资源简介

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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
授课教师： .
班 级： .
时 间： .
学习目标
物理观念 经历调查家庭用电情况的过程，能应用电功、电功率的知识，为家庭节约用电提建议。
科学思维 能对家庭用电情况进行分析并提出自己的见解，发展分析推理能力。
科学探究 在实践活动中能与他人协作，经历信息收集、建议提出、交流评估等过程，提升合作学习的意识。
科学态度 与责任 4. 通过实施家庭节电建议，增强节约用电的意识。
重点难点
教学重点
根据项目要求，调查家庭用电情况，能应用电功、电功率的知识，为家庭节约用电提建议。
教学难点
体验调查实践的过程。
学习内容
1. 项目提出
2. 项目分析
3. 项目实施
4. 展示交流
5. 课堂总结
6. 提升训练
一、项目提出
我们都知道，电能在日常生活中的单位是kW·h（度）。
想一想： 1度电的作用有哪些？
洗衣机工作约3h
笔记本工作约30h
白炽灯、日光灯工作约25h
电饭煲工作约1.5h
电烤箱工作约1h
空调工作约0.5h
一、项目提出
电能是生产生活中所需要的重要能源，我们要从身边的点点滴滴做起，注意节约用电。你的家中有没有浪费电的现象？请你了解家中的用电情况并提出节约用电的建议。
要节约用电，首先要了解家中用电情况，然后才能提出有针对性的建议。
具体任务如下：
1. 调查家中的用电情况。
2. 了解用电器的耗电情况。
3. 提出节约用电的建议。
4. 评估采纳节电建议后的效果。
1 个月消耗的电能：W耗＝W末-W初
＝6262.3kW·h－6022.3kW·h
＝240kW·h
三、项目实施
方案 1：通过电能表测量家中一段时间内消耗的电能。
任务1：调查家中的用电情况
方案2：通过上网等手段从电网公司直接了解家中
一段时间内消耗的电能
方案2：通过上网等手段从电网公司
直接了解家中一段时间内消耗的电能。
三、项目实施
三、项目实施
分析讨论：家庭中哪些用电器的耗电量较大？算一算你家哪件电器是“耗电冠军”？
方案（1）：
通过查阅用电器的铭牌或说明书，了解用电器的额定功率，再结合它们的工作时间，计算出它一天消耗的电能。
任务2：了解用电器的耗电情况
三、项目实施
用电器 电功率/W 用电器 电功率/W 用电器 电功率/W
空调 1 000~3000 电磁炉 800 ~2200 吹风机 1 000~2300
电暖气 800~2500 电饭煲 500 ~1500 电视机 100~250
洗衣机 500~1000 电热水壶 1 500~1800 笔记本电脑 40~50
电热水器 1 500~3000 抽油烟机 140 台式电脑 200 ~300
电风扇 30~100 电冰箱 70~250 手机充电器 45~110
常见家用电器的额定电功率
三、项目实施
用电器 功率/W 工作状态 日均使用时长/h 周耗电量/kW·h
电热水器 2 000 正常工作 1
电饭煲 800 正常工作 1
洗衣机 500 正常工作 0.5
电视 200 正常工作 5
电冰箱 100 正常工作 15
小明家部分用电器使用情况如下：
14
5.6
1.75
10.5
7.0
冰箱一般工作25 min，停15 min
耗电量与电功率和使用时长均有关，电冰箱电功率低，但一直处于待机状态，使用时长最长.
为什么冰箱电功率低但总耗电较高？
方案（2）：
利用电力监测仪直接测量用电器在不同工作状态下实际功率和一天消耗的电能。
三、项目实施
电力监测仪的使用：
①将与家庭电路中插座相匹配的电力监测仪插入插座中；
②将用电器的插头插入电力监测仪的插座中；
③通过上、下键调节出要测量参数的界面。
测量消耗的电能
结论：将一壶1.7 L的水烧开，耗电约0.2kW·h
三、项目实施
任务3：提出节约用电建议
可探究的节电问题：
（1）电视机在待机状态时也会消耗电能吗？
（2）电饭锅分别在煮饭模式和保温模式下工作1小时会消耗多少度电？
（3）用冰箱保存食物，在不影响保鲜功能的前提下，冷藏室处于哪个挡位更省电？
（4）空调在制热模式下，处于不同温度的耗电情况如何？怎样设置温度更省电？
（5）其他节电问题……
三、项目实施
若机顶盒24小时待机，一个月待机状态下约耗电7.4 kW·h，若全班50个家庭都有机顶盒待机，一年浪费的电能可供教室空调（2000W）开多久？
一年浪费的电能可供教室空调（2000W）开92.5 天。
（1）用电器待机状态耗电情况
想一想：用电器在待机状态下是否耗电？哪些用电器在待机状态下耗电量最大？
结论：机顶盒待机状态下耗电量最大.
