温室效应的原因与危害

建构；适用5～7岁儿童

活动任务

用实验模拟温室效应，帮助小朋友理解温室效应产生的原因。小朋友通过探索认识到温室效应的作用与危害，从而寻找清洁的能源——太阳能。

活动目标

1.知道温室效应产生的原因、作用与危害。

2.了解一些常见的温室气体。

3.知道不同能量之间能够相互转换。

4.了解使用清洁能源的优点，能够用实际行动支持环保。

核心概念

1.使用传统能源会产生过多的温室气体，从而加剧温室效应，所以我们要寻找清洁的能源。

2.不同形式的能量能够相互转换。

活动准备

1.模拟温室效应：温度计、锥形瓶、黑色大纸板、200 W灯泡等。

2.不同形式能的转换：手摇发电机、塑料瓶、柠檬酸、镁粉等。

3.神奇太阳炉的制作（备选）：纸模、胶带、温度计、饮料杯。

活动框架

活动过程

Step1：能源对环境的影响（5分钟）

师：人类使用能源时，其实已经在对环境产生了污染，你们知道有哪些呢？

生：空气污染、水污染……

师：是的，另外还有一个一直被大家提起的是“温室效应”，温室效应是怎么产生的呢？

教师参考资料1引导小朋友讨论。

Step2：实验模拟温室效应（分组）（10分钟）

【实验】 模拟温室效应

步骤1：上课前先将温度计放入水中。取一个225 ml锥形瓶，将连有温度计的单孔橡皮塞塞紧锥形瓶瓶口，瓶内只有空气。

步骤2：再取一个225 ml锥形瓶，利用排水集气法用柠檬酸及苏打粉混合后产生的二氧化碳气体装满整个锥形瓶后，尽速将连有温度计的单孔橡皮塞塞紧锥形瓶瓶口。

步骤3：将两个锥形瓶一起放入黑色大纸箱内。用200 W灯泡的反射光均匀地照射并观察瓶内温度升高的情况。

步骤4：10分钟后观察两个瓶子，装有二氧化碳的锥形瓶内温度高出装有空气的瓶7～8℃。在这个实验中黑色纸板的存在是吸收可见光到红外辐射引起温室效应气体变暖的要素。这个实验相对简单，而且也只是粗略地试验温室效应。

教师可参考资料2给小朋友解释其中的科学道理。

Step3：寻找清洁的能源——太阳能（10分钟）

【讨论】 说明太阳的基本构造，并讨论太阳光对地球的影响。

步骤1：发给幼儿太阳结构图。

步骤2：带着孩子一起认识太阳。

图1—13—1　太阳结构图

教师根据参考资料3组织小朋友讨论。

Step4：能的转换（个人）（15分钟）

师：太阳光的辐射能对地球上所有的生命都非常重要，但除了直接接收到的辐射热以外，我们还能把太阳能转换成别的能源形式方便人类使用，如电能。

【实验1】 能量的转换——光能

步骤：利用手摇发电机来让小朋友了解光能现象。

能量转换过程：化学能（人）→动能（摇发电机）→电能→光能（灯发亮）→热能（被浪费）。

【实验2】 化学能的转换——热能

步骤1：在塑料瓶内装入10 ml柠檬酸溶液。

步骤2：用咖啡匙倒入一平匙镁粉。

步骤3：观察其变化（会看到有气泡产生——氢气），瓶身变热。

步骤4：与小朋友讨论。太阳内部是通过核反应，地球上生物所需要的绝大部分光能与热能来自于此。

教师可参考参考资料4、5引导幼儿完成太阳炉的制作和探究。

Step5：太阳能源的使用（5分钟）

【讨论】 通过图片了解现今太阳能的使用。

图1—13—2　太阳能的利用

活动建议

1.如果时间有限，模拟温室效应的实验可变成老师示范实验。老师在实验前要和小朋友明确观察的对象及内容。对于瓶身变热的实验现象可邀请小朋友触摸感受。可板书温度的变化以便观察。

2.备选实验神奇太阳炉制作中，要提醒小朋友小心使用玻璃容器。

参考资料

资料1

温室效应是地球大气层的一种物理现象。假若没有大气层，地球表面将不会有现在合宜的气候。所谓温室效应，是指大气层中的温室气体犹如地球裹上的厚棉被，地面反射的辐射热为大气层吸收，这样会使地表与低层大气升温。因为类似于栽培农作物的温室而得名。地面和大气层在整体上吸收的太阳辐射能与整体上释放到太空外的红外线辐射相等。由于人类活动释放出大量的温室气体，结果让更多红外线辐射被折返到地面上，加强了“温室效应”，造成了全球气候变暖的大问题。

什么是温室气体？地球大气层中，氮气占最主要成分，约78%；其次为氧气，占21%；剩余1%则为其他气体，其中有二十余种属于所谓的“温室气体”。温室气体可让短波辐射（太阳光）通过，吸收长波辐射（地表反射的辐射热），提高地球表面温度，此种温室气体主要包括CO2（二氧化碳）、CH4（甲烷）、CF2Cl2（氟里昂）、N2O（一氧化二氮）及O3（臭氧）等，其中以CO2（二氧化碳）为“温室效应”的主要成因，贡献率达66%。

资料2

这个密闭空间的实验，显出地球大气中大量二氧化碳的效应。二氧化碳就像罐子的玻璃会关住热量。生物呼吸时会排出二氧化碳，但更多的二氧化碳则是由工业燃烧所产生的，燃烧不仅造成污染也使得大气热度升高，正是这越来越多的二氧化碳，“关住”热量的现象，就产生了“温室效应”。(www.xing528.com)

资料3

1.太阳是由什么组成的？

太阳由内到外可分为日核、辐射层、对流层三大部分。组成太阳的主要元素是氢和氦，在极高的温度下，这些元素以等离子状态存在，所以，组成太阳物质状态是固态、液态和气态以外的第四态：等离子态。

2.太阳的能量来自哪里（可以散发光和热的原因）？

太阳核心所发生的核聚变反应，氢聚变成氦。这些核聚变链反应可放出巨大内部能量（光子）以及微中子。在大自然中有许多不同的物质，但并非每种物质都是很稳定的。所以，不稳定的物质会转变成稳定的物质。

3.太阳有多大？

太阳的体积是地球的130万倍，直径约为1 400 000公里，就好比是一颗苹果是地球，1 300 000颗苹果就是太阳。

4.太阳离地球有多远？

地球和太阳之间的距离是一亿五千万公里。光速每秒约30万公里（台湾全长约400公里，故约750个台湾长度），因此太阳的光到地球约500秒。

5.太阳的光能照射多远？

在没有反射的情况下，光可以照射无限远，除非遇到黑洞（黑洞可以吸收任何物质包含电波和光）。

6.太阳对植物有什么影响？

太阳光含有紫外光、红外光以及可见光，紫外光和可见光对植物光合作用最为重要，所以如果你要植物长得比较快、比较好，用能产生这两个波段的灯去照它效果会比较明显。

7.大气层保护了地球生物不被太阳光射死吗？

在离地面六十公里以上的高空，那里空气非常稀薄。由于太阳微粒的照射和流星体的撞击，气体的分子和原子部分电离，形成大气层中特殊的一层——电离层。电离层有一个特性，它可以反射和散射无线电短波，可以帮助地球过滤从太阳或外层空间来的不明射线或离子。大气层中的臭氧层亦可有效地阻挡紫外光的进入，但可惜的是，目前地球上的臭氧层正遭受人类无情的破坏。

8.太阳对人类为什么那么重要？

太阳也影响地球公转、天候、温度、磁场等，没有太阳，生命几乎无法在地表生存！

资料4

创意太阳炉制作（个人）（35分钟）

步骤1：将纸模的上下部分皆剪开一格下图所示。

图1—13—3

图1—13—4

步骤2：依纸模的虚线方向折出折痕，除了上下端皆为山线，其余皆为谷线。

图1—13—5

步骤3：将纸模的周围皆先贴上双面胶，如下图所示。

图1—13—6

图1—13—7

步骤4：翻至背面，将粘贴部也贴上双面胶。

步骤5：将纸模再翻回原来纸面，将双面胶撕去使包装纸光亮面朝上，而背面与双面胶粘贴。

图1—13—8

图1—13—9

步骤6：将纸模块合成盒状，并产生一开口。

图1—13—10

图1—13—11

步骤7：将长条黑纸绕住试饮杯外围并用胶带使其固定。

图1—13—12

图1—13—13

步骤8：将温度计放进试饮杯中，再将试饮杯放入盒中，如下图：

图1—13—14

资料5

将造型温度计放在手心，轻握底部看看发生了什么事？

等液体全部上升到顶部时，再用手握顶部，看看液体会怎么跑。

请将造型温度计放在黑色试饮杯中再放进做好的太阳炉内，置于传统灯泡台灯下用灯泡照射10～15分钟。

若等待时间尚久可先讲解及完成练习题。

讨论与解说：太阳炉的集热能力，与日常的应用。

说明：

为何造型温度计中的液体会上升呢？主要是因为造型温度计中的液体是二氯二氟代甲烷，它是冷冻剂一种，非常容易挥发，也就是说，它很容易从液体汽化成气体。用手握住玻璃球时，手掌上的温度让二氯二氟代甲烷液体相当快速地汽化成气体，同时使得玻璃球内形成一股很强的蒸气力，将未汽化的二氯二氟代甲烷体挤压到另一个玻璃球去啰！另外，因为太阳炉将各个方向的光源集中到太阳炉中间，而使造型温度计的下端温度上升。若无法使温度计中的液体上升，则代表四边的斜度调整不好，可依Step3做稍微修正。

另外，可放一个未在太阳炉中的造型温度计当做对照组，若会发现液体上升至一定高度时一直无法突破再上升，则是因为上端的温度与下端的温度一样高，甚至上端因为比较靠近灯泡会导致上端温度较高，因此里面液体无法突破防线到达上端。