第十七章 实践 设计一个节能方案 教学设计-2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦电功率、电能及热效应知识，以“地球一小时”视频导入，衔接学生已学的电功、电功率概念，通过家电功率调查、电费估算、节能方案设计等任务，搭建从理论到实践的学习支架。 此资料亮点在于任务驱动的科学探究与跨学科实践，学生小组协作完成数据收集与方案设计，培养科学思维与探究能力，结合能效分析渗透科学态度与责任，为教师提供节能案例库等资源，助力提升学生实践能力与环保意识。

《实践 设计一个节能方案+单元章末练习》教学设计 课题 实践 设计一个节能方案+单元章末练习 单元 17 学科 物理 年级 九 教材分析 本节课是第十七章最后一节《实践 设计一个节能方案》。本课内容以“地球一小时”为背景，融合电功率、电能、热效应与节能环保等核心物理知识，引导学生从生活实际出发，开展跨学科实践。教材通过任务驱动的方式，将理论知识转化为真实问题解决能力，强调科学思维与社会责任的培养。其作用在于帮助学生建立“能量转化与守恒”的观念，理解电能消耗与环境影响之间的关系，提升综合实践能力 2022新课标要求 结合新课标“全程育人、实践导向”的核心要求，我将从理念解读、实践方案设计、保障机制三方面构建节能方案，突出学科融合与习惯养成，确保方案兼具教育性与操作性。核心以“绿色低碳理念融入教育全过程”为核心，强调节能教育并非单一活动，而是贯穿各学段、多学科的育人工程，需实现“知识传授—行为养成—价值塑造”的递进。 学习 目标与核心素养 1.物理观念 （1） 能够结合电功率与电能的关系，解释家用电器在不同工作状态下的能耗差异，理解电流热效应与能量损失的本质。 （2）能运用焦耳定律和电功率公式，定量分析电器在单位时间内产生的热量，建立“电能→热能”转化的模型意识。 2.科学思维 （1）能够设计调查问卷或表格，收集家庭常用电器的额定功率数据，并进行分类整理，发展归纳与建模能力。 （2）能够基于数据对比，提出合理的节能假设，并通过计算验证其可行性，体现批判性思维与逻辑推理能力。 3.科学探究 （1） 能够以小组为单位分工协作，完成“家中主要用电器调查—月度电费估算—节能方案设计”全流程实践任务。 （2）能够在交流展示中，清晰表达设计方案的依据、实施路径与预期效果，提升信息整合与表达能力。 4.科学态度与责任 （1） 能够认识到高耗能电器对环境的影响，树立节约用电、低碳生活的责任感。 （2） 能够在方案设计中兼顾实用性与可持续性，体现对社会公共利益的关注与担当意识。 学情分析 九年级学生已掌握电功、电功率、焦耳定律等基本概念，具备一定的数据分析与逻辑推理能力。他们对“地球一小时”等环保活动有一定认知，但缺乏系统性的能源使用评估与节能策略设计经验。部分学生存在重结果轻过程、重个人体验轻数据支撑的问题。教学中需借助情境化任务、小组协作与可视化工具，激发主动探究欲望，突破“如何量化用电”“如何制定有效节能方案”等难点。 重点 用图像或表格的形式呈现相关数据，并能对数据进行分析推理。 难点 综合考虑家用电器的能效、个人使用习惯等因素设计节能方案。 材料准备 视频资料 中国能效标识 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 情境导入 视频：地球一小时 “地球一小时”是一项全球性节能活动，提倡大家关上不必要的照明及耗电产品1 h，以此激发人们对保护地球的责任感。 你知道1kW·h电可以做什么吗？下面针对这一问题进行调查研究，设计一个节能方案。 学生观看视频：地球一小时 提升学生学习的兴趣，引出本节课题 讲授新课 一、活动方案 任务一：查阅并整理资料。了解“地球一小时”活动的发展历程，关注每年的活动主题及环保建议。 1.“地球一小时”活动的发展历程 “地球一小时”活动由世界自然基金会（WWF）于2007年发起，旨在应对全球气候变化。该活动倡议每年3月最后一个星期六的晚上8点30分至9点30分，全球各地的人们关闭不必要的照明和耗电产品一小时，以此表达对环境保护的支持。 2.近几年的活动主题及环保建议 年份 主题 环保倡议重点 2021 为地球发声，与自然共生 保护生物多样性，通过举办“地球一小时2021：生物多样性保护和传播分享”活动等，呼吁人们关注生物多样性丧失问题，共同为地球发声。 