第十七章能源与可持续发展全章教案.doc

第一节 能源家族教材分析：本节主要介绍了能源及其分类，阐述了可再生能源及不可再生能源的区别，通过教材的讲解，培养学生分析问题、解决问题的能力。三维教学目标：记住什么是能源以及能源的种类；常识性了解什么是不可再生能源，什么是可再生能源培养学生的观察能力.初步分析问题和解决问题的能力.教学重难点：重点：能源以及能源的种类难点：能源以及能源的种类教学器材：挂图教学流程设计：一、引入新课金属的冶炼、机器的运转、汽车、火车等交通工具的行驶，都需要能量日常生活中烧饭、取暖、照明等，也需要能量人类生活的一切活动都需要能量二、新课教学1能源凡是能提供能量的物质资源叫做能源 2能源的种类（1）让学生列举生活中常见的一些能源：（2）能源的分类:、一次能源和二次能源：可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。煤、石油和天然气（化石能源）、风能、太阳能、地热能以及核能，水能。其中煤炭、石油和天然气是当今世界中一次能源的三大支柱，构成了全球能源家族结构的基本框架无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源包括电力、煤气、汽油、煤油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等等由生命物质提供的能量称为生物质能生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式B、可再生能源和不可再生能源：不可再生能源：化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，可再生资源：水能、风能、太阳能、生物质能，可以在自然界里源源不断地得到。 C、开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决问题的主要出路小 结：本节主要学习了：1、能源的基本概念；2、能源的分类；3、可再生能源及不可再生能源的区别。板书设计：第一节 能源家族一、能源的概念：凡是能提供能量的物质资源叫做能源二、能源的分类：1、一次能源2、二次能源三、可再生能源及不可再生能源教学后记：一、填空题1目前，作为人类主要能源的_能源，并非取之不尽，用之不竭的，因此我们应该努力寻找一些理想的能源来代替它们，如_和_。2使用化石能源时，会对环境带来一些危害，下列各选项中，不是燃烧化石能源所带来的主要危害的是 A.空气污染 B.温室效应 C.释放有害物质 D.水土流失3使用生物质能时，也会对环境带来一些危害，下列各选项中，不是燃烧柴薪能源所带来的主要危害的是 A.空气污染 B.水土流失 C.沙漠化 D.释放有害物质三、计算题如果每人每年节约用电1 kW·h，那么全国13亿人口节约的电能相当于多少吨标准煤燃烧释放的能量？由此你可获得什么启发？（q标准煤=2.93×107 J/kg）第二节核能三维教学目标：      1.常识性了解核能和释放核能的两条途径裂变和聚变。        2.进行物理学研究方法的启蒙教育。        3.介绍我国科学家的成就，进行爱国主义教育。 教学用具：      铀核裂变、链式反应以及原子弹、氢弹爆炸后产生的蘑菇云挂图，我国试爆第一颗原子弹、氢弹的录像资料及播放设备。 教学流程设计：     一.引入新课        教师：科学家们在天然放射性现象的研究中，发现了极其微小的原子核内部还有结构，原子核也是可以变化的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去"轰击"原子核，最初是用粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的分裂或聚合而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。       二.进行新课  1、引导学生共同回顾原子的核式结构。2、核能的概念：      板书：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。  3、释放核能的两条途径        重核的裂变        教师结合课本 图17。2-1、2或挂图讲解：科学家们发现，用中子去轰击质量数为235的铀，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变。       实验表明，裂变时释放的核能十分巨大，1千克铀-235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能相当于2500吨标准煤完全燃烧时放出的能量，是同样质量煤燃料时放出能量的2.5×106倍。  随着一个轴核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发生裂变。这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。        原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的。在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，      核反应堆中发生的裂变链式反应可以控制的。，使核能缓慢地、平稳地释放出来，就能够代替化石燃料，进行和平利用。        轻核的聚变        教师结合课本图14-9讲解(教师可边讲边在黑板上画此图)：        科学家们在对核反应的研究中还发现，两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做聚变。 