物理跨学科实践：为节约能源设计方案课件-2025-2026学年物理人教版九年级全一册

跨学科实践：为节约能源设计方案第3节

第二十二章

能源与可持续发展初/中/物/理人教版——九年级全一册—————————————————————1.能准确说出家庭常用能源类型及对应的浪费现象，明确能源优化的核心需求；2.理解热导率的物理意义，能根据材料热导率、厚度等参数选择合适的房屋保温材料；3.掌握新能源汽车的分类及工作原理，能分析其在不同场景下的使用优势与局限性；4.学会按“调查-设计-实验-改进”的流程制订家庭能源优化方案，明确方案优先级划分逻辑；5.能结合数据估算家庭节能效果，理解节能方案的科学性、可行性及环保与能源安全意义。学习目标难点重点重点新课引入肆意乱砍乱伐到处乱扔垃圾忘记关掉水龙头汽车尾气大量排放白天开灯新课引入生活中有哪些浪费能源、污染环境的问题？爸爸现在环境污染、资源浪费太严重了。儿子，我们一起为节约能源设计方案吧。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。我们一起来制订优化家庭能源使用的方案。项目分析

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。调查设计改进实验调查家中能源的使用情况选取优化对象与确定改进方法制订与检验设计方案与他人交流讨论，对方案进行改进项目分析项目实施调查家中能源的使用情况任务一白天开灯电器不用时总处于待机状态旧家电不及时更换热水器长期处于保温模式家中电能不合理的消耗项目实施调查家中能源的使用情况任务一家中燃气不合理的消耗做饭时总是开大火，浪费大量燃气洗澡时，无端浪费热水，其实也是在浪费燃气项目实施调查家中能源的使用情况任务一汽油的不合理浪费短途驾车交通堵塞时汽车不熄火调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。项目实施调查家中能源的使用情况任务一能源用途采暖做饭生活用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·h500L能源浪费现象取暖温度过高电器长时间待机空调制冷温度太低热水器反复加热……过度依赖私家车项目实施选取优化对象与确定改进方法任务二

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。在家中使用太阳能等新能源；利用技术手段来提高现有能源的使用效率；优化家庭用车等行为来节约能源、减少浪费；……项目实施制订与检验设计方案任务三第一优先级：采暖与制冷优化理由：能耗占比最高、技术可行性高、节能效果直接。

第二优先级：交通能源替代理由：单次消耗量大、环保紧迫性强.。第三优先级：生活热水与其他电器理由：使用太阳能等新能源、提高现有设备效率。项目实施制订与检验设计方案任务三房屋保温改造①加装保温层；②优化门窗密封性；③夏季调高空调设定温度，冬季调低暖气温度。材料导热率/[W·(m·℃)-1]材料热导率/[W·(m·℃)-1]铝236木材1.2玻璃1.1混凝土1.3空气0.2聚苯板0.03纸张0.03…………项目实施制订与检验设计方案任务三不同材料的热导率材料厚度越大、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。聚乙烯泡沫板岩棉板制订与检验设计方案任务三项目实施材料名称热导率环保性价格意安装程度……材料1材料2材料3……对不同材料的评估铝箔橡塑棉挤塑聚苯乙烯板聚苯乙烯泡沫板制订与检验设计方案任务三项目实施安装位置安装尺寸所需材料处理方式备注外墙1外墙2窗户1窗户2入户门……房屋保温的设计方案制订与检验设计方案任务三项目实施制作模型与测试

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。纸壳箱保温材料箱项目实施制订与检验设计方案任务三新能源汽车替代燃油车①用纯电动/插电混动车替代汽油车；②根据每日里程、充电条件、气候选择车型。项目实施制订与检验设计方案任务三目前都有哪些种类的新能源汽车？新能源汽车种类工作原理纯电动汽车（BEV)由可充电电池提供全部驱动能量，电机直驱，无内燃机，零尾气排放。插电式混合动力汽车（PHEV)可外接充电，电池容量更大，纯电续航50-200km，支持纯电、混动、发动机直驱等多模式切换。增程式电动汽车（REEV)电机是唯一驱动单元，“增程器”（小排量内燃机）仅在电池亏电时发电，不参与驱动。燃料电池汽车

（FCEV)以氢气为燃料，通过燃料电池堆的电化学反应产生电能驱动电机，排放物仅为水。项目实施制订与检验设计方案任务三

与燃油汽车相比，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？场景核心问题用户影响推荐地区低温环境-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%华南、华东沿海（年均温15~25°C)电网覆盖完善（如浙江、广东等）的地区。高温环境38C℃以上快充功率下降40%，电芯温差超安全阀值吐鲁番车主续航缩水35%，充电耗时增加72分钟长途高速120km/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小时无家冲条件公共桩电价达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项目实施制订与检验设计方案任务三从能源安全的角度看，使用新能源汽车的意义是什么？促进新能源汽车发展的关键因素①政策与产业战略驱动：a.国内政策强力支持；b.全球标准话语权争夺②经济性与产业链优势：a.成本下降加速普及；b.产业链全球统治力③技术革命与用户体验升级：a.续航与补能痛点突破；b.智能化成为核心竞争力④产业生态与商业模式创新：a.电池银行与车电分离；b.出口模式升级⑤环保政策与全球责任：a.“双碳”目标刚性约束；b.应对国际碳壁垒项目实施制订与检验设计方案任务三补充方法：太阳能应用①安装太阳能热水器；②屋顶光伏发电。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。

最后，归纳出一些具体的家庭能源使用的优化方法。请估算，如果你的家庭按照设计方案优化能源的使用，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？知识迁移1.（2025秋·长春期末）电器长期处于待机状态会消耗电能，那么对于待机状态的电器应该（

）A.关闭电器但保持插头通电B.仅关闭电器屏幕C.拔掉插头或断开电源插座的开关D.无需任何操作A、关闭电器但保持插头通电时，电器可能因内部待机电路持续耗电，无法避免待机状态的电能消耗，故A不符合要求。B、仅关闭电器屏幕，电器的电源连接未被切断，内部待机电路仍可能工作，依然会消耗电能，故B不符合要求。C、拔掉插头或断开电源插座的开关，能直接切断电器与电源的连接，消除待机状态下的电能消耗，同时降低电器待机时的安全隐患，故C符合要求。D、无需任何操作时，电器长期待机将持续消耗电能，既浪费能源，又可能存在安全隐患，故D不符合要求。故选：C。C知识迁移2.（2025·永寿县校级模拟）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法不正确的是（

）A.园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗B.园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高C.小宇从家里带的零食到园区时，零食的质量不变D.因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源A、超导材料如果用来制作输电线，由于电阻为0，不会产生热量，可以降低由于电阻发热引起的电能损耗，故A正确；B、一般情况下电动机转化效率在80%以上，而最好的汽油机也超不过40%，因此新能源汽车比燃油车的能量转化效率高，故B正确；C、质量是物质本身的属性，不随位置改变而改变，故C正确；D、能源并不是取之不尽用之不竭的，由于能量的转移和转化是有方向性的，随着能量耗散，可利用的能源减少了，就会有能源危