2022 行动！共创未来 强调保护地球不止一小时，通过地球一小时这一平台，发出和分享更多环保声音和行动方案，为每个人创造一个更安全、更公平和更可持续的未来。 2023 为地球献出一小时 该主题将延续至2030年，呼吁加大应对气候、保护自然的行动力度，构建“自然向好”世界，强调公众要关心自然生态保护，支持可持续发展。 2024 为地球献出一小时 聚焦自然丧失和气候变化的双重危机，呼吁更多人行动起来，共筑自然向好的、碳中和的未来。 2025 为地球献出一小时 呼吁社会各界“关上灯，点亮希望，为地球献出一小时”，聚焦自然生态系统恶化和气候变化两大全球性环境议题，探讨全社会如何助力“昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架”目标的达成，共筑通往“2030自然向好”之路。 任务二：设计节能方案。对家中主要用电器（如电视机、空调、电冰箱、微波炉、洗衣机等）的电功率大小进行调查，用图像或表格的形式呈现调研所得数据，估算家中一个月的用电费用。综合考虑家用电器的能效、个人使用习惯等因素，设计一个节能方案。 家用电器功率调查与节能方案 1.主要家用电器功率调查 电器名称 功率（W） 日均使用时长 日均耗电量（k·Wh） 备注 电视机（55英寸 100 3h 0.3 LED/液晶电视，亮度适中 空调（1.5匹，制冷） 1200 6h 7.2 含启停，实际运行约3小时 电冰箱（200L，节能型） 100 24h（间歇运行） 1.0 每日实际运行约10小时 微波炉（20L） 1100 15min 0.275 加热/解冻使用 洗衣机（滚筒式） 2000 1.5h(（每周3次） 0.43 单次约0.3kWh，月均折算 电饭煲 650 1h 0.65 煮饭+保温 电热水器（储水式） 2000 1h 2.0 每日加热1小时 吸尘器 800 15min 0.2 每周使用2次，月均折算 照明（LED总照和） 100 1h 0.4 全屋LED灯具总功率 每天耗电量总和（k·Wh） 12.455 2.月度电费估算 根据上表日均总耗电量约 12.455 kW·h 月总耗电量：12.455 kW·h/天 × 30 天 ≈ 373.65 kW·h 月电费：373.65 kW·h × 0.6 元/kW·h ≈ 224.2元 注意：此为估算值，实际费用因季节（空调、取暖）、家庭人数的变化、使用频率等差异较大。 3.节能方案设计 综合考虑电器能效与个人使用习惯，提出以下节能措施： （1）提升设备能效（源头节能） ①优先更换高能效产品：选购新电器时，选择 1级能效产品。例如，1级能效空调比3级能效省电约20%-30%。 ②冰箱管理 食物存放量保持在 80% 左右，避免过少或过满，定期除霜，保持冷凝器清洁，提升散热效率，冷藏室温度设为 4°C，冷冻室设为 -18°C，避免过低。 ③空调优化 制冷温度设定在 26°C，冬季制热设定在 18-20°C，每月清洗滤网，保持空气流通， 配合风扇使用，可提升体感夏季温度，减少空调负荷。 （2）优化使用习惯 ①减少待机功耗：电视、机顶盒、充电器等不用时彻底断电，或使用带开关插座，可减少 5%-10%的额外耗电。 ②合理使用大功率电器：洗衣机尽量满载运行，选择冷水洗涤模式； 微波炉加热食物比电炉/烤箱更高效，优先使用。 电饭煲煮好后及时拔掉电源，避免长时间保温；照明节能全面使用 LED灯具，比传统白炽灯节能80%以上。养成随手关灯习惯，利用自然光。 （3）定期维护与检查 ①定期清洁空调滤网、冰箱冷凝器、吸尘器滤芯，保持设备高效运行。 ②检查门窗密封性，减少空调/暖气流失。 通过实施以上节能方案，预计可降低家庭总用电量 15%-25%，月电费可节省 30-60元，同时减少碳排放，实现环保与经济双赢。 二、交流评价 对家中用电情况进行交流，对节能环保提出个人建议；拟定《个人低碳生活行为指南》，再与同学分享。 1.节能环保个人建议 （1）新购家电认准一级能效标识，比如空调、冰箱这类长期运行的设备，节能效果更明显。​ （2）避免“待机耗电”，睡前或出门前关闭路由器、机顶盒、热水器等设备的电源。 （3） 按需调节更高效​， 空调温度夏季设为26℃ 、冬季不高于20℃，每调高1℃夏季可省电6%-8%；使用时关闭门窗，搭配窗帘遮阳，减少冷热损耗。 （4）照明优先用LED灯，其耗电量仅为白炽灯的1/10，寿命却是其50倍；白天尽量利用自然光，减少开灯时长。 2.个人低碳生活行为指南 （1）出行选择：短途优先步行或骑行，中短途选公交、共享单车，减少私家车使用，每月少开1天车，可减少约8.4公斤碳排放。 （2）资源循环：做好垃圾分类，尤其是可回收物，例如：纸、塑料、金属等，1吨废纸回收可节省17棵树；购物自带布袋，替代一次性塑料袋，减少白色污染。 （3）饮食习惯：减少外卖点餐频率，自带餐具用餐；每周吃1-2次素食，简单调整饮食结构即可助力低碳。 在老师引导下学生讨论任务一，了解“地球一小时”活动的发展历程 学生根据自己调查结果说一说自家的用电情况，以及一个月的电费 学生畅所语言说一说自己节能方案 学生交流讨论对家中用电情况进行交流，对节能环保提出个人建议 让学生参与实践活动关注每年的活动主题及环保建议。 锻炼学生的实际观察，总结能力 锻炼学生的逻辑思维能力和语言表达能力 培养学生的节约用电的行为规范和节能环保的意识。 课堂练习 1. 直接测量消耗电能的多少可以用（　　） A. 电流表 B. 电压表 C. 电能表 D. 滑动变阻器 答案：C 解析：电流表：用于测量电路中的电流大小，但不能直接测量电能的消耗。 电压表：用于测量电路中的电压大小，但也不能直接测量电能的消耗。 电能表：专门用于测量电能的消耗，通常安装在电路中以记录一段时间内消耗的电能总量。 滑动变阻器：用于调节电路中的电阻，但不用于测量电能的消耗。 2. 下列用电器中，额定功率可能为 800 W 的是（　　）。 A.电脑 B. 电饭锅 C. 电灯 D. 电冰箱 答案：B 解析：A、笔记本电脑的功率约为70W，故B不符合题意； 家庭电扇的功率大约为60W，故A不符合题意； B、电饭锅的功率大约是800W左右，故D符合题意、 C、台灯电功率大40W，故C不符合题意； D、电冰箱的电功率约为90~200W。 3. 把“220 V 60 W”和“220 V 40 W”的两盏灯串联在 220 V 的电路中，两盏灯都比正常发光时暗，这是因为每盏灯的（　　）。 A. 额定电压都变小 B. 额定电压都小于它的实际电压 C. 额定功率都变小 D. 实际功率都小于额定功率 答案：D A、额定电压是指灯泡正常工作时的电压，额定电压是不会变小的，故A错误； B、由于串联电阻具有分压作用，故实际电压都小于它的额定电压，而不是额定电压小于实际电压，故B错误； C、额定功率是指灯泡正常工作时的电流，是不会变小的，故C错误； D、由于串联电阻具有分压作用，两灯均达不到额定电压，故功率达不到额定功率，实际功率小，所以灯变暗，故D正确． 4. 通电后电炉丝很热，而连接电炉丝的铜导线却不太热，这是因为（　　）。 A. 电炉丝中有电流的热效应，而铜导线中没有电流的热效应 B. 通过电炉丝的电流大，而通过铜导线的电流小 C. 电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多 D. 上述三种原因都起作用 答案：C 电炉丝和铜导线串联在电路中，通过它们的电流相等，通电时间也相同。电炉丝的电阻比铜导线的电阻大得多，根据焦耳定律 Q=I2RtQ=I2Rt ，电炉丝产生的热量远大于铜导线，因此电炉丝热得发红，而铜导线却不太热。 故选：C。 5. 一床电热毯和一个电扇上都标有“220 V 60 W”字样，当它们正常工作相同的时间，则电流通过电热毯和电扇产生的热量是（　　）。 A.电热毯多 B. 电扇多 C. 一样多 D. 无法判断 电热毯将电能几乎全部转化为热量，而电风扇将大部分电能转化为其他形式的能量，只有少量电能转化为热量。因此，正常工作相同的时间内，电热毯产生的热量最多。 6. 一个标有“220 V 100 W”的电热器，当通过它的电流为 0.5 A 时，它的实际功率（　　）。 A. 大于额定功率 B. 等于额定功率 C. 小于额定功率 D. 