由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应。例如把一个氘核(质量数为2的氢核)和一个氚核(质量数为3的氢核)在高温、高压的环境下结合成一个氦核时，就会释放出核能。氢弹就是利用这个原理制成的。      氢弹的威力比原子弹要大得多，(指着氢弹爆炸后升起的蘑菇云挂图说)这是氢弹爆炸后升起的蘑菇云，比原子弹的威力要大几十倍。我们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应，由此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的人类自古以来，每天都享用着这种聚变释放出的核能。  三.总结：        板书：        重核的裂变-链式反应(原子弹，核反应堆)        核能的释放        轻核的聚变(氢弹，"中国环流器1号")        4.布置作业        阅读课本，知道什么是核能，了解释放核能的两条途径。阅读STS，知道核废料的处理第三节太阳能  【教材分析】1.本节课不必过分强调知识传授，让学生经历科学探究过程的理念，培养学生的探究精神，实践能力及创新意识。2.通过互相交流互相评价，增强学生的合作意识。三维教学目标       1初步认识太阳的结构，知道太阳是人类能源的宝库。       2大致了解太阳能的利用方式。       3保持对大自然的好奇，初步领略自然现象的美好及和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。       4具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，具有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。  重点、难点分析       太阳能的利用方式是重点和难点。  教学方法       本节课内容为新授课。采用以学生讨论为主，教师引导为辅的教学方法，培养学生的观察能力和归纳物理知识的能力。 教学过程设计：       （一）导入新课       学生大声朗读“太阳巨大的核能火炉”这一段文字。       （二）新课教学       1整体感知       太阳能有很多优点：太阳能十分巨大；太阳能供应时间长久；太阳能分布广阔，获取方便；太阳能安全、清洁、无污染。直接利用太阳能的途径有两种：把太阳能转化为内能；通过光转换装置把太阳能直接转化为电能。       2教学组织引导   1、 教师简单介绍石油、天然气的形成过程。   2、学生讨论：在地球表面太阳能是如何转化为其他形式的能？老师总结归纳。   3、学生讨论、老师归纳 ：太阳能的两种利用方式。      一种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳电池把太阳能转化为电能。      3课堂练习       （1）直接利用太阳能有两种途径：把太阳能转化为  内  能；通过光电转换装置把太阳能直接转化为  电  能。       （2）太阳能的转化；太阳把地面的空气晒热，太阳能转化为  内能  ；晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为  风能  ；太阳把地面晒热，并使一部分水蒸发，蒸发的水汽升到空中形成云，以雨雪的形式落下来，流入江河，太阳能转化为  水能  ；植物吸收太阳能，发生光合作用，太阳能转化为植物的  化学能  ；植物作为食物被动物吃掉，又转化成动物的  化学能  ；古代的动植物在地质变迁中变为化石燃料，转化为这些燃料的  化学能  。       （3）下列能源不是来自太阳能的有 (C)       A水能       B风能       C核能       D煤、石油和天然气       4学习小结           本节课学习了太阳能及应用太阳能的两种形式。       （三）布置作业       在你生活的地区，主要以什么方式使用太阳能？ 第四节能源革命教材分析： 本节内容主要是能源的四个文明的讲解，引导学生对未来能源的憧憬。三维教学目标：常识性了解能量转化技术为人类带来的便利初步了解能量转移和能量转化的方向性初步认识科学及其相关技术对人类社会发展的影响，有将科学服务于人类的意识培养学生的观察能力.初步分析问题和解决问题的能力.l 养成同学们实事求是的科学态度,热爱科学的情感.教学重难点：重点：1、能量转移和能量转化的方向性；2、培养创新和环保意识。难点：培养创新和环保意识。教学器材：植物生长挂图教学课时：1时教学过程：一、引入新课太阳能、风能、地热能等，通常要做转化才能被我们所用人类历史上不断进行着能量转化技术的进步，这就是所谓的能源革命能源革命导致了人类文明的跃进让我们先来了解这一人类进步的阶梯吧二、新课教学1人类索取能源的历史如图17.41所示，各图按能量转移的先后顺序串联起来为：草通过光合作用吸收太阳能，兔子吃草吸收草的能量，人或其他动物吃兔子吸收兔子的能量，猎人通过吸收食物的能量才能进行各种运动图1（1）柴薪马车农业文明柴薪是人类第一代主体能源钻木取火是人类在能量转化方面最早的一次技术革命从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪作为主要能源的时代的到来当时的人类用树枝、杂草等作为燃料，用于燃烧、煮食和取暖，这就是人类第一次能源革命（2）煤炭蒸汽机工业文明蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，它直接导致了第二次能源革命人类的主要能源由柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化19世纪以来，电磁感应现象的发现，使得由蒸汽机作为动力的发电机开始出现，煤炭作为一次能源被转换成更加便于输送和利用的二次能源 