18.3 跨学科实践：为家庭节约用电提建议（培优教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

人教版 九年级全一册 18.3 跨学科实践： 为家庭节约用电提建议 第十八章 电功率 学习目标 物理观念 经历调查家庭用电情况的过程，能应用电功、电功率的知识，为家庭节约用电提建议。 科学思维 能对家庭用电情况进行分析并提出自己的见解，发展分析推理能力。 科学探究 在实践活动中能与他人协作，经历信息收集、建议提出、交流评估等过程，提升合作学习的意识。 科学态度 与责任 通过实施家庭节电建议，增强节约用电的意识。 重点难点 重点 结合W=Pt公式分析家庭用电规律，提出科学节电建议。 难点 指导学生完成家庭用电实测，将节电方案落地并评估实际效果。 学习内容 1. 项目提出 2. 项目分析 3. 项目实施 4. 展示交流 5. 课堂小结 6. 练习与应用 7. 提升训练 一、项目提出 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 一、项目提出 我们都知道，电能在日常生活中的单位是kW·h（度）。 想一想： 1度电的作用有哪些？ 洗衣机工作约3h 笔记本工作约30h 白炽灯、日光灯工作约25h 一、项目提出 壁挂式空调工作约0.5h 电烤箱工作约1h 电饭煲工作约1.5h 1度电的作用 一、项目提出 灌溉农田约330m2 采煤约100kg 炼钢约1.6kg 1度电的作用 一、项目提出 电能是生产生活中所需要的重要能源，我们要从身边的点点滴滴做起，注意节约用电。你的家中有没有浪费电的现象？请你了解家中的用电情况并提出节约用电的建议。 二、项目分析 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 二、项目分析 要节约用电，首先要了解家中用电情况，然后才能提出有针对性的建议。 具体任务如下： 1. 调查家中的用电情况。 2. 了解用电器的耗电情况。 3. 提出节约用电的建议。 4. 评估采纳节电建议后的效果。 三、项目实施 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 三、项目实施 任务1：调查家中的用电情况 方案1：通过电能表计算家中一段时间内消耗的电能 方案2：通过上网等手段从电网公司直接了解 家中一段时间内消耗的电能 三、项目实施 1 个月消耗的电能： W耗＝W末-W初 ＝5647.8kW·h－5546.7kW·h ＝101.1kW·h 方案 1：通过电能表测量家中一段时间内消耗的电能。 三、项目实施 方案2：通过上网等手段从电网公司 直接了解家中一段时间内消耗的电能。 三、项目实施 家中用电情况统计表（参考） 位置 用电器 总功率/W 名称 额定功率/W 数量 客厅 电视机 200 1 2560 空调 2200 1 电灯 40 4 厨房 餐厅 卧房 卫生间 阳台 三、项目实施 分析讨论：家庭中哪些用电器的耗电量较大？算一算你家哪件电器是“耗电冠军”？ 方案（1）： 通过查阅用电器的铭牌或说明书，了解用电器的额定功率，再结合它们的工作时间，计算出它一天消耗的电能。 任务2：了解用电器的耗电情况 三、项目实施 用电器 电功率/W 用电器 电功率/W 用电器 电功率/W 空调 1 000~3000 电磁炉 800 ~2200 吹风机 1 000~2300 电暖气 800~2500 电饭煲 500 ~1500 电视机 100~250 洗衣机 500~1000 电热水壶 1 500~1800 笔记本电脑 40~50 电热水器 1 500~3000 抽油烟机 140 台式电脑 200 ~300 电风扇 30~100 电冰箱 70~250 手机充电器 45~110 常见家用电器的额定电功率 三、项目实施 用电器 功率/W 工作状态 日均使用时长/h 周耗电量/kW·h 电热水器 2 000 正常工作 1 电饭煲 800 正常工作 1 洗衣机 500 正常工作 0.5 电视 200 正常工作 5 电冰箱 100 正常工作 15 小明家部分用电器使用情况如下： 14 5.6 1.75 10.5 7.0 冰箱一般工作25 min，停15 min W= 电冰箱电功率虽然较低，但长期处于通电运行状态，压缩机间歇工作，累计使用时间长。 为什么冰箱电功率低但总耗电较高？ 三、项目实施 方案（2）： 利用电力监测仪直接测量用电器在不同工作状态下的实际功率和一天消耗的电能。 电力监测仪的使用： ①将与家庭电路中插座相匹配的电力监测仪插入插座中； ②将用电器的插头插入电力监测仪的插座中； ③通过上、下键调节出要测量参数的界面。（如实际功率、使用时间、消耗电能等） 测量消耗的电能 三、项目实施 ④使用电力监测仪时，需要注意其能测量的最大电流和最大功率。