第十八章 能源与可持续发展 跨学科实践 课件 - 2024-2025学年物理苏科版九年级下册

该初中物理课件聚焦“家庭能耗调查与节能环保小屋制作”，核心涵盖能源观念（家庭能耗计算、节能措施）与物质观念（隔热材料选择）。课堂从家庭高能耗实际问题导入，通过调查统计、数据分析（如用电器功率计算）、实验探究（隔热材料对比）、模型设计，构建从电功率、电能概念到可持续发展应用的学习支架。 其亮点在于以项目式学习融合科学探究与科学思维，任务一通过用电器能耗数据计算（如空调和热水器日耗电量）培养科学推理，任务三设计隔热材料实验（控制变量法对比混凝土、木材、泡沫板性能）体现科学探究，拓展讨论节能小屋地域适应性强化科学态度与责任。学生在实践中深化物理观念，教师可借助真实情境案例提升教学互动性与学生解决实际问题的能力。

第十八章　能源与可持续发展 跨学科实践 1 家庭能耗调查与节能环保小屋制作 在绿色生活与节能减排的当下，家庭高能耗加重生活成本与环境负担。为了守护地球家园、减轻经济压力，让我们携手行动起来，深入调查家庭能耗情况，共同打造节能环保小屋，开启绿色低碳的生活新旅程！ 2 【任务一】调查家庭能耗状况及影响因素 1. 小德对自己家用电器的额定功率和6月份使用情况进行调查统计，数据记录如表： 用电器 空调 洗衣机 冰箱 电视机 白炽灯 热水器 数量 1 1 1 1 4 1 额定电功率P/W 2 000 300 240 100 200 2 200 每天大约工 作时间t/h 4 2 8 6 5 2 3 (1)上述哪种用电器正常使用时，对干路电流的影响最大？它在使用时，干路电流增加多少？ 4 (2)进入6月份，仅使用空调和热水器，一天需要消耗多少度电？ 5 返回 【任务二】提出家庭节能的措施 2. “低能耗”“低废水”“低废弃物”是低碳理念的重要内涵。下列做法不符合低碳理念的是(　　) A．推广利用太阳能 B．循环使用生活用水 C．回收有机垃圾用于生产沼气 D．家庭电器长期处于待机状态 返回 D 3．如今很多家庭用节能灯取代能耗高的老式白炽灯照明，一盏5 W的节能灯的光照强度相当于一盏25 W的白炽灯。若家中一盏25 W照明灯平均每月正常工作100 h，用5 W节能灯替代白炽灯后，每月可节电________度，这些电能还可供这盏节能灯正常工作________h。 返回 2 400 4．大多家用电器都有待机功能。如电视机可以遥控关机，不必断开电源。这一功能虽给人们带来了方便，但电视机在待机状态下的能耗十分严重。下列是某家庭的家用电器有关统计数据。 家用电器 待机功率/kW 每天待机时间/h 彩色电视 0.008 20 音响 0.012 20 这些电器每天待机时共耗电________度。该家庭若能及时断开用电器电源，每月可节约电费________元。(电价为0.53元/度，每月按30天计算) 0.4 6.36 返回 【任务三】设计并制作节能环保小屋模型 5. 某学习小组开展了“设计隔热节能小屋”项目化活动。 【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，完成隔热节能小屋的设计。 【实施过程】 (一)选取小屋的“隔热材料” (1)学习小组为了比较材料的隔热性能，找到厚度相等的三种材料，制成大小、形状和结构均相同的小屋模型。用白炽灯光模拟太阳光，小屋位置如图甲所示，将温度传感器分别放在小屋模型______ (填“内”或“外”)部的相同位置。 闭合白炽灯开关，每隔1 min， 同时测量三个小屋模型的温度。 内 (2)图甲中三个小屋的摆放位置不合理，原因是________________________________________。 三个小屋与白炽灯的距离不同，光照强度不同 (3)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________做小屋的隔热材料。请再举出一 个生活中利用该材料隔热的例子：____________________________ ____________________________ __________。 泡沫板 在屋顶铺设泡沫板，可以有效阻 止热量传递，使室内冬暖夏凉 (合理即可) (二)选择合适的能源系统 某小屋采用的风光互补能源系统是由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成的，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电。在强风或者晴天时，两种发电装置发出的电能不能立刻使用完，装置会将一部分电能充入蓄电池组中。已知蓄电池组的质量为75 kg，电池能量密度为0.2 kW·h/kg，为了增加蓄电池的使用寿命，在充电至蓄电池组容量的90%时停止充电，放电余留10%时停止放电。 (4)风力发电机参数如下表所示，按照每天平均以3 m/s的风速发电4 h计算，风力发电机每天可以给小屋提供________J的电能。 风速v/(m/s) v＜1 1≤v＜3 3≤v＜6 6≤v＜10 10≤v 1 s内获得的风能/(×104J) 0 0.1 0.15 0.20 0.25 风电转化效率 － 30% 6.48×106 (5)在晴朗的一天，当风速为0.8 m/s时，启动能源系统工作5 h，已知该太阳能电池板1 m2面积上接收到的太阳平均辐射功率为1 kW，太阳能电池板面积为10 m2，光电转化效率为16%。系统启动前蓄电池已达到停止电能输出的电量，若该小屋一天用掉的总电能为2 kW·h，这天剩余电量________(填“能”或“不能”)让该房屋完成一次蓄电池组完整的充电工作。 不能 【交流与评价】 (6)学习小组根据上述活动方案完成了“隔热节能小屋”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 能省电，在小屋屋顶安装太阳能电池板，电池板的 面积设计合理可以满足家庭用电的需要，也能大大降低 电能的消耗(合理即可) 返回 【拓展应用】 (7)小德认为该“隔热节能小屋”更适合建造在陕北，而小典认为更适合建造在陕南。你赞成谁的观点？简要说明你的观点和理由：__________________________________ __________________________________________。 赞同小德的观点，建造在陕北更适合， 陕北风大，太阳光照充足，可同时利用两种能量 【解】由表中数据可知，热水器的额定功率最大，因此将热水器接入电路时，对干路的电流影响较大，由P＝UI可得，干路电流增加I＝＝＝10 A。 【解】由表中数据可知，空调使用4 h，热水器使用 2 h，由P＝可得，空调使用4 h消耗的电能：W1＝P1t1＝2 kW×4 h＝8 kW·h＝8度；热水器使用2 h消耗的电能W2＝Pt2＝2.2 kW×2 h＝4.4 kW·h＝4.4度；仅空调和热水器的使用，一天需要消耗电能W＝W1＋W2＝8度＋4.4度＝12.4度。 $