第3節(jié)

跨學科實踐：為節(jié)約能源設計方案第二十二章

能源與可持續(xù)發(fā)展【項目提出】能源是人類社會發(fā)展的基礎，但地球上的能源資源是有限的，人們在生產(chǎn)生活中使用能源會存在浪費能源的問題，且傳統(tǒng)能源的廣泛使用對環(huán)境造成了諸多污染。請制訂出一個優(yōu)化家庭能源使用的具體方案，為節(jié)能和環(huán)保作出貢獻。【項目分析】首先應該了解家庭使用能源的具體情況，然后有針對性地提出優(yōu)化方案，分析它的有效性和可行性

，并與他人交流討論，對方案進行改進。【項目實施】1.調查家中能源的使用情況：（1）調查家中能源的用途、類型，估算這些能源的消耗量。（2）根據(jù)調查情況，了解家庭在一段時間內消耗能源的情況及確定哪些用途的能源消耗比較多。2.選取優(yōu)化對象與確定改進方法：（1）根據(jù)實際的調查結果，思考家中在哪些方面的能源使用可以___________，哪些是要優(yōu)先改進的。（2）優(yōu)化能源的方法：①可以在家中使用______________能等新能源；②可以利用技術手段來提高現(xiàn)有能源的______________；③可以通過優(yōu)化家庭用車等行為來節(jié)約能源、減少浪費。優(yōu)化太陽使用效率（3）確定節(jié)能方法：例如，從新能源汽車是否節(jié)約___________的角度、是否滿足人們使用需要的角度，收集證據(jù)，分析。3.制訂與檢驗設計方案：方案一：為房屋加裝保溫層。（1）明確思路。熱量能自發(fā)地從___________物體傳遞到___________物體，因此要想保持房間的溫度不變，就要盡可能減少房間與外界的___________?？梢赃x擇__________能力比較強的材料將房間“包裹”起來，以此減少房屋內部與外界的______________交換。能源高溫低溫熱傳遞保溫熱量（2）選取材料。材料的保溫性能通常與它的厚度、熱導率、干燥程度、與外界的接觸面積，以及外界溫度等有關。通常，材料厚度越__________、熱導率越小、與外界的接觸面積越_________，材料就越能減緩熱量散失。在為房屋選擇保溫材料時，要從材料的___________率、材料的______________性、價格、耐火性，以及是否容易安裝等方面進行評估。大小熱導環(huán)保（3）確定方案。在選定了保溫材料后，先在小組內討論設計方案。例如，在房間的哪些部位安裝保溫材料？保溫材料的____________、___________應滿足什么要求？門窗應該怎樣進行____________處理？……然后圍繞這些問題制訂具體的設計方案。（4）制作模型與測試。制作簡易模型，通過測試來檢驗方案是否有效，并提出優(yōu)化建議。①安裝保溫材料：為了方便起見，可以選擇身邊容易___________、_____________，與實際保溫材料____________相近的材料，將它安裝在“家”中的相應部位。規(guī)格尺寸保溫獲取安裝熱導率②檢驗保溫效果：為了檢驗保溫效果，可以將相同____________的冰塊裝在塑料袋中，分別放入__________________和裝有所選保溫材料的“家”中，將“家”放置在相同的環(huán)境下，經(jīng)過相同的___________后將冰塊取出并進行比較，通過比較冰塊_____________________來評估設計的保溫效果。質量沒有保溫材料時間質量的變化方案二：為家庭用車提供建議。調查新能源汽車能否替代自己家中的燃油汽車，以減少能源消耗，并對環(huán)境更加有益。開展調查和論證的思路如下。（1）調查新能源汽車的能耗情況：從某種新能源汽車中選出有代表性的分析對象，與燃油汽車對比，分析兩種汽車直接消耗的___________，汽油、___________等在生產(chǎn)過程中的轉化______________，以及兩種汽車在生產(chǎn)中所消耗的能源，等等。能源電力效率（2）調查新能源汽車的局限性和改進：例如，純電動汽車___________時間相對較長，___________對電池電量的影響較大，需要了解家中成員一般每天用車行駛的______________，所在地區(qū)的氣候以及充電樁的分布情況，等等。推斷當前純電動汽車能否滿足大部分需求，或是能夠滿足哪些地域、場景的需求。（3）調查促進新能源汽車的發(fā)展因素：______________和____________等。另外，由于我國的石油高度依賴進口，從能源____________的角度看，使用新能源汽車可以降低我國對石油進口的依賴。充電溫度路程節(jié)能環(huán)保安全【展示交流】【保溫材料的性能比較】實驗小組的同學為了比較兩種新型保溫材料A和B的保溫性能，于是將這兩種保溫材料分別做成形狀、結構、厚度完全相同的保溫筒，然后取兩個相同的燒杯，在燒杯中倒入溫度均為80℃的熱水，同時分別放置在兩個保溫筒內，另外用兩支相同的溫度計分別插入保溫筒內，如圖22-3-1甲、乙所示。每隔10min記錄一次溫度計的示數(shù)，根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)繪制的圖像如圖22-3-1丙所示，①、②分別表示插入保溫材料A、B做成的保溫筒內溫度計的示數(shù)隨時間變化的圖像。實驗過程中室溫（約為20℃）基本不變。請回答：（1）為保證實驗的科學性，還應保持兩個燒杯中水的______________相同。質量（2）實驗小組的同學是采用了“在相同的時間內，比較熱水降低的溫度”的方法來比較兩種材料的保溫性能的，你覺得還可以采用“________________________________________”的方法來比較兩種材料的保溫性能。根據(jù)實驗過程及圖像可知，在這兩種保溫材料中，材料__________（填“A”或“B”）的保溫性能比較好。熱水降低相同的溫度，比較所用的時間A（3）若把兩個保溫筒內溫度均為80℃的熱水都換成溫度均為0℃的冷水，其他條件不變，則__________（填“能”或“不能”）比較A、B兩種保溫材料的保溫性能。請說明理由：________________________________