如果所接用电器的功率超过电力监测仪能测量的最大功率，仪器可能会被损坏，甚至引发火灾。 常见的电力监测仪能测量的最大电流为10A或16A。如果要测量空调等大功率用电器，就应选择16A的电力监测仪进行测量。 家用电力监测仪 三、项目实施 消耗电能 W＝0.02 kW·h 台灯正常工作 实际功率 P＝8 W 使用时间 t＝2.5 h 　　电力监测仪的使用： 三、项目实施 视频——《用电力监测仪测量电热水壶烧水时的耗电量》 结论：将一壶1.7 L的水烧开，耗电约0.2kW·h 三、项目实施 任务3：提出节约用电建议 可探究的节电问题： （1）电视机在待机状态时也会消耗电能吗？ （2）电饭锅分别在煮饭模式和保温模式下工作1小时会消耗多少度电？ （3）用冰箱保存食物，在不影响保鲜功能的前提下，冷藏室处于哪个挡位更省电？ （4）空调在制热模式下，处于不同温度的耗电情况如何？怎样设置温度更省电？ （5）其他节电问题…… 三、项目实施 （1）用电器待机状态耗电情况 想一想：用电器在待机状态下是否耗电？哪些用电器在待机状态下耗电量最大？ 机顶盒 结论：机顶盒待机状态下耗电量最大. 三、项目实施 若机顶盒24小时待机，一个月待机状态下约耗电7.4 kW·h，若全班50个家庭都有机顶盒待机，一年浪费的电能可供教室空调（2000W）开多久？ t = =2220 h=92.5 天 一年浪费的电能可供教室空调（2000W）开92.5 天。 三、项目实施 总结： 家电待机耗电量比较大的设备主要集中在以下三类： ③机顶盒 机顶盒待机功率中位数8瓦，最大可达30瓦。若每天待机16小时，年耗电量约50~150度。 ‌ ②电热水器 60升一级能效机型24小时保温补热约耗电1度，每月耗电量约30度。建议隔日使用可拔掉插头，每月可省30度电。 ‌ ①电视机 电视待机功率约3~5瓦。若每天待机16小时，电视年耗电量约30度。 ‌ 三、项目实施 （2）探究电饭锅在煮饭模式和保温模式下工作1小时分别消耗多少度电？ 实验器材：电力监测仪、电饭锅。 实验步骤： ①将电力监测仪插入家庭电路的插座中，电量调零； ②将电饭锅设置为煮饭模式工作1小时，测量并记录消耗的电能； ③将电饭锅设置为保温模式工作1小时，测量并记录消耗的电能。 三、项目实施 　　①将电力监测仪插入家庭电路的插座中，电量调零； 三、项目实施 　　②将电饭锅设置为煮饭模式工作1小时，测量并记录消耗的电能； W煮饭＝0.15 kW·h 三、项目实施 W保温＝0.01 kW·h ③将电饭锅设置为保温模式工作1小时，测量并记录消耗的电能。 三、项目实施 实验结论： 电饭锅在保温模式下也会消耗电能。饭煮熟一段时间后应及时断电，减少保温耗电。 三、项目实施 （3）关于用电器的能效等级 能效等级是表示家用电器产品能效高低的一种分级方法。其中1级耗能最低，最省电，能效等级最高。在实际生活中，可以选购能效等级更高的用电器。 三、项目实施 ①节约用电原理分析 （4）节约用电建议 根据调查结果，从用电器的使用时长、使用状态等角度，总结一些节约用电的建议。 W=Pt 节电途径 减小功率P 换高效设备 缩短时间t 减少无效使用 三、项目实施 ②节约用电建议 习惯优化类（缩短用电器工作时间t） 例如，使用空调时注意温度的设定：夏季≥26℃，冬季≤20℃。关电源、减少待机时间。 设备升级类（降低功率P） 例如，白炽灯→LED灯。选用一级能效电器（如变频空调）。 智能管理类（减少无效能耗） 使用定时插座控制用电器工作时间。 远程断电，例如，离家时使用手机的APP 可以关闭忘记断电的电器。 根据调查结果，从用电器的使用时长、使用状态等角度，总结一些节约用电的建议. 三、项目实施 （5）根据你家的用电情况，回答下列问题： ①我采取的节电建议是：__________________。 在我家实施节电措施前，一周的时间内耗电为：_______kW·h；实施节电措施后，一周的时间内耗电为：_______kW·h；比采取节电措施前消耗的电能 _______（“减少”或“未减少”）。若减少，比采取节电措施前减少_______ kW·h。 ②在实施节电建议的过程中，我遇到的问题是：__________。解决问题的方法是：______________________。 三、项目实施 （1）根据任务3中的节电建议，预测一周节电量: 如：①夏季空调制冷工作时，若设定温度调高1℃，则室温能更快达标，可减少压缩机运行时间。预测一周节电量（取Δt≈0.3h/日，P空调=2kW）： ΔW=P空调×Δt×7= 2kW×0.3h×7=4.2kW·h ②把额定功率60W的白炽灯换为8W的LED灯，预测一周节电量（取t≈8h/日）： ΔW=（P白炽-PLED）×t =（ 0.06kW- 0.008kW ）×8h×7=2.9kW·h （2）一周后对比电表数据验证效果 有条件时，可以对比实施前后电能表读数，计算实际节电量。 