机顶盒
三、项目实施
总结：家电待机耗电量比较大的设备主要集中在以下三类：
①电视机
电视待机功率约3~5瓦。若每天待机16小时，电视年耗电量约29度。
②电热水器
电热水器待机功率约3~8瓦。若24小时保温，每月耗电量约10~90度（60升机型）。建议隔日使用可拔掉插头，每月可省50~80度电。
③机顶盒
机顶盒待机功率中位数8瓦，最大可达30瓦。若每天待机16小时，年耗电量约70~150度，相当于每年多交42~90元电费。
（2）探究电饭锅在煮饭模式和保温模式下工作1小时分别消耗多少度电？
实验器材：电力监测仪、电饭锅。
实验步骤：
①将电力监测仪插入家庭电路的插座中，电量调零；
②将电饭锅设置为煮饭模式工作1小时，测量并记录消耗的电能；
③将电饭锅设置为保温模式工作1小时，测量并记录消耗的电能。
三、项目实施
实验结论：
电饭锅在保温模式下也会消耗电能。饭煮熟一段时间后应及时断电，减少保温耗电。
三、项目实施
①节约用电原理分析
（4）节约用电建议
根据调查结果，从用电器的使用时长、使用状态等角度，总结一些节约用电的建议。
W=Pt
节电途径
减小功率P
换高效设备
缩短时间t
减少无效使用
（3）关于用电器的能效等级
能效等级是表示家用电器产品能效高低的一种分级方法。其中1级耗能最低，最省电，能效等级最高。在实际生活中，可以选购能效等级更高的用电器。
三、项目实施
②节约用电建议
习惯优化类（缩短用电器工作时间t）
例如，使用空调时注意温度的设定：夏季≥26℃，冬季≤20℃。关电源、减少待机时间。
设备升级类（降低功率P）
例如，白炽灯→LED灯。选用一级能效电器（如变频空调）。
智能管理类（减少无效能耗）
例如，使用定时插座控制用电器工作时间。
远程断电：例如，离家时使用手机的APP
可以关闭忘记断电的电器。
根据调查结果，从用电器的使用时长、使用状态等角度，总结一些节约用电的建议.
三、项目实施
（1）根据任务3中的节电建议，预测一周节电量:
如：①夏季空调制冷工作时，若设定温度调高1℃，则室温能更快达标，可减少压缩机运行时间。预测一周节电量（取Δt≈0.3h/日，P空调=2kW）：
ΔW=P空调×Δt×7= 2kW×0.3h×7=4.2kW·h
②把额定功率60W的白炽灯换为8W的LED灯，预测一周节电量（取t≈8h/日）：
ΔW=（P白炽-PLED）×t =（ 0.06kW- 0.008kW ）×8h×7=2.9kW·h
（2）一周后对比电表数据验证效果
有条件时，可以对比实施前后电能表读数，计算实际节电量。
任务4：评估节电建议的效果
四、展示交流
评估内容 自评 互评 师评
能提出调查家中用电情况的方案并进行交流。
能针对一个节电问题进行深入探究，设计实验、进行实验、拍照记录、整理数据、分析数据、得出结论，并进行展示交流。
能根据研究结果提出合理的节电建议。
能实施节电建议，并评估节电建议的效果。
汇报评价表
　　从以下角度对汇报进行评估（★★★为优秀，★★为优良，★为一般）
五、课堂总结
了解家中的用电情况并提出节约用电的建议.
①调查家中的用电情况.
