【初中物理】跨学科实践：为节约能源设计方案 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第二十二章

能源与可持续发展第3节

为节约能源设计方案

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？过度使用电器：长时间开灯、开空调或暖气，即使房间无人。待机能耗：电器在不使用时仍插着电源，处于待机状态，消耗电能。

不合理使用交通工具：短距离出行也使用高耗能的私家车，而不是步行、骑自行车或乘坐公共交通工具。水资源浪费：长时间开水龙头、漏水的水管未及时修理。

为节约能源设计方案，我们从优化自己家中能源的使用入手。

食物浪费：购买过多食物导致过期或变质，浪费了生产、运输和储存这些食物所消耗的能源。制订优化自己家庭能源使用的具体方案，首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进，1.调查家中能源的使用情况调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。某个家庭的能源使用情况能源用途采暖做饭生活热水制冷其他电器交通能源名称天然气电汽油能源类型不可再生能源约70%来自不可再生能源，约30%来自可再生能源不可再生能源消耗量（年）200m31000KW·h500L2.选取优化对象与确定改进方法（1）根据实际的调查结果，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（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。住宅加装的太阳能电池板换用新能源汽车

节约能源、减少浪费……换用能效更低的（3）在确定节能方法时，需要从哪些角度分析？优化方法使用新能源提高能源使用效率优化使用行为采暖制冷交通

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、骑自行车是否节约能源是否满足使用需求其他加装保温层更换新能源车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思考：又应该收集哪些证据?怎样分析?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，因此我们要想保持房间的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的热传递。（2）选取材料

材料的保温性能通常与它的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。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。材料的保温性能与哪些因素有关？材料热导率/[W·（m·℃）-1]材料热导率/[W·（m·℃）-1]铝236硬泡沫塑料0.041～0.048普通玻璃约0.8聚苯乙烯约0.04锯木屑约0.08岩棉约0.04棉花约0.05空气约0.03一些常见材料的热导率对不同材料的评估材料热导率/[W·（m·℃）-1]参考厚度/cm成本/[元·m-2]施工费用/[元·m-2]燃烧性能其他特性EPS泡沫板0.035～0.0405～1070～9035～50B2级（可燃）轻便易安装，但易变形XPS挤塑板0.028～0.0303～590～11040～60B1级（难燃）高抗压，防水性好岩板棉0.035～0.0405～8130～15065～80A级（不燃）防火优，但吸湿性高聚氨酯泡沫0.020～0.0252～4140～18070～90B1/B2级密封性好，但施工复杂经比较，可选XPS挤塑板（3）确定方案①在房间的哪些部位安装保温材料?②保温材料的规格、尺寸应满足什么要求?③门窗应该怎样进行保温处理?安装位置安装尺寸所需材料处理方式备注外墙1475×300XPS挤塑板用胶黏剂固定保温材料外层刷防潮腻子外墙2475×300XPS挤塑板用胶黏剂固定窗户1167×193安装胶条、玻璃贴膜密封、粘贴窗户2167×193安装胶条、玻璃贴膜密封、粘贴入户门84×216门帘外挂房屋保温设计方案（4）制作模型与测试

为了检验保温效果，可以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并进行比较，通过比较冰块质量的变化来评估设计的保温效果。方案二：为家庭用车提供建议（1）目前都有哪些种类的新能源汽车?与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保?（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?还有哪些局限性，还需要如何改进?特点：完全依靠电池驱动电动机，不搭载内燃机，零排放。优点：环保、运行成本低、噪音小。缺点：续航里程受限、充电时间长、充电设施依赖性强。1.

纯电动汽车（BEV）2.

插电式混合动力汽车（PHEV）特点：可外接充电，电池容量较大，支持较长纯电续航里程，电池耗尽后切换为混合动力模式。优点：兼顾纯电和燃油动力，适合短途纯电驾驶和长途燃油驾驶。缺点：成本较高，电池重量增加。3.增程式电动汽车（EREV/REEV）特点：电动机驱动车辆，内燃机仅作为发电机为电池充电，不直接驱动车轮。优点：续航能力强、驾驶体验平顺、无续航焦虑。缺点：内燃机效率受限，结构复杂。4.氢动力汽车：使用氢内燃机，排放纯净水。

我国石油进口数量庞大，2024年总量达5.53亿吨，2025年预计将增至5.7亿吨。进口来源以俄罗斯、沙特阿拉伯和马来西亚为主，发展新能源汽车可以减少对石油的依赖。

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?

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。1.“低碳生活”是我们国家一直提倡的绿色发展理念，生活中常用的煤、石油、天然气、太阳能中，符合这一理念的能源是_______；请你提出一种为了节约能源的绿色出行方式：________________________.太阳能建议出行使用公共