第22章 第3节　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

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 课程标准(2022年版) 本节要点 5.1.3　能运用所学知识指导和规 范个人行为，践行低碳生活，具 有节能环保意识. 5.3.1　结合实例，尝试分析能源 的开发与利用对社会发展的影响. 1.能综合运用所学知识，解决日 常生活中有关能源利用的问题. 2.通过实践活动，提升合作学习 的能力，增强低碳生活，节能环 保的意识. 　　人们在生产生活中都会使用各种能源.小明想为节能和环保作出 贡献，计划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. 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 能源分类 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 年消耗量 200 m3 1 000 kW·h 500 L 数据分析：高耗能环节有冬季取暖、夏季制冷、燃油车通勤. 阶段一：家庭能源调查 阶段二：选取优化对象与确定改进方法 　　根据实际的调查结果，小明发现家中在能源使用方面有很多地 方可以优化.例如，可以在屋顶安装太阳能发电设置，煮汤煮开后可 以改为 　小　火慢炖，夏季制冷时，空调应设置在26 ℃以上等等. 　　小明对比能耗和碳排放情况，觉得优化家庭用车等行为来节约 能源、减少浪费势在必行. 　　节能方案：将家中的旧燃油车换成新能源汽车. 小　 能耗数据： 车型 家中旧燃油车 某品牌新能源纯电动车 百公里能耗 10 L汽油(约75元) 15 kW·h电(约12元) 碳排放量 18.4 kg CO2 12 kg CO2(火电) 　　小明家住南方，充电桩覆盖率也在不断提高，基本没有续航 焦虑. [物理学与日常生活]近年来，新能源汽车日新月 异.小明想要调查新能源汽车能否替代自己家中的燃油汽车，以减少 能源消耗，并对环境更加有益.下表为他收集的汽油车与新能源电动 车的相关数据. 能源类型 汽油车 新能源电动车 百公里能耗 10 L 15 kW·h 能源单价 7.5元/L 0.8元/(kW·h) 排放物 含铅尾气 零排放 (1)若小明家年行驶共5 000公里，则更换为新能源电动车后每年可节 省 　3 150　元油钱. (2)汽油是 　不可再生　(选填“可再生”或“不可再生”)能源.结合 表中信息，写出新能源电动车相比汽油车的一个额外优势： 　电动 车无尾气排放，可改善城市空气质量(答案合理即可)　(除经济性 外)；新能源电动车有哪些缺点： 　充电时间长(或充电设施不足，或 维修成本高，答案合理即可)　(写出一条即可). 3 150　 不可再生　 电动 车无尾气排放，可改善城市空气质量(答案合理即可)　 充电时间长(或充电设施不足，或 维修成本高，答案合理即可)　 (3)他收集的数据还有哪些方面需要优化： 　购车价格(或电厂发电排 放物，答案合理即可)　(写出一条即可). (4)在石油枯竭的未来，除电能外，请列举一种可规模化应用的清洁 汽车能源： 　利用太阳能代替燃油来驱动汽车(答案合理即可)　. 购车价格(或电厂发电排 放物，答案合理即可)　 利用太阳能代替燃油来驱动汽车(答案合理即可)　 1. [科学态度与责任]节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024 年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻 坚”.下列叙述不符合节能环保要求的是(　D　) A. 重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品 B. 短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用 C. 公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26 ℃ D. 手机充完电后，不必拔下充电器 D 2. “地球一小时”活动由世界自然基金会于2007年发起，号召人们 每年三月的最后一个周六晚上自愿关灯一小时，倡导节能减排活 动，以共同应对全球气候变化.假设佛山城区有8万个家庭响应号 召，且每个家庭照明平均功率为60 W，那么在今年3月29日晚上关灯 一小时，可节约 　4 800　kW·h的电能，相当于 　576　kg热值为 3.0×107 J/kg的标准煤完全燃烧所放出的热量. 4 800　 576　 3. 为节能环保，我国推行电动汽车.纯电动汽车工作原理为：电池提 供能量，经过控制器和功率转化器的调速控制，驱动电动机，再由 传动系统驱动车轮，使汽车行驶. (1)新能源汽车和常规燃油汽车相比，有什么优点？请说出一 条： 　节约能源、清洁(答案合理即可)　. 节约能源、清洁(答案合理即可)　 (2)目前主流新能源汽车使用的电池为三元锂电池和磷酸铁锂电池.若 使用安全性、寿命和成本更具有优势的磷酸铁锂电池(单节电池的电 压为2.5～3.8 V，按3.2 V计算)，电池的电压要达到400 V，则至少 需要 　125　节电池 　串　联. (3)给电动汽车充电时，是把电能转化为电池的 　化学　能. 125　 串　 化学　 (4)图甲是某款电车的整车线束(长度超过6 km)，可见导线上的能量 损耗很大.为此很多新型汽车已将电池电压提高至800 V，在电路总 功率不变的情况下，电源电压变成原来的2倍，电流为原来的  　 一， 导线上损耗的热量则变为原来的 　 .这对电车节约能源提供了最有力的保证. 一半 【解析】(4)根据P＝UI可知，在电路总功率不变的情况下，电源电 压变成原来的2倍，电流为原来的一半；根据Q＝I2Rt可知导线上损 耗的热量则变为原来的. (5)汽车中电动机的转速由电流大小控制，工作原理如图乙所示.利用 旋钮变阻器实现对转速的控制，图乙中O、A、B为变阻器的三个接 线柱.驾驶员踩下“油门”时，电流变大而加快电动机的转速，用笔 画线代表导线完成电路连接. 如图所示： 答案图 $$