②了解用电器的耗电情况.
③提出节约用电的建议.
④评估采纳节电建议后的效果.
①调查家中的用电情况.
②了解用电器的耗电情况.
③提出节电建议.
④评估节电建议的效果.
项目实施
项目分析
项目提出
展示交流
六、课堂练习
1．如表所示是小明收集到家里三种大功率用电器在10月份正常使用时的工作情况。该月（30天）消耗电能最多的用电器是（ ）
A. 储水式电热水器
B. 空调
C. 电饭锅
D. 一样多
C
家用电器 名称 额定电压 U/V 额定功率 P/W 平均每天正常工作时间t/h
储水式电热水器 220 1 500 0.5
空调 220 1 000 0.3
电饭锅 220 2 000 0.5
【解析】电热水器月消耗的电能W=Pt=1.5kW×0.5h ×30=22.5kW·h
空调月消耗的电能W=Pt=1kW×0.3 h ×30=9kW·h
电饭锅月消耗的电能W=Pt=2kW×0.5 h ×30=30kW·h
六、课堂练习
2．为倡导绿色低碳生活和提高节约用电意识，我市对居民用电采取不同的收费标准，其中之一是按照基本电价收费。基本电价分为两个阶梯：每月用电量240度以下（含）的部分，电费为0.488元/度；每月用电量超过240度的部分，电费是0.538元/度。如图所示，是小南家中的电能表月初和月底的示数，这个月小南家里用电是______kW·h，若按照基本电价收费，小南家这个月应交的电费是________元。
170.92
340
【解析】这个月小南家用电量为
W=5852.5kW·h-5512.5kW·h=340kW·h
因耗电量超过240度，则其中240度电的费用为
240度×0.488元/度=117.12元
超过的耗电量对应的费用为
（340度-240度）×0.538元/度=53.8元
因此共计应交电费为117.12元+53.8元=170.92元
六、课堂练习
3．随着生活水平的提高，现代家庭中的电器越来越多，出现了更多的电器待机状态。（待机电器，就是只关闭了电器电源而没有拔下电器插头，处于待机工作状态下的电器。）如图是常见家用电器的待机功率。
1.3×106J
（1）图中家电待机耗电功率最高的是___________；
（2）如果一个家庭中的待机电器有如图所示的电视机、机顶盒，那么一天待机24个小时共消耗多少电能？
机顶盒
【解析】从图知，家电待机耗电功率最高的是机顶盒。
（2）电视机和机顶盒的待机功率分别为0.21W和15.2W，那么一天待机24个小时共消耗的电能
六、课堂练习
4．经过查阅资料，小明了解到60 W的白炽灯和11 W的节能灯正常工作时的照明亮度相同，他建议爸爸将白炽灯换成节能灯.若正常工作相同时间，节能灯消耗的电能比白炽灯______（选填“多”或“少”）。若小明家原来有5盏60 W的白炽灯，平均每天使用4 h，将其全部更换为节能灯后，一个月（按30天计算）可节约的电能是________ kW·h。　
29.4
【解析】根据公式 W=Pt 可知，在相同时间内，电功率越小，消耗的电能越少，节能灯的电功率比白炽灯小，在相同时间内消耗的电能少；
一盏节能灯一个月可节约电能
W1=Pt=（60-11）×10-3kW×4 h×30=5.88kW·h
5 盏节能灯一个月可节约的电能 W2=5W1=5×5. 88kW·h= 29.4kW·h.
少
六、课堂练习
5．小明家新购买了一台节能冰箱，相比于普通冰箱，其制冷系统的优化设计可以降低运行功率，长期使用能节省电能。请你分析这是通过什么方式来节约电能的？试着再写出一种能节约冰箱用电的具体可行措施。
【解析】根据公式 W=Pt 可知，冰箱消耗电能的多少与冰箱的运行功率和工作时间有关，在工作时间相同时，节能冰箱运行的功率较小，这是通过减小用电器运行的功率来节约电能的。
通过将冰箱的设置温度适当调高、少开冰箱门、待物品放凉后再放入冰箱中、定期给冰箱冷冻室除霜等，都可以节约冰箱用电。（答案合理即可）
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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