条件不足，无法判断 答案：A 解析：由电热器的铭牌可知额定电压和额定功率，根据R=求出电热器的电阻；再根据P=I2R求出通过它的电流是0.5A时电热器的实际功率 ∵P=UI=， ∴电热器的电阻为： R= ==484Ω， 通过它的电流是0.5A时电热器的实际功率为： P′=（I′）2R=（0.5A）2×484Ω=121W＞100W． 故选A． 7. 下列说法中符合事实的是（　　）。 A. 一盏 100 W 的白炽灯正常发光 1 h，消耗 1 kW·h 的电能 B. 常用的测电笔就是用来测量家庭电路电压值的工具 C. 当白炽灯两端电压为 2 V 时，流过的电流是 0.2 A，则灯泡电阻是 10 Ω D. 为了安全用电，洗衣机等家用电器的金属外壳必须与大地保持绝缘。 答案：C 解析：A、一只100W的白炽灯正常发光1h，消耗的电能W=Pt=0.1kW×1h=0.1kW·h，不是1kW·h，故A错误； B、测电笔是判断火线与零线的工具，测电笔不能测电压，故B错误； C、根据欧姆定律 ：R===10 Ω ​故C正确； D、为了安全用电，洗衣机等家用电器金属外壳要接地，故D错误； 8.* 由两根电热丝 R1 和 R2 组成的加热器，R1 = 2R2。若用只有 R1 接入电路的挡位烧开一壶水，所用时间为 t；那么用 R1 和 R2 并联接入电路的挡位烧开同一壶水，所用时间为 ____________。（不计热量损失）。 答案：t 烧开同一壶水所需热量相同，设为Q吸，不计热损失，单独用R1对一壶水加热时，Q吸=I2R1t= 若将这两根电热丝并联接入电路，则电路总电阻：R并==烧开同一壶水所需热量相同，则所用的时间：t并==t 11.* 在（a）所示的电路中，电源电压为 6 V 恒定不变，滑动变阻器 R2 的最大阻值是 20 Ω。闭合开关，滑动变阻器的电功率 P 随其接入电路的阻值 R 变化的图像如图 （b）所示，则R1=________Ω；当滑片 P 移至最右端时，电流表的示数为 _________A，此时连续通电10s，电流通过 R1 产生的热量是_________ J。 答案：(1)10 (2) 0.2 (3) 4 解析：由图象可知，滑动变阻器接入电路中的电阻为R2=10Ω时滑动变阻器消耗的电功率最大，电功率P=“0.9W,”由P=I2R可得,电路中的电流: 1===0.3A由I=，可得，电路中的总电阻，R==20Ω 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，R1=R - R2=20Ω-10Ω= 10Ω (2)当滑片P滑至最右端时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电路中的电流: I' ===0.2A通电10s电流通过R1产生的热量: Q1= (I') 2R1t= (0.2A) 2×10×10s=4J 学生练习 巩固本节的知识 课堂小结 一、活动方案 任务一：“地球一小时”活动的发展历程，关注每年的活动主题及环保建议。 1.“地球一小时”活动的发展历程 2.近几年的活动主题及环保建议 任务二：设计节能方案。 1.主要家用电器功率调查；2.月度电费估算；3.节能方案设计 二、交流评价 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解 板书 设计一个节能方案 一、活动方案 任务一：“地球一小时”活动的发展历程，关注每年的活动主题及环保建议。 任务二：设计节能方案。 二、交流评价 对照板书回顾 夯实本节基础 课外拓展 /课外阅读内容 《低碳生活：从理念到实践》：解析光伏储能、碳排放监测等技术原理，配套家庭碳足迹计算案例，深化学科融合认知。 特色资源分析和技术手段说明 建立“节能案例库”：收集学生创作的节能方案、能耗调研报告，形成可复用的校本教材。 打造“碳足迹档案”：依托智慧平台记录校园及学生家庭的能耗数据，生成可视化成长曲线。 教学反思 本节课通过引导学生参与节能方案设计，增强了他们的实践能力和环保意识。学生积极性较高，能结合生活实际提出合理建议。但部分学生对节能原理理解不够深入，今后教学中应增加相关科学知识讲解，并通过实际数据展示节能效果，提升教育实效。同时，应加强家校联动，将节能行动延伸到家庭生活中。 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $