22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案- 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

第3节　跨学科实践：为节约能源设计方案 【活动目的】从能量转化的角度出发，探讨利用可再生能源的途径和方法，完成隔热节能房屋的设计. 【活动方案】 （一）结合材料学等学科知识，为房屋选择合适的隔热材料. （二）结合地理学等学科知识，测算太阳能电池板的面积. （三）结合工程和技术操作，研究节能热水器. 【实施过程】 （一）选取房屋的“隔热材料” （1）甲图中三个小屋的摆放位置不合理，原因是　三个房屋与白炽灯的距离不同，光照强度不同　. （2）优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图乙所示.根据图像分析，学习小组应选择 　泡沫板　做房屋的隔热材料. （二）测算太阳能电池板的面积 （3）学习小组计划在房屋屋顶安装太阳能电池板给房屋供电.安装在屋顶的太阳能电池板朝南放置，这样有利于获取 　太阳能　. （4）若某天1 m2的太阳能电池板发电量为0.8 kW·h，当天家庭用电量为16 kW·h，为了满足用电需求，太阳能电池板的面积至少为　20　m2. （三）研究节能热水器 学习小组了解到有一款空气能热水器，其工作原理如图丙所示.当室外温度低或需要快速制热时，热水器还需要用水箱中辅热器的电阻丝加热，从而缩短加热时间.学习小组把水从冷凝管吸收的热量与工作介质循环所消耗电能（不含辅热器消耗电能）的比值记为d. （5）在某一环境温度下，在空气能热水器水箱中装入200 kg初温为20 ℃的水，关闭其他用电器，记录电能表的示数为932.2 kW·h，启动空气能热水器（辅热器不工作），2 h后，水温达到 50 ℃，电能表的示数如图丁所示.此过程中，水吸收的热量为　2.52×107　J，空气能热水器的电功率为　700　W，则该空气能热水器的d值为 　5　.水的比热容为4.2×103 J/（ kg·℃）. 【交流与评价】学习小组根据上述活动方案完成了“隔热节能房屋”的设计，请根据以下评价量表选择一个维度对该设计进行评价：　从节能情况维度评价为合格，理由是在房屋顶安装太阳能电池板可利用太阳能发电，电池板的面积设计合理可以满足家庭用电的需要，减少传统电能依赖，安装空气能热水器相比传统电热水器也能大大降低电能的消耗　（需说明理由）. 评价维度 合格 不合格 节能情况 能省电 不能省电 稳定性 供能稳定 供能不稳定 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3节　跨学科实践：为节约能源设计方案 【活动目的】从能量转化的角度出发，探讨利用可再生能源的途径和方法，完成隔热节能房屋的设计. 【活动方案】 （一）结合材料学等学科知识，为房屋选择合适的隔热材料. （二）结合地理学等学科知识，测算太阳能电池板的面积. （三）结合工程和技术操作，研究节能热水器. 【实施过程】 （一）选取房屋的“隔热材料” （1）甲图中三个小屋的摆放位置不合理，原因是 . （2）优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图乙所示.根据图像分析，学习小组应选择 做房屋的隔热材料. （二）测算太阳能电池板的面积 （3）学习小组计划在房屋屋顶安装太阳能电池板给房屋供电.安装在屋顶的太阳能电池板朝南放置，这样有利于获取 . （4）若某天1 m2的太阳能电池板发电量为0.8 kW·h，当天家庭用电量为16 kW·h，为了满足用电需求，太阳能电池板的面积至少为 m2. （三）研究节能热水器 学习小组了解到有一款空气能热水器，其工作原理如图丙所示.当室外温度低或需要快速制热时，热水器还需要用水箱中辅热器的电阻丝加热，从而缩短加热时间.学习小组把水从冷凝管吸收的热量与工作介质循环所消耗电能（不含辅热器消耗电能）的比值记为d. （5）在某一环境温度下，在空气能热水器水箱中装入200 kg初温为20 ℃的水，关闭其他用电器，记录电能表的示数为932.2 kW·h，启动空气能热水器（辅热器不工作），2 h后，水温达到 50 ℃，电能表的示数如图丁所示.此过程中，水吸收的热量为 J，空气能热水器的电功率为 W，则该空气能热水器的d值为 .水的比热容为4.2×103 J/（ kg·℃）. 【交流与评价】学习小组根据上述活动方案完成了“隔热节能房屋”的设计，请根据以下评价量表选择一个维度对该设计进行评价： （需说明理由）. 评价维度 合格 不合格 节能情况 能省电 不能省电 稳定性 供能稳定 供能不稳定 学科网（北京）股份有限公司 $$