22.3 跨学科实践：为节约能源设计方案 教学设计 2025-2026学年物理九年级全一册 人教版.docxVIP

第3节跨学科实践：为节约能源设计方案

1.物理观念：经历为节约能源设计方案的过程，能应用所学热学、能量等知识，从节能环保的角度优化家庭能源的使用。

2.科学思维：在实践活动中，尝试运用能源相关知识分析家庭能源利用的情况，对家庭能源利用优化方案的有效性和可行性提出自己的见解，具有质疑创新的意识，培养科学论证能力。

3.科学探究：在为节约能源设计方案的过程中，收集信息、分析问题、提出设想，能表述自己的观点，与他人协作完成方案设计，能自我反思和听取他人意见，具有与他人合作的能力。

4.科学态度与责任：在方案设计、讨论交流和展示活动中，提高合作学习能力，既坚持原则，又能与他人分享、合作，具有保护环境、节约能源、促进可持续发展的责任感。

1.教学重点：调查家中能源使用情况，设计出科学合理且可操作的节能方案，并进行有效测试与评估。

2.教学难点：从多学科角度综合分析节能方案的有效性和可行性，提出创新性的节能措施。

通过前面的学习，我们了解到能源问题对环境和社会发展的重要影响。人们在生产生活中都会使用各种能源。你在生活中都遇到过哪些浪费能源、污染环境的问题？家庭是能源消耗的重要场所，想为节能和环保作出贡献，我们可以先从优化自己家中能源的使用入手。

任务一调查家中能源的使用情况

教师活动

学生活动

[布置问题]

1.家庭中都使用了哪些能源，用于哪些方面？

2.如何收集家庭能源消耗数据？

3.如何分析家庭能源使用数据，找出能源浪费的环节？

4.根据调查结果，分析家中哪些方面的能源使用可以优化，哪些需要优先改进？

[引导展示]请学生以小组合作的方式调查家中能源的用途、类型，通过电能表、水表、燃气表的读数等多种途径，了解并计算一年内家中的能源消耗量，派代表在课堂上表达交流。

[提问]从同学们的调查结果来看，有的家庭用天然气供暖，有的家庭用电来供暖，我们如何得知一个月的供暖能源消耗量？

[提问]结合本地居民天然气价格和居民生活用电电价表，根据估算出的每月用气量和用电量，大家尝试算一下平均一个月在供暖上的经济支出大约是多少？

思考、讨论交流。

[展示]家中能源使用情况

学生1：

学生2：

[讨论回答]

学生1：利用天然气供暖，可以通过燃气表、账单等查询估算供暖能耗情况。

学生2：空调供暖主要使用的是电能。每年12月至次年的2月需要供暖，根据电能表或用电账单，查询这几月的电费账单对比不需要供暖的月份（如3月至5月），多出来的部分就是供暖的消耗了。

[小组交流讨论，回答]根据预估的数据计算大致的费用金额。

任务二选取优化对象与确定改进方法

教师活动

学生活动

[提问]根据我们前面的调查结果和分析，请大家思考一下家中在哪些方面的能源使用可以优化？哪些是要优先改进的？

[提问]同学们提出了许多可供选取的优化对象和方法，有同学提到了改变供暖方式和为房屋加装保温层，从两种不同的角度来改善能耗情况。请同学们结合你调查的供暖方式的能效及耗能情况，说一说该供暖方式的优缺点。

[补充归纳]

空调：初期安装成本高，但能效比优势显著，适合长时间、大面积取暖。

电暖器：设备价格低，适合小空间或局部加热，持续使用电费高。

地暖或暖气片：低温地区，避免依赖空调的电辅热。

由此可见，供暖方式的选择需因地区、因家庭环境、因需求而异。

[提问]除了改变供暖方式外，还有为房屋加装保温层的方案，我们怎样来验证这一方案的改善效果呢？

[小组交流讨论，回答]在能源使用方面：在家中使用太阳能等新能源；利用技术手段来提高现有能源的使用效率；用新能源汽车取代家中的传统燃油车……

在设备升级方面：更换LED灯具、将老旧电器替换为具备节能认证的智能产品……

在行为习惯方面：将热水器温度设定在40～45℃，既能满足日常需求，又能减少燃气消耗；养成随手关闭待机电器、合理设置空调温度等习惯……

在出行方面：尽量选择公共交通，减少私家车使用频率，或拼车出行降低燃油消耗。在家居改造方面：改善供暖方式或给房屋加装保温层，增强房屋保温隔热性能，降低空调和取暖设备的运行时长。

[讨论回答]

学生1：空调供暖，空调通过热泵技术将室外的热转移到室内，而非直接将电能转化为内能，能效比可达5∶1。一台1.5匹的变频空调制热功率约为1250W，工作1h产生的热量约为1.8×107J。

优点：长时间运行更省电，适合大面积房间整体升温；缺点：低温环境下，热泵效率下降，需开启电辅热，能效显著降低。

学生2：电暖器供暖，电暖器通过电阻丝或导热油直接将电能转化为内能，能效比1∶1。一台2000W的电暖器，工作1h产生热量约为7.2×106J。

优点：局部快速加热，适合小空间或短时间使用；缺点：长时间使用耗电量高，且温度分布不均匀。

思考、讨论。

任务三制订与检验设计方案

教师活动

学生活动

[提问]热量能自发地从高温物体传递到低温物