第3节 跨学科实践:为节约能源设计方案
项目主题 为节约能源设计方案 活动时间 年 月 日
活动地点 参加人员
【知识准备】
1. 我们生活中使用的能源主要有天然气、液化石油气、、煤等,在这些能源中,属于一次能源,属于二次能源;属于不可再生能源。
2. 电能是我们经常使用的能源,现代社会离不开电能,是因为电能。
3. 人们是在能量的或的过程中利用能量的,由于能量的使用过程是有性、的,所以能量的利用是有条件的,我们所能利用的能源是有限的。因此,要注意节约能源。
4. 太阳能属于(选填“不可再生能源”或“可再生能源”)。目前直接利用太阳能的方式主要有两种:一种是用把水加热,另一种是用把太阳能转化为电能。
【项目实施】
1. 调查家中能源的使用情况
通过查看、问询等方式,统计自己家中能源的使用情况,并在表格中填写相关信息。
表一:能源使用情况统计表
| 能源用途 | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 能源名称 | 天然气 | 电 | 汽油 | …… |
| 能源类型 | | | | |
| 消耗量(年) | | | | |
| 分析 | 家庭消耗能源的主要方面有:
家庭消耗能源比较多的方面是: |
2. 选取优化对象与确定改进方法
根据调查结果,思考家中在哪些方面的能源使用可以优化,其中又有哪些是要优化改进的。
(1)新能源替代方面:。
(2)提高现有能源的使用效率方面:。
(3)优化家庭用车方面:。
(4)节约能源使用方面:。
(5)………
续表
3. 制订与检验设计方案
方案一:为房屋加装保温层
(1)明确思路。选择保温能力比较强的材料将房间“包裹”起来,以此减少房屋内部与外界的热交换。
(2)选取材料。根据材料的热导率、环保性、价格、耐火性,以及是否容易安装等方面进行评估,并填写在下表中。然后,从中选出为房屋加装保温层所用的材料。
表二:对不同材料的评估表
| 材料名称 | 热导率 | 环保性 | 价格 | 耐火性 | 易安装程度 | …… |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 材料1 | | | | | | |
| 材料2 | | | | | | |
| 材料3 | | | | | | |
| …… | | | | | | |
(3)确定方案。选定保温材料后,从安装部位、保温材料的规格、安装保温材料的尺寸、门窗的保温处理方式,以及其他方面设计方案。
表三:房屋保温的设计方案
| 安装位置 | 安装尺寸 | 所需材料 | 处理方式 | 备注 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 外墙1 | | | | |
| 外墙2 | | | | |
| 窗户1 | | | | |
| 窗户2 | | | | |
| 窗户3 | | | | |
| 入户门 | | | | |
| …… | | | | |
(4)制作模型与测试。
在真正实施设计方案前,需要制作一个简易模型来模拟我们的家,通过测试来检验方案是否有效,并提出优化建议。
你制作模型的想法是:。
你检验模型保温效果的方案是:。
续表
方案二:为家庭用车提供建议
(1)调查目前市场上的新能源汽车的种类和特点。
表四:新能源汽车调查表

(2)调查新能源汽车是否满足家庭日常使用需要。
选取纯电动汽车作为分析对象,调查分析纯电动汽车作为家庭用车是否能满足日常使用需要。
表五:纯电动汽车代替传统燃油汽车可行性调查表

(3)拓展思考。
①促进新能源汽车发展的因素有哪些?
②从能源安全的角度看,使用新能源汽车的意义是什么?
展示交流 组织辩论会或论坛,对制订的方案进行交流讨论,找出方案的不足和改进办法,进一步优化方案
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1. 电能 煤、天然气 液化石油气、电能 天然气、液化石油气、煤
2. 便于输送和转化
3. 转化 转移 方向 不可逆
4. 可再生能源 集热器 太阳能电池
1. 根据家中能源的使用情况填写
2. 结合家中具体情况填写
3. 方案一:结合方案设计制定情况填写
方案二:根据调查情况具体填写

【分析】
本题分为知识准备和项目实施两个模块，知识准备模块考查能源相关核心概念，解题时需先明确能源分类标准（一次/二次能源、可再生/不可再生能源）、电能特点、能量转化与转移特性、太阳能利用方式等基础知识点；项目实施模块为开放性实践任务，需结合家庭实际完成能源调查、节能方案设计，核心是将物理能源知识应用于生活节能，解题时先回忆基础概念，再结合实际填写开放性内容。
【解析】
1. 生活中常见能源有天然气、液化石油气、电能、煤等；一次能源是直接从自然界获取的，故煤、天然气属于一次能源；二次能源是由一次能源加工转换而来，故液化石油气、电能属于二次能源；不可再生能源是短期内无法再生的化石能源，故天然气、液化石油气、煤属于不可再生能源。
2. 电能便于输送和转化，因此现代社会广泛使用。
3. 人们在能量的转化或转移过程中利用能量；能量的使用具有方向性、不可逆性，因此需节约能源。
4. 太阳能属于可再生能源；直接利用太阳能的方式：用集热器加热水，用太阳能电池转化为电能。
项目实施部分为开放性任务，需根据家庭实际情况调查、填写相关内容。
【答案】
1. 电能；煤、天然气；液化石油气、电能；天然气、液化石油气、煤
2. 便于输送和转化
3. 转化；转移；方向；不可逆
4. 可再生能源；集热器；太阳能电池
1. 根据家中能源的使用情况填写
2. 结合家中具体情况填写
3. 方案一:结合方案设计制定情况填写；方案二:根据调查情况具体填写
【知识点】
能源的分类、能量的转化与转移、太阳能的利用
【点评】
本题为跨学科实践题，融合物理能源知识与生活实际应用，既考查基础概念掌握，又培养学生实践调查能力和节能意识，符合新课标跨学科实践要求。
【难度系数】
0.6