资源简介

(共28张PPT)
幻灯片 1：实践主题与背景
主题名称：跨学科实践 —— 为节约能源设计方案
背景意义：当前全球能源短缺与环境污染问题日益严峻，我国作为能源消费大国，节能降耗是实现 “双碳” 目标（碳达峰、碳中和）的重要途径。本次实践活动旨在结合物理、化学、生物、地理等多学科知识，从生活实际出发，设计切实可行的节能方案，培养节能意识与实践能力。
核心目标：通过跨学科协作，针对家庭、校园或社区的能源浪费现象，设计具体的节能方案，并提出实施方案与效果评估方法。
幻灯片 2：实践准备 - 知识储备
物理学科：能源的分类（可再生能源与不可再生能源）、能量转化效率（如电器能耗计算）、电路优化（如合理布线减少损耗）等知识。
化学学科：化石能源燃烧的化学反应（如煤炭燃烧生成 CO 等污染物）、新能源材料的化学特性（如锂离子电池的储能原理）等。
生物学科：生态系统与能源循环（如生物质能的利用与环境协调）、绿色植物对能源消耗的间接影响（如植树造林调节室温）等。
地理学科：区域能源分布特点（如太阳能、风能资源的地域差异）、气候对能源消耗的影响（如冬季供暖需求与气温的关系）等。
数学学科：能耗数据统计与分析（如通过数据对比评估节能效果）、方案成本预算与效益计算等。
幻灯片 3：实践步骤 - 问题调研与分析
调研范围：选取家庭、校园、社区中的一个或多个场景作为调研对象，记录能源使用情况。
调研方法：
观察法：记录电器使用时长（如空调、电灯是否长开）、水龙头是否滴漏、暖气管道是否散热等。
数据收集：统计家庭 / 班级每月电费、水费账单，查看电器能效标识（如一级能效更节能），记录设备功率与使用频率。
访谈法：询问家人、老师或社区居民的能源使用习惯，了解节能过程中遇到的困难。
问题分析：整理调研数据，识别主要能源浪费环节，如待机能耗过高、水资源浪费、取暖 / 制冷效率低等，并分析原因（如设备老化、习惯不佳、设计不合理等）。
幻灯片 4：家庭节能方案设计（物理 + 生活学科）
用电节能：
更换高耗能电器：将传统白炽灯换成 LED 灯（LED 灯能耗仅为白炽灯的 1/10），选用一级能效的冰箱、空调等家电。
减少待机能耗：养成随手关闭电器电源的习惯，使用带开关的插线板，避免电器长期处于待机状态（如电视待机功率约 5-10W，每月耗电约 3.6-7.2 度）。
优化用电时间：利用峰谷电价（如夜间电价较低时使用洗衣机、热水器），减少用电成本与电网高峰负荷。
用水节能：
安装节水器具：将普通水龙头更换为节水型龙头（流量减少 30% 以上），马桶水箱安装节水阀，缩短淋浴时间并使用节水花洒。
水循环利用：用洗菜水浇花、淘米水冲厕所，实现水资源二次利用。
取暖 / 制冷节能：
冬季使用空调时，温度设定不超过 20℃，并配合窗帘隔热；夏季温度设定不低于 26℃，定期清洗空调滤网提高效率。
采用太阳能热水器替代电热水器，在光照充足地区可节省大量电能（年均节电约 1200 度 / 户）。
幻灯片 5：校园节能方案设计（物理 + 工程学科）
照明系统优化：
改造教学楼照明：将走廊、楼梯间的长明灯改为声控或光控开关，教室安装智能照明系统（光线充足时自动关灯）。
利用自然光：调整教室座位布局，最大化利用窗户采光，减少白天开灯时间。
设备与管理节能：
规范电器使用：电脑、投影仪等设备下课及时关闭，避免空转；饮水机设置定时断电功能（如课间、夜间自动断电）。
供暖 / 制冷调节：根据季节与气温调整教学楼暖气供应时间（如节假日降低供暖温度），定期检修暖气管道减少泄漏。
绿色校园建设：
种植绿植：在校园种植树木与爬藤植物，夏季为教学楼遮阳降温，冬季通过树木防风，降低空调使用频率。
设立节能宣传角：通过海报、黑板报普及节能知识，开展 “节能小卫士” 评选活动，培养学生节能习惯。
幻灯片 6：社区节能方案设计（地理 + 环保学科）
公共设施节能：
改造社区路灯：将传统高压钠灯更换为太阳能路灯，利用光伏板白天储能、夜间照明，节省电网电力。
优化公共区域供暖：对社区广场、车库等公共区域的供暖系统进行隔热改造（如加装保温层），减少热量损耗。
资源循环利用：
建立垃圾分类与生物质能利用系统：将厨余垃圾集中处理为沼气，用于社区公共厨房或供暖，实现 “变废为能”。
推广共享设施：设置社区共享洗衣机、烘干机站点，避免家庭设备重复购置与闲置浪费。
节能宣传与激励：
开展社区节能讲座：邀请专家讲解节能技术（如墙体保温、门窗密封的节能原理），发放节能手册。
实施节能奖励机制：对社区内用电量、用水量较低的家庭给予物业费减免或绿色积分奖励，激发居民节能积极性。
幻灯片 7：方案实施与协作（跨学科配合）
分工协作：
物理小组：负责电器能耗计算、电路改造设计、节能设备功率评估。