任务4：评估节电建议的效果 四、展示交流 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 四、展示交流 把家中的用电情况、节电建议以及实施效果整理后分享给其他同学，看看哪些同学的节电措施更全面、更有效。 汇总同学们的发现、改进建议，形成一份综合性的研究报告，共同为家庭提供实用的节电建议。 四、展示交流 评估内容 自评 互评 师评 能提出调查家中用电情况的方案并进行交流。 能针对一个节电问题进行深入探究，设计实验、进行实验、拍照记录、整理数据、分析数据、得出结论，并进行展示交流。 能根据研究结果提出合理的节电建议。 能实施节电建议，并评估节电建议的效果。 汇报评价表 　　从以下角度对汇报进行评估（★★★为优秀，★★为优良，★为一般） 五、课堂总结 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 了解家中的用电情况并提出节约用电的建议. ①调查家中的用电情况. ②了解用电器的耗电情况. ③提出节约用电的建议. ④评估采纳节电建议后的效果. ①调查家中的用电情况. ②了解用电器的耗电情况.   ③提出节电建议. ④评估节电建议的效果. 五、课堂总结 为家庭节约用电提建议 项目实施 项目分析 项目提出 展示交流 六、提升训练 第3节 跨学科实践：为家庭节约用电提建议 六、提升训练 1．节约用电，人人有责。不要小看1度电，1度电可供额定功率20W的照明灯连续正常工作（ ） A．0.05h B．20h C．50h D．2000h C 【解析】 1度电＝1kW·h，正常工作时P＝P额＝20W＝0.02kW 可供额定功率20W的照明灯连续正常工作的时间为 故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 六、提升训练 2．下面是小邯“为家庭节约用电提出的建议”。下列建议中不宜采用的是（ ） A．出门时应注意随手关灯 B．空调制冷时，设定温度不应太低 C．将可调光台灯始终在最暗亮度下使用 D．电热水器长时间不使用时，应关闭电源 C 六、提升训练 【解析】A．出门随手关灯，避免无人状态下的电能浪费，是合理的节能建议，故A不符合题意； B．空调制冷设定温度过低，会让空调持续高负荷工作，消耗更多电能，设定温度不太低既满足降温需求又能省电，是合理建议，故B不符合题意； C．可调光台灯需要满足正常的照明需求，始终在最暗亮度下使用，光线不足会损害视力，虽然省电但影响正常使用，不宜采用，故C符合题意； D．电热水器长时间不用时关闭电源，可以避免持续保温消耗多余电能，是合理的节能建议，故D不符合题意。 故选C。 六、提升训练 3．小明在学习了《为家庭节约用电提建议》后，查询了家里用电器的待机功率，如下表。 小明家的用电器平均每天按待机20h，参考表中数据，每天待机浪费的电能是________kW·h，另外小明还发现，60W的白炽灯的亮度和20W的节能灯的亮度相当。本着“节约用电，从我做起”，小明决定采取两条措施来节约用电：①________，②________。 及时关闭电器电源 用节能灯代替白炽灯 家用电器 电视机 洗衣机 空调 电脑 数量/台 1 1 4 1 待机功率W/台 10 2 3 10 0.68 六、提升训练 【解析】由表格数据可知，小明家用电器总待机功率为 每天待机浪费的电能是 根据题中待机功耗数据，待机状态会持续消耗电能，因此减少待机时间可节约用电。所以采取的措施为：在不使用用电器时，及时关闭电器电源。 题中提到60W白炽灯与20W节能灯亮度相当，说明节能灯效率更高，相同时间消耗的电能更少。所以采取的措施为：用节能灯代替白炽灯。 六、提升训练 4．我校要求全体师生必须养成节约用电的好习惯，教室里有四组开关，每个开关控制3盏灯，开关与这3个灯要____连接，如果每个灯的规格是“220V 40W”，升旗仪式40min教室里12盏灯全部亮，那么我们在外面升旗仪式时我校36个班将浪费______元的电费（单价：0.5元/度）。 串联 5.76 六、提升训练 【解析】开关与所控制的元件要串联使用，故开关要与这3盏灯串联连接。 如果每个灯的规格是“220V 40W”，每个教室里12盏灯，则36个班的总功率P=36×12×40W=17.28kW 升旗仪式40min教室里12盏灯全部亮，那么我们在外面升旗仪式时我校36个班将浪费电能为 W=Pt=17.28kW×（40/60）h=11.52kW·h=11.52度 所需电费为n=11.52度×0.5元/度=5.76元 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $