人教版（2024）物理九年级全册 22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案 （课件）

第二十二章 能源与可持续发展 第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案1. 了解家庭能源使用情况，区分可再生和不可再生能源，能估算能源消耗量，建立能源认知。2. 运用热传递、能量转化等热学和能量知识，分析房屋保温材料的选择依据，掌握材料热学性能对节能的影响。3. 对比燃油汽车与新能源汽车的能耗及转化效率，理解新能源汽车的优势和局限，认识能源转化的重要性。4. 学会设计并制作简易模型验证节能方案，培养实践与探究能力，增强节能与环保意识。学习目标课堂导入生活中的浪费能源、污染环境的问题新知探究 为节约能源设计方案项目提出 人们在生产生活中都会使用各种能源。你在生活中都遇到过哪些浪费能源、污染环境的问题? 想为节能和环保作出贡献，可以先从优化自己家中能源的使用入手，制订出一个优化家庭能源使用的具体方案。项目分析新知探究调查1.了解家庭使用能源的具体情况；设计2.有针对性地提出优化方案；检验3.分析方案的有效性和可行性；改进4.与他人交流讨论，对方案进行改进。 为节约能源设计方案新知探究 为节约能源设计方案项目实施1. 调查家中能源的使用情况表1 某个家庭的能源使用情况新知探究2. 选取优化对象与确定改进方法（1）思考家中在哪些方面的能源使用可以优化，其中又有哪些是要优先改进的。采暖制冷交通 为节约能源设计方案新知探究（2）优化能源使用的方法在家中使用太阳能等新能源；提高现有能源的使用效率；优化家庭用车等行为。 节约能源、减少浪费…… 为节约能源设计方案新知探究（3）在确定节能方法时，需要从哪些角度分析?加装保温层更换新能源车“是否节约能源? ”“能否满足使用需要? ”安装太阳能采暖系统调低温度设定屋顶安装太阳能电池板换高能效空调，贴隔热膜及安遮阳帘调高温度设定，减小空调开启时间乘坐公交车、骑自行车 为节约能源设计方案新知探究思考：又应该收集哪些证据? 怎样分析?分析角度证据与分析优化对象利用保温材料制作小屋模型进行测试统计家庭成员对屋内温度的满意度对比不同保温材料的价格、环保性和耐火性调查燃油车能耗值与新能源车能耗值续航里程是否满足家庭日均里程；充电是否方便、快捷调查新能源车与燃油车的价格 为节约能源设计方案新知探究3. 制订与检验设计方案方案一：为房屋加装保温层。（1）明确思路。热量能够自发地从高温物体传递到低温物体尽可能减少房间与外界的热传递选择保温能力比较强的材料将房间“包裹”起来 为节约能源设计方案新知探究（2）选取材料。 为节约能源设计方案 通常，材料厚度越大、热导率越小、与外界的接触面积越小，材料就越能减缓热量散失。新知探究 为节约能源设计方案表2 不同材料的热导率新知探究 为节约能源设计方案 在为房屋选择保温材料时，除了材料的热导率，还要从哪些方面进行评估。环保性价格(元/m2)耐火性易安装程度……表3 对不同材料的评估聚苯乙烯泡沫板挤塑聚苯乙烯板铝箔橡塑棉……约0.034约0.032约0.028新知探究 为节约能源设计方案铝箔橡塑棉聚苯乙烯泡沫板挤塑聚苯乙烯板环保性 常温下无毒，接触明火或高温（如80℃以上）会释放苯乙烯等有毒气体。 橡塑材料本身无毒，铝箔层在常温下也不会释放有害物质。 常温下稳定无毒，300℃以上分解产生苯系物、一氧化碳等有害气体。新知探究 为节约能源设计方案耐火性视频新知探究 为节约能源设计方案易安装程度易切割，硬度偏软，安装容易密度更小、硬度更高、易安装要使用专用胶水粘合铝箔橡塑棉聚苯乙烯泡沫板挤塑聚苯乙烯板新知探究 为节约能源设计方案环保性价格耐火性易安装程度……表3 对不同材料的评估……聚苯乙烯泡沫板铝箔橡塑棉约0.034约0.032约0.028挤塑聚苯乙烯板稍难容易容易（3）确定方案新知探究 为节约能源设计方案表4 房屋保温的设计方案（4）制作模型与测试新知探究 为节约能源设计方案模拟我们的家。新知探究 为节约能源设计方案给“家”安装保温材料。新知探究 为节约能源设计方案检验保温效果。 将质量相等的冰块装在塑料袋中，分别放入没有保温材料和装有所选保温材料的“家”中；将“家”放置在相同的环境下，经过相同的时间后将冰块取出，比较冰块质量的变化。