资源简介

(共35张PPT)
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
课前准备
学习目标
1.能够掌握节能设计的基本原理和方法，如提高能源利用效率、减少能源浪费、优化能源使用结构等。
2.能够通过调查、实验、数据分析等方式，识别能源浪费的环节，并提出针对性的节能方案。
3.通过节能设计方案的制定与实施，能够提升综合运用知识、解决实际问题的能力。
课前准备
学习重点 ：设计节能方案。
学习难点 ：从哪些角度设计节能方案。
学习方法 ：以探究式学习和合作学习为核心，主动参与，实践体验。在此过程中，整合多学科知识，如物理中的能量转换、化学中的材料特性、工程中的技术应用等，进行跨学科探究。
相关准备：调查自己家庭能源消耗的数量与种类。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
想一想
你们家里日常生活中经常用到哪些能源？
电能、天然气、汽油、太阳能等等。
请大家回忆一下，在我们身边，有哪些浪费能源的现象？
人离开房间了，灯还亮着；夏天空调的温度设定得很低等等。
互动新授
（一）项目提出
从刚才大家的讨论中，不难发现我们都遇到过浪费能源、污染环境的问题。今天我们就先以小组为单位，从能源使用情况调查为切入点，制订出一个优化家庭能源使用的具体方案。
请同学们在这个调查和制订方案的过程中，体会节能灯的重要性以及如何节约能源。
互动新授
（二）项目分析
在制订优化家庭能源使用的具体方案时，我们首先要通过科学调查和分析全面了解家庭能源消耗的具体情况。比如，我们可以记录家中各类电器的使用时长，功率大小，统计空调、冰箱、照明等设备的耗电量，还可以观察燃气，水资源的消耗规律。只有掌握这些数据，才能发现能源浪费的关键环节，从而有针对性地提出优化方案。
互动新授
例如，如果发现待机电器耗电较多，可以建议使用智能插座；如果发现照明时间过长，可以推广LED灯或自动感应开关。接下来，我们要结合物理学科中的相关知识，分析这些优化措施的有效性——比如更换高效电器能节省多少电能，调整使用习惯能减少多少碳排放，同时，还要评估方案的可行性，考虑成本、操作难度以及家庭成员的接受度。
互动新授
为了进一步完善方案，我们将采用小组合作学习的方式，在课堂上分享各自的调查结果和初步设想，通过集体讨论、互相质疑和补充，不断优化方案细节，最终形成科学、合理且可实施的节能计划。希望同学们不仅能从中学到物理知识，更能培养节能意识和社会责任感，真正成为绿色生活的践行者!
互动新授
（三）项目实施
1.调查家中能源的使用情况
课前给大家布置了调查家中能源的使用情况的任务，请同学们调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。谁能说说自己的调查结果？
互动新授
下表是某同学家庭的能源使用情况。大家可以参照此表，也可以根据自己的想法设计表格，统计自己家中能源的使用情况。
互动新授
统计自己家中能源的使用情况。
互动新授
从这位同学的调查情况可以了解他们家庭一个月消耗能源的情况。从表中我们可以看出哪些用途的能源消耗比较多？
制冷（或取暖）。
其次使用“汽油”也是这个家庭消耗能源的重要途径。那你们家消耗能源的情况如何呢？请大家研究一下自己的调查情况。
互动新授
2.选取优化对象与确定改进方法
我们调查自己家庭能源消耗情况的目的是为了选取“节约能源方案”的优化对象，然后再确定改进方法。下面请大家根据你的调查结果，思考你们家中在哪些方面的能源使用可以优化改进。
优化用电方案是节能的首选。
“优化用电”的方法不止一种。例如，可在家中使用太阳能热水器替代电热水器。也可以利用技术手段来提高现有能源的使用效率，谁能说出一种“提高现有能源的使用效率”的使用方法？
互动新授
互动新授
可以将家里普通的白炽灯换成LED灯；
去较近的地方采用步行或骑自行车的方式，
既节能环保，还锻炼了身体。
“节能”无外乎两种方法：
一种是开源，即采用新能源；二是节流，即节约能源。
互动新授
在确定节能方法时，需要从哪些角度分析？例如，如果打算用新能源汽车取代家中的传统燃油车，那么从是否节约能源的角度，我们应该收集哪些证据？
合理的建设：现有的一辆燃油车100km平均消耗多少汽油？一辆电动汽车100km平均消耗多少电？然后通过计算看是用“油车”经济还是用“电池”实惠。
互动新授
