第十七章 实践：设计一个节能方案 教案 沪科版（2024）九年级全一册

实践：设计一个节能方案
物理观念：
1．知道电能的单位是焦耳(J)和千瓦时(kW·h)，并能进行单位换算。
2．理解电功率的概念；知道电功率是表示消耗电能快慢的物理量；会用电功率的公式进行简单的计算。
3．理解影响家庭消耗电能多少的因素，巩固学过的电功、电功率、额定功率等知识。
4．认识伴随大量能源消耗所产生的环境问题；二氧化碳大量产生加剧了地球的温室效应。
5．会用电功率的公式P＝和P＝UI进行简单的计算。
6．通过调查家中的用电情况，了解用电器的耗电情况等活动，培养学生节约用电、合理用电的意识。
科学思维：
1．通过对实际例子的分析和讨论，培养学生逻辑推理和解决问题的能力，使其能够根据已知条件合理选择电功率公式进行计算。
2．引导学生运用控制变量法分析问题，理解电功率与电能、时间、电压、电流等物理量之间的关系，提高学生的科学思维能力。
科学探究：
1．通过实验探究，让学生体验科学探究的过程，了解电功率测量的基本原理和方法，培养学生的实验操作能力和数据处理能力。
2．鼓励学生在实验过程中发现问题、提出问题，并尝试通过合作探究解决问题，提高学生的科学探究能力和团队协作能力。
科学态度与责任：
1．培养学生对物理现象的好奇心和探究欲，激发学生学习物理的兴趣和热情。
2．让学生体会物理知识在日常生活中的广泛应用，感受物理与生活的紧密联系，提高学生学以致用的能力。
3．通过调查家用电器的电功率、计算电费等，培养学生的节约用电、合理用电的意识和社会责任感。
重点：
1．理解电功率的定义、单位及其公式，并能熟练运用公式进行计算。
2．应用电能表测量用电器消耗的电能，调查家庭电器用电情况。
3．根据调查结果，从用电器的使用时长、使用状态等总结一些节约用电的建议。
难点：
1．理解电功率的物理意义，即电能转化为其他形式能量的快慢，以及它与电能、时间、电压、电流等物理量之间的关系。
2．运用电功率公式解决实际问题，尤其是涉及多个物理量变化的复杂情况，如灯泡在不同电压下的实际功率计算等。
3．理解用电器在不同电压下工作时，额定功率和实际功率的变化规律。
4．学生自主跨学科实践，实践过程的设计，实践内容的实施，对实践数据准确的计算和分析，通过调查研究和查阅资料对实践过程的总结和评价，并形成节约用电的建议报告。
一、新课导入
“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1 kW·h电可以做什么吗？下面大家一起对这个问题进行调查研究，设计一个节能方案。
二、活动方案
任务一　查阅并整理资料
【思考】了解“地球一小时”活动的发展历程。
【提示】
2007年3月31日，首届“地球一小时”活动在澳洲悉尼举行，吸引了超过220万户的家庭和企业参与，共同表达对气候变化的关注。
2008年3月29日，“地球一小时”活动推广至世界各地，共有35个国家和近400个城市加入。金门桥、罗马竞技场等知名地标也纷纷熄灯。
2009年3月28日，“地球一小时”活动创造了新的纪录，成为全球最大型的集体环保行动。
2010年3月27日，该活动在哥本哈根气候大会后三个月举行，进一步强化了其作为推动可持续发展在未来国际平台的地位。
2011年3月26日，“地球一小时”的标志从60变为60＋，提醒人们在熄灯之外还能做出更多贡献。
2012年3月27日，WWF俄罗斯分会利用“地球一小时”的机会，成功推动立法保护海洋免受石油污染。
2013年3月23日，阿根廷的非牟利组织通过“地球一小时”活动动员市民，支持建立该国最大的海洋保护区。
2014年3月29日，“地球一小时”活动促使厄瓜多尔的加拉帕戈斯群岛通过法例，成为该国首个禁止使用即弃塑胶购物袋和发泡胶包装的地区。
2015年3月28日，超过162个国家和地区、7 000座城市的数亿名支持者一同熄灭不必要的灯，以实际行动扭转气候变化。
2016年3月19日，全球178个国家和地区、超过350个著名的地标性建筑通过熄灯一小时来表达对全球最紧迫的环境问题的关注。
2017年3月25日，全球4 000多个城市参与了“地球一小时”接力活动。
2018年3月24日，“开启我的60＋生活”地球一小时北京主场落地活动在鸟巢文化中心举行，倡导人们关注海洋保护和减塑行动。
2019年3月30日，活动提倡家庭及商家关上不必要的电灯及耗电产品一小时，以此来向应对气候变化行动表示支持。
2020年3月28日，各地区倡导家庭及商界用户关上不必要的电灯及耗电产品一小时。
2021年3月27日，活动在全球开展，熄灭灯光，关灯一小时，向全世界发出“紧急行动，应对气候变化”的倡议，全球许多个城市、许多人参与活动，政府、企业、社区积极加入。
2022年3月26日，全球192个国家和地区的众多地标性建筑熄灯一小时，活动配合联合国《生物多样性公约》，推广生物多样性保护理念。
2023年3月25日，呼吁加大应对气候、保护自然的行动力度。首次向全球发出倡议，呼吁个人、社区、企业和政府在每年三月最后一个星期六的晚上20：30熄灯一小时，以表达对气候变化问题的关注和支持。
2024年3月23日，活动强调通过个人、社区及社会各界的共同行动，凝聚环保力量，推动自然保护与低碳发展。
2025年3月22日，全球许多企业和社区也通过关闭不必要的照明灯和耗电产品来支持这一环保行动。
【思考】调查“地球一小时”活动历年主题。
【提示】
2012年主题：每个人心中都有位环保家
2013年主题：我做绿V客，环保七选一，每周一起来
2014年主题：蓝天自造
2015年主题：能见蔚蓝
2016年主题：“为”蓝生活
2017年主题：蓝色“WE”来
2018年主题：开启我的60＋生活
2019年主题：与自然共生
2020年主题：以生命之名，为地球发声
2021年主题：为地球发声，与自然共生
2022年主题：行动！共创未来
2023年主题：为地球献出一小时
2024年主题：为地球献出一小时
2025年主题：关上灯，点亮希望，各展所长，为地球献出一小时
“地球一小时”活动的主题随着每年而变化，强调不同的环保信息和行动呼吁。例如，2024年和2023年的主题是“为地球献出一小时”，呼吁人们为地球做出贡献。而2021年的主题是“为地球发声，与自然共生”，强调人与自然和谐共生的重要性。
“地球一小时”活动旨在唤起公众对地球保护的重视，加强环保意识，并鼓励大家在日常生活中养成环保习惯。每个人的微小改变，都是对地球的巨大贡献。因此，我们提倡以下环保行为：
(1)优先选择自行车和公共交通出行；
(2)使用后及时拔掉电器插头；
(3)安装保温效果更佳的节能门窗；
(4)让衣物自然晾晒；
(5)自带购物袋，减少一次性塑料袋的使用；
(6)合理设置空调温度，避免温差过大；
(7)仅在需要时开启饮水机电源；
(8)确保冰箱内食物占据80%的空间。
任务二　设计节能方案
估算家中一个月的用电费用
(一)家中常用电器的电功率调查
电器名称 一般电功率(W) 估计用电量(kW/h)
窗式空调机 800～1 300 最高每小时0.8～1.3
家用电冰箱 65～130 大约每日0.85～1.7
家用洗衣机单缸 230 最高每小时0.23
家用洗衣机双缸 380 最高每小时0.38
电水壶 1 200 每小时1.2
电饭煲 500 每20分钟0.17
吹风机 450 每5分钟0.04
大型吊扇 150 每小时0.15
台扇16寸 66 每小时0.066
台扇14寸 52 每小时0.052
电视机21寸 70 每小时0.07
抽油烟机 140 每小时0.14
微波炉 1 000 每小时1
吸尘器 800 每小时0.8
电脑 200 每小时0.2
手电筒 0.5 每小时0.000 5
电热淋浴器 1 200 每小时1.2
　　(二)估算四口之家一个月的用电费用
1．家中主要用电器的用电情况
(1)冰箱：一般每天在1.52度左右。冰箱是24小时运行的家电，其耗电量相对稳定。
(2)电热水器：一般是2 000 W，如果使用2小时，则耗电4度。电热水器的耗电量取决于其电功率和使用时间。
(3)饮水机：正常一天0.5度左右。饮水机的耗电量相对较低，但也会因使用频率和型号而有所不同。
(4)电风扇：正常一天11.5度左右。电风扇的耗电量取决于其电功率和运行时间。
(5)电视机：正常一天1.52度左右。电视机的耗电量与其电功率、屏幕大小和观看时间有关。
(6)其他因素：除了上述主要家电外，家庭中还可能使用其他电器，如照明设备、洗衣机、空调等，这些都会增加家庭的耗电量。此外，家庭成员的生活习惯、季节变化也会影响家庭的耗电量。
2．日用电量估算
一般家庭的日用电量在15度左右是比较正常的。这意味着，如果每天平均使用15度电，一个月大约会使用450度电。每度电按0.6元计算，电费约270元。
综上所述，一般家庭一个月的用电量大约在450度左右，但这个数值会受到多种因素的影响。为了更准确地估算家庭的用电量，可以记录每天的用电情况，并根据实际情况进行调整。
(三)节能建议
根据家中用电器的电功率大小及耗电情况的调查，总结节约用电的措施。
(1)出门时应注意随手关灯；
(2)电热水器和电饭锅保温功能长时间不用，应关闭电源；
(3)计算机待机时，若长时间不用可以关闭电源；
(4)夏季空调，室内温度可设置在26～28 ℃；冬季空调，室内温度可设置在20 ℃左右；
(5)采用小功率的节能灯。
实践：设计一个节能方案
1．电能的单位及换算。
2．电功、电功率、额定功率及其简单计算。
3．了解用电器铭牌的参数。
4．用电器耗电情况统计表。
5．节约用电的建议。
6．展示与交流设计的表格。
学生在参与实践活动中，不仅学习到家庭用电的相关知识，更重要的是培养他们观察生活、分析问题的能力，以及养成勤俭节约的良好习惯。
实践活动能够将物理和生活密切联系在一起，利用这些活动有助于对学生进行素质教育。实践活动是一种基于物理知识和科学方法的项目学习活动，经历全程的探究和设计，有利于加强学生对科学探究的理解，提升科学探究的能力。