环保小组（化学 + 生物）：分析能源浪费的环境影响，设计废弃物回收与资源化方案。
数据小组（数学 + 地理）：统计区域能源数据，绘制能耗地图，预测节能方案的经济效益。
宣传小组：制作节能海报、短视频，通过多渠道普及节能方案。
实施步骤：
试点阶段：选择家庭 / 班级 / 社区某区域作为试点，安装节能设备并记录初始能耗数据。
推广阶段：根据试点效果优化方案，逐步在更大范围推广实施，同步开展节能培训。
监测阶段：定期收集能耗数据（如每周记录电费、水费），对比实施前后的差异。
幻灯片 8：效果评估与改进
评估指标：
量化指标：用电量、用水量较实施前的下降比例（如家庭月均节电 10% 以上），节能设备的投资回收期（如 LED 灯约 1 年收回成本）。
质性指标：居民 / 学生节能意识的提升（通过问卷调查评估），社区 / 校园环境改善情况（如空气质量、温度舒适度）。
数据对比：制作能耗变化折线图，直观展示方案实施后的节能效果，分析未达预期的环节（如某设备节能效果不佳可能因使用不当）。
持续改进：根据评估结果调整方案，如更换低效节能设备、优化宣传方式，建立 “设计 - 实施 - 评估 - 改进” 的循环机制。
幻灯片 9：实践成果展示与总结
成果形式：
节能方案报告：包含调研数据、设计图纸、实施步骤、评估结果等，体现跨学科知识融合。
实物模型 / 海报：制作节能设备模型（如太阳能热水器工作原理模型）、节能方案宣传海报。
短视频 / 纪录片：记录方案从设计到实施的全过程，采访参与者的节能体验与感悟。
经验总结：
跨学科价值：不同学科知识的互补性让方案更全面（如物理的能效计算结合地理的区域资源特点）。
实践反思：节能方案需兼顾可行性与经济性，避免因成本过高难以推广；培养节能习惯比单纯依赖设备更重要。
幻灯片 10：拓展延伸 - 节能与可持续发展
个人行动：从日常小事践行节能，如随手关灯、低碳出行（步行、骑行或乘坐公共交通）、减少一次性用品使用。
社会参与：关注新能源技术发展（如氢能汽车、光伏建筑一体化），支持绿色产品消费（选择有节能认证的商品）。
未来展望：节能方案的推广需要政府、企业、公众共同努力，通过技术创新（如智能电网）、政策支持（如节能补贴）与意识提升，实现能源的可持续利用，为子孙后代留下绿色家园。
幻灯片 11：实践作业与评价
实践作业：
选择家庭、校园或社区中的一个场景，小组合作完成一份详细的节能方案报告（不少于 1500 字）。
实施一项节能小措施（如家庭更换 LED 灯、教室调整空调温度），记录实施前后 1 个月的能耗变化，撰写观察日记。
评价标准：
方案科学性：是否运用跨学科知识，节能原理是否正确，数据是否准确。
可行性：方案是否符合实际条件（如成本、技术难度），是否易于操作。
创新性：是否提出新颖的节能方法（如结合本地资源的特色方案）。
实践性：是否真正实施节能措施，能否通过数据证明节能效果。
2024人教版版物理九年级全册
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
22.3跨学科实践_为节约能源设计方案
第二十二章 能源与可持续发展
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1. 掌握节能的基本原理和方法。（重点）
2. 设计并实施节能方案。（重点）
学习目标
知识点1　项目提出
知识全解
随着社会的发展，人们对能源的需求越来越大。然而，过度使用能源不仅会造成资源浪费，还会对环境产生负面影响。因此，我们提出了这个项目——为节约能源设计一套方案。
1.项目背景
知识点1　项目提出
知识全解
2.项目目标
我们的目标是设计出一个既实用又有效的节能方案，以减少能源的浪费，同时提高大家的节能意识。
知识点2　项目分析
知识全解
一、分析现状
首先，我们需要对当前的能源使用情况进行调查和分析。了解学校、家庭以及社区中能源的使用状况，找出浪费能源的问题所在。
调查目标：
统计家庭各用途能源消耗量
识别主要能源消费领域（采暖/制冷/生活热水/交通）
知识点2　项目分析
知识全解
一、分析现状
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%为不可再生能源，约30%为可再生能源 不可再生能源
消耗量（年） 200m3 1000kW·h 500L
某个家庭的能源使用情况
知识点2　项目分析
知识全解
通过调查和分析，我们可以确定出一些浪费能源的问题，如长时间开启电器、不合理使用空调等。
二、确定问题
知识点2　项目分析
知识全解
针对这些问题，我们可以探讨出一些解决方案。如使用节能电器、合理使用空调等。同时，我们还可以从物理学的角度出发，探讨如何通过科学的方法来节约能源。