计划用新能源汽车取代家中的传统燃油车时，不能仅仅考虑经济账，还要考虑“实际用途”，即一个家庭如果用车仅仅是在市内代步，就可以考虑用“电动汽车”，如何这个家庭的用车是为了“跑长途”拉货，那就还要考虑“电动汽车的续航能力”。总之，确定“节能方案”时，既要从节能方面考虑问题，也要从实际需要方面考虑问题。
互动新授
3.制定与检验设计方案
请大家阅读教材P201～204。
教材给大家列举了两个方案，
方案一：为房屋加装保温层。
方案二：为家庭用车提供建议。
请各个小组任意选取一个方案，并对应制作方案。
若你们小组选择制作方案一，那么请完成以下任务：
①什么样的材料能减少房间与外界的热传递？
②从教材P202表22.3-2中选取两种材料进行比较，并完成教材P203表22.3-3。
互动新授
互动新授
互动新授
③选定了保温材料后，在小组内讨论并确定设计方案，制订具体的设计方案，并填写教材P203表22.3-4。
互动新授
如果你们小组选择制作方案二，那么请完成以下任务：
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？
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？
互动新授
（四）展示交流
方案一：为房屋加装保温层。
互动新授
补充说明
1.热导率：聚苯板隔热性能显著优于木材，常用于建筑保温层。
2.环保性：木材更可持续，但需注意森林认证；聚苯板生产能耗高且难回收。
3.耐火性：两者均需额外防火措施（如阻燃涂层或石膏板覆盖）。
4.安装：聚苯板因重量轻、可塑性强，更适合快速施工。
互动新授
互动新授
补充说明：
1.外墙：聚苯板轻便易施工，但环保性较低；岩棉防火性能好但成本较高。
2.窗户：断桥铝型材需搭配隔热条，避免冷热桥效应；密封胶条老化后需定期更换。
3.入户门：金属门需做防锈处理，发泡胶填充后外露部分应切割平整并覆盖密封胶。
互动新授
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？与燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保？目前新能源汽车主要分为以下六大技术类别，涵盖不同动力形式和应用场景：
①纯电动汽车（BEV）；
②普通（插电式）混合动力汽车（HEV/PHEV）；
③燃料电池电动汽车（FCEW）；
④增程式电动汽车（REEV）；
⑤替代燃料汽车；
⑥前瞻技术车型。
互动新授
2.与燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保？
①节能性：电动机能量转化效率（＞80%）远超燃油车（20%～30%）。
②环保性：使用阶段零尾气排放，显著减少城市空气污染。
③局限：电池生产和回收环节存在资源消耗与污染风险。
互动新授
3.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？
（1）日常使用需求匹配性
新能源汽车（尤其是纯电动汽车）已经能较好满足城市短途通勤需求。
（2）核心局限性分析
①续航与补能瓶颈：多数电动汽车的续航里程在300至500公里之间，相比传统燃油车的500公里以上仍有差距。目前新能源汽车的充电时间通常需要数小时甚至更长。
互动新授
②全生命周期成本问题：动力电池更换成本达4～8万元（30kW·h容量），且人为损坏不属质保范围。
③技术及配套短板：动力电池年衰减率1%～5%，影响长期使用体验。
（3）关键改进方向
①技术突破：开发固态电池，钠离子电池等新一代储能技术。
②基础设施优化。
③产业生态完善：构建电池梯次利用体系。
互动新授
4.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？
新能源汽车的快速发展是多重因素协同作用的结果，除节能环保优势外，以下核心驱动力同样值得关注：
（1）政策体系驱动
（2）技术创新突破
（3）市场生态重构
（4）经济结构转型需求
互动新授
请选择方案一的小组，在课下制作房屋模型。请选择方案二的小组，归纳出一些具体的家庭用车能源使用方案，并计算一年一个家庭在用车方面能节约的能源和资金情况。
课堂小结
1.调查了家中能源的使用情况。
2.针对家庭能源的使用情况，有针对性地提出优化方案，确定了改进方法。

展开更多......

收起↑