体一个反方向的加速度。故，我们决定运用逆流空气带来的反作用力去削
12、落粉笔擦擦黑板时所提供的推力，从而减落粉尘的初速度。1.2.3 设计。 我组首先将粉笔擦棉块的周围宽为约2cm的棉条挖去，并在粉笔擦的棉块与铜片间加上一排微型气管，使气管口斜对棉块边缘并在气管口上附加毛刷，使毛刷与棉块底面平行。而气流由其间的微型风扇提供，如笔记本电脑那样。1.2.4 总结。 由于材料以及场地等问题造成我组本实验无法顺利进行，只能大概描述我们的想法，希望给粉尘的消除提供帮助，从而消除粉尘飘扬给老师以及同学们所带来的危害。四.研究意义作为一名高中生,虽然还不能有专业的方法控制污染,然而我们可以利用我们的学习生活利用我们的每一次的机会来了解粉尘污染、宣传粉尘污染的危害,让大家知道它
13、粉尘污染,进而自主的改善环境,阻止污染阻截源头,使得每一项的环保成果运用到实处,被人理解、支持.让人们自主地环保,这就是我的研究的意义所在.附:问卷调查表 粉笔的改进与粉尘的消除 老师,同学,您好!在我们的学习环境中常常受到粉尘的影响.每天都会吸入大量的粉尘.粉尘给我们带来了极大的困扰.因此,为了我们师生能减少粉尘对其的伤害,我们特地为此进行了此次的问卷调查,为了我们能够具体了解其最真实的情况,希望能得到您的支持和配合! 教师:1.您觉得使用粉笔感到方便吗?A方便 B不方便 C没感觉 2.您经常使用粉笔吗?A经常使用 B偶尔使用C从不使用3.您觉得长期使用粉笔对我们的手指有危害吗?A有危害B没有危害C不清楚4.可否给我们的研究提一些意见和研究方向-学生:1.你坐在第一排吗?A是的 B不是 2.你认为坐在第一排会常常受到粉尘的干扰吗?A常常会有B偶尔会有C没有3.你学校还用那为减少粉尘对我们的危害而使用的仪器-所有人:1.你觉得粉尘对你的学习环境造成的影响大吗?A影响很大B影响一般 C毫无影响D没注意2.你觉得长期吸如粉尘对人体的危害大吗?A很大B 一般C没有3.你觉得现在使用的粉笔需不需要改进?A需要B不需要C无所谓4.你认为用怎样的方法可以改进粉笔现有的结构和消除粉尘?-感谢你能在百忙之中认真完成我们的调查，谢谢你的大力支持和配合！