结果：安装保温材料可以对“家”起到保温效果， 减少热量散失，从而节约能源。方案二：为家庭用车提供建议。新知探究 为节约能源设计方案（1）目前都有哪些种类的新能源汽车? 纯电动汽车混合动力汽车增程式电动汽车氢动力车电池驱动电机，零尾气排放油电双系统，可外接充电，短途用电、长途用油发动机仅发电，电机驱动车轮氢氧化学反应发电，排放仅为水新知探究 为节约能源设计方案14.5 kW·h (城市)18 kW·h (高速)7.5L汽油(约50元)电费成本低80%约30吨约43吨纯电动减排30%电力来源(煤电 vs 风电)、空调能效发动机热效率(约40%)电网越清洁，纯电动优势 越大新知探究 为节约能源设计方案（2）与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否满足人们的日常使用需要? ﹣20℃时磷酸铁锂电池续航衰减30%~50%，充电时间延长1倍东北车主冬季实际续航缩水至标称值50%38℃以上快充功率下降40%，电芯温差超安全阈值吐鲁番车主续航缩水35%，充电耗时增加72分钟120 km/h时速+空调制冷，续航衰减25%~30%；充电桩覆盖不足节假日高速服务区排队充电超1小时公共桩电价达0.6~1.8元/度，成本优势大幅削弱年行驶2万公里时，成本接近小排量燃油车推荐地域：华南、华东沿海（年均温15~25℃）， 电网覆盖完善（如浙江、广东等）。　　我家自从更换了新能源汽车，回家后即可在车库的充电桩上充电，比燃油车更方便。　　我在乘坐新能源汽车时，感觉加速很快，反应很灵敏，不会排出刺鼻的尾气。新知探究 为节约能源设计方案（3）除了节能和环保，还有没有其他因素促进新能源汽车的发展? 新知探究 为节约能源设计方案能源安全与资源短缺 我国的石油高度依赖进口，新能源汽车的发展能减少对石油等化石能源的依赖，缓解能源危机。 ‌技术创新与产业升级 新能源汽车技术（如电池、电机、电控系统）的突破推动了产业链升级。例如，三元锂电池和磷酸铁锂电池的改进提升了续航能力，氢燃料电池则被视为未来方向。新知探究 为节约能源设计方案视频新知探究 为节约能源设计方案展示交流 在设计方案时不仅要提供具体的优化建议，还要有充分、确凿的证据以及合理的推理作为支撑。形成具体的方案后，需要与大家进行交流讨论，找出方案的不足和改进办法。 交流的形式可以多种多样，既可以通过举办辩论会的方式进行，也可以通过制作展板、举办论坛的方式进行。归纳出一些具体的家庭能源使用的优化方法。新知探究 为节约能源设计方案 ①外墙/屋顶加装5 cm厚的聚苯板 ②门窗密封处理+双层玻璃燃油车→纯电动车（年行驶1.5万公里）安装太阳能热水器+屋顶光伏（满足20%家庭用电）夏季空调调高1℃，冬季暖气调低2 ℃例1.低碳排放，保护地球。我国力争于2030年前二氧化碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。请你提出两个践行低碳生活的建议，并说明其中的物理原理。典型例题解析： 1.尽量绿色出行，减少乘坐私家车。物理原理：汽车排放的尾气中含有大量二氧化碳，所以绿色出行可减少碳排放。 2.减少使用一次性塑料制品。物理原理：一次性塑料制品在制造和处理过程中会消耗大量能源，并产生大量的二氧化碳排放，因此，减少使用一次性塑料制品可以降低碳排放。为节约能源设计方案项目提出课堂小结项目实施1. 调查家中能源的使用情况2.选取优化对象与确定改进方法3.制订与检验设计方案项目分析调查→设计→检验→改进展示交流制订出一个优化家庭能源使用的具体方案举办辩论会、制作展板、举办论坛等；归纳出一些具体的家庭能源使用的优化方法1. 请估算，如果你的家庭按照设计方案优化中的一项：“夏季空调调高1 ℃，冬季空调调低2 ℃。”每年会节约多少能源? 如果全国所有家庭都采取类似的节能措施，会节约多少能源?随堂练习解析： 空调制冷时温度调高1 ℃ ，制热时温度调低2 ℃，均可省电10%以上。以家里一台功率为1.1 kW的空调，夏天和冬天共使用6个月，每天使用8 h计算，节约的电能约为 W = Pt =1.1 kW×10%×8 h×30×6 ≈160 kW·h。 全国拥有空调约7.5亿台，若都采用类似节能措施，每年可节约电能 W总= nW=7.5×108×160 kW·h=1.2×1011 kW·h。