第二十二章能源与可持续发展第3节跨学科实践：为节约能源设计方案

发布时间：2025-09-13 22:40

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第3节跨学科实践：为节约能源设计方案;【项目提出】能源是人类社会发展的基础，但地球上的能源资源是有限的，人们在生产生活中使用能源会存在浪费能源的问题，且传统能源的广泛使用对环境造成了诸多污染。请制订出一个优化家庭能源使用的具体方案，为节能和环保作出贡献。

【项目分析】首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进。;【项目实施】

1.调查家中能源的使用情况：

（1）调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。

（2）根据调查情况，了解家庭在一段时间内消耗能源的情况及确定哪些用途的能源消耗比较多。;2.选取优化对象与确定改进方法：

（1）根据实际的调查结果，思考家中在哪些方面的能源使用可以___________，哪些是要优先改进的。

（2）优化能源的方法：①可以在家中使用______________能等新能源；②可以利用技术手段来提高现有能源的______________；③可以通过优化家庭用车等行为来节约能源、减少浪费。;（3）确定节能方法：例如，从新能源汽车是否节约___________的角度、是否满足人们使用需要的角度，收集证据，分析。

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。热量能自发地从___________物体传递到___________物体，因此要想保持房间的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的___________。可以选择__________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______________交换。;（2）选取材料。材料的保温性能通常与它的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。通常，材料厚度越__________、热导率越小、与外界的接触面积越_________，材料就越能减缓热量散失。在为房屋选择保温材料时，要从材料的___________率、材料的______________性、价格、耐火性，以及是否容易安装等方面进行评估。;（3）确定方案。在选定了保温材料后，先在小组内讨论设计方案。例如，在房间的哪些部位安装保温材料？保温材料的____________、___________应满足什么要求？门窗应该怎样进行____________处理???……然后围绕这些问题制订具体的设计方案。

（4）制作模型与测试。制作简易模型，通过测试来检验方案是否有效，并提出优化建议。

①安装保温材料：为了方便起见，可以选择身边容易___________、_____________，与实际保温材料____________相近的材料，将它安装在“家”中的相应部位。;②检验保温效果：为了检验保温效果，可以将相同____________的冰块装在塑料袋中，分别放入__________________和装有所选保温材料的“家”中，将“家”放置在相同的环境下，经过相同的___________后将冰块取出并进行比较，通过比较冰块_____________________来评估设计的保温效果。;方案二：为家庭用车提供建议。调查新能源汽车能否替代自己家中的燃油汽车，以减少能源消耗，并对环境更加有益。开展调查和论证的思路如下。

（1）调查新能源汽车的能耗情况：从某种新能源汽车中选出有代表性的分析对象，与燃油汽车对比，分析两种汽车直接消耗的___________，汽油、___________等在生产过程中的转化______________，以及两种汽车在生产中所消耗的能源，等等。;（2）调查新能源汽车的局限性和改进：例如，纯电动汽车___________时间相对较长，___________对电池电量的影响较大，需要了解家中成员一般每天用车行驶的______________，所在地区的气候以及充电桩的分布情况，等等。推断当前纯电动汽车能否满足大部分需求，或是能够满足哪些地域、场景的需求。

（3）调查促进新能源汽车的发展因素：______________和____________等。另外，由于我国的石油高度依赖进口，从能源____________的角度看，使用新能源汽车可以降低我国对石油进口的依赖。;【展示交流】

【保温材料的性能比较】实验小组的同学为了比较两种新型保温材料A和B的保温性能，于是将这两种保温材料分别做成形状、结构、厚度完全相同的保温筒，然后取两个相同的烧杯，在烧杯中倒入温度均为80℃的热水，同时分别放置在两个保温筒内，另外用两支相同的温度计分别插入保温筒内，如图22-3-1甲、乙所示。每隔10min记录一次温度计的示数，根据记录的实验数据绘制的图像如图22-3-1丙所示，①、②分别表示插入保温材料A、B做成的保温筒内温度计的示数随时间变化的图像。实验过程中

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