三、探讨解决方案
① 优先改进方向：
基于消耗量排序确定优化优先级
结合改造可行性评估
② 优化方法选项：
新能源应用：加装太阳能电池板
技术升级：提升现有设备能效
行为优化：改善家庭用车习惯
知识点2　项目分析
知识全解
三、探讨解决方案
观察现象 关联原理 数据采集方法 优化方向
热水器反复加热 热力学第二定律 记录每日加热次数 加厚保温层/智能控温
西晒房间空调高耗 辐射传热系数 温度监测24小时曲线 Low-E玻璃贴膜
手机充电器发热 焦耳定律(Q=I Rt) 红外测温+功率检测 改用氮化镓充电器
知识点3 项目实施
知识全解
一、制订计划
根据我们的分析和探讨结果，制订出一份详细的节能方案计划。包括实施步骤、时间安排等。
知识点3 项目实施
知识全解
按照计划进行实施。包括在学校、家庭和社区中推广节能知识，引导大家养成节能习惯等。同时，我们还可以通过实验来验证我们的节能方案是否有效。
二、实施计划
知识点3 项目实施
知识全解
三、监测与评估
分析角度 需收集证据 分析方法
节能有效性 能耗对比数据/设备效率参数 季度用电量同比分析
使用需求匹配度 续航测试数据/场景适应性 用户满意度问卷调查
展示交流
知识全解
一、成果展示
在项目实施完成后，我们可以进行一次成果展示。展示我们的节能方案、实施过程以及实施效果等。让大家了解我们的工作成果和收获。
展示交流
知识全解
二、交流与讨论
在展示过程中，我们可以与同学们进行交流和讨论。分享我们的经验和心得，同时也可以听取大家的意见和建议。这有助于我们进一步完善我们的节能方案。
【项目提出】
1.随着人们生活水平的提高，消耗的能源越来越多，虽然自
然界的能量是守恒的，由于能量转化和转移具有______性，
可利用的能源在减少，能源危机加重，为了节约能源，从家
庭入手，制定节约能源的方案。
方向
【项目分析】
2.家中利用的能源主要有三个方面，一是家用电器消耗____
能，二是煮饭的燃气灶和烧水的燃气热水器利用________，
三是汽车和摩托车主要消耗汽油，要节约能源需要从这三个
方面入手。
电
天然气
【项目实施】
3.调查后统计的数据如下：
能源 用途 采暖 做饭 生活用 热水 电器工作 交通
名称 天然气 电能 汽油
能源 用途 采暖 做饭 生活用 热水 电器工作 交通
分类 ______（填“可”或“不 可”）再生能源 ____ （填“一”或 “二”）次能 源 ________
（填“清洁”或
“非清洁”）能
源
不可
二
非清洁
续表
能源 用途 采暖 做饭 生活用 热水 电器工作 交通
改进 方法 选用太阳能热水器， 利用______能 加热水 选用节能等 级较高的电 器 选用电动汽车
说明：夏季耗电最多（主要是空调） 太阳
续表
4.夏季耗电最多，是因为空调属于大功率用电器，且工作时
间很长，为节能环保，国务院办公厅规定公共建筑夏季空调
温度设置不____（填“高”或“低”）于 。房间不能长时间
保持恒定的温度，是因为房子的隔热性____
（填“好”或“差”），节约能源从房屋的隔热性入手，选择隔
热材料装修房屋的墙壁可以节约空调所用电能。
低
差
【交流合作】
5.小明选择了几种保温材料，下表是常用的材料参数：
项目 1号 2号 3号
聚氨酯泡沫 聚苯乙烯泡沫 岩棉
0.033 0.042 0.065
防火性能 不燃 A
级
吸水性%
项目 1号 2号 3号
聚氨酯泡沫 聚苯乙烯泡沫 岩棉
隔音性 好 好 一般
75 65 600
1.4 1.0 2.4
续表
（1）外墙保温材料如果脱落会造成危险，所以应该选密度
较____的材料。同学们观察发现表格中缺少密度信息，于是
需要测量材料的______和______。
小
质量
体积
（2）当保温材料的厚度一定时，为了方便比较材料的性能，
在表格中的项目里引入参数“”，单位为 。同学们观察
表格中的 ，猜想它可能与材料密度有一定关系。已知保温
材料厚度均为，请推导出与材料密度 的关系 ____。
（结果用已知量的符号表示）
（3）小滨同学的叔叔家在陕北，他打算给自建房外墙安装
保温材料，因为陕北冬季气温很低且年降水量少，所以他选
择外墙保温材料时应优先考虑__________（填“传热系数”或
“吸水性”）（注：传热系数越大，保温性能越差），所以他
选择表格中的___号保温材料比较合适。
传热系数
1
本课小结
为节约能源提出方案
项目实施
项目提出
项目分析
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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