电能电能是由其他形式的能转化来的二次能源它最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能，才能为人类所用电能被广泛应用，是由于它的优势是便于输送和转化（3）石油内燃机现代文明公元前250年，中国人首先发现石油是一种可燃的液体1854年，美国宾西法尼亚州打出了世界上第一口油井，石油工业由此发端19世纪末，人们发明了以汽油和柴油为燃料的奥托内燃机和狄塞尔内燃机1908年，福特研制成功了第一辆汽车此后，汽车、飞机、柴油机轮船、内燃机车、石油发电等，将人类飞速推进到现代文明时代到20世纪60年代，全球石油的消费量超过煤炭，成为第三代主体能源20世纪40年代，物理学家发明了可以控制核能释放的装置反应堆，拉开了以核能为代表的第三次能源革命的序幕几十年来，核电已经成为一种相当成熟的技术由于核电比火电更清洁、安全、经济，核能在许多经济发达国家已经成为常规能源（4）绿色能源革命未来文明60年代以来，“能源革命”的呼声日渐高涨“能源革命”的目的，是以绿色能源，包括新能源（如核能）和可再生能源（包括水电能、太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等）逐步代替矿物能源绿色能源将有望为21世纪人类社会的发展提供持久的动力2能量转化和能量转移的方向性在课本图17.47中豆子生长的过程，按顺序应为B、A、C、F、E、D我们在电影、电视中看到，可以通过技术处理使植物生长、花开的次序逆向，但在现实世界中这是不可能的自然界的实际过程是有方向性的冬天，火炉把自己的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，能够把这些内能重新收集起来，来年再用吗？显然不能一般情况下，内能只能从高温物体转移到低温物体，不能相反否则会引起其他的变化，消耗别的能汽车制动时，由于摩擦，动能转变成了地面、空气的内能，这些能量能够自动地用来再次开动汽车吗？显然不能这些能量虽然没有消失，但是我们不能利用它能量的转化、能量的转移，都是有方向性的我们是在能量的转化或转移过程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用能源的利用是有条件的，也是有代价的有的东西可以成为能源，有的却不能小 结：本节主要学习了：1、人类索取能源的历史2、能量转化和能量转移的方向性板书设计：第四节 能源革命一、人类索取能源的历史：（1）柴薪马车农业文明（2）煤炭蒸汽机工业文明（3）石油内燃机现代文明（4）绿色能源革命未来文明二、能量转化和能量转移的方向性能量的转化、能量的转移，都是有方向性的教学后记：第五节能源及可持续发展三维教学目标        1认识能源消耗对环境的影响。       2通过多媒体、讨论等了解当地能源使用对环境的影响。      3 通过了解大量消耗能源对环境造成的破坏，初步认识科技给人类带来的负面效应，具有节能意识、环保意识。       4初步认识科学及其相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响。有可持续发展意识，能在个人所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。       5有将科学服务于人类的意识，有理想，有抱负，热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。 教学过程设计：        一、新课导入        同学们来回忆一下,在历史发展的长河中,人类在能量转化方面的进步历程是怎么样的呢?      到底21世纪我们的能源发展是怎么样的呢？       二、新课教学       1、21世纪的能源趋势           同学们看图17.5-1，了解一下一个多世纪来，人类能源消耗的情况。       （学生看书，老师板书）       2、能源消耗对环境的影响       学生通过各种媒体，可能对能源消耗对环境的影响有一些初步的认识。然后让学生讨论、举出能源消耗还会对环境造成哪些影响，并且在老师的指导下，把课本图1752表中的空格填上，使学生认识到过量使用能源会对环境造成严重的破坏。       3、未来的理想能源       化石能源的大量使用，不仅留给子孙后代的越来越少，而且造成严重的环境问题。根据学过的有关能源的知识，以及课本上提出的条件，在老师的指导下，让学生说一说哪些是未来的理想能源，并说明其道理，同时在课堂上展开讨论。       四、课堂练习       动手动脑学物理       1你认为风能、太阳能、核能以及你所想到的可能的能源，哪些有可能成为今后的理想能源？       2在你生活的地区是否适宜开发可再生能源？为什么？       五、小结       六、布置作业        1收集有关资料和数据，就燃烧化石燃料和大气污染、温室效应的关系，写一篇1000字以内的小论文       2调查你周围使用能源中的不安全因素及其对环境的影响，提出几种可行的改进措施第17章能源及可持续发展复习课教学设计复习内容： 能源的分类，核能、太阳能、人类能源开发及利用的进步历程、能量转移和能量转化的方向性、能源及可持续发展。复习目标：1让学生系统了解常见的能源和能源的几种不同的分类方式 2让学生认识能源利用和开发对人类文明和社会发展所起的作用3引导学生认识能源大量使用出现的问题，树立保护环境，合理利用资源及可持续发展意识。复习重点： 1太阳能和核能的开发、利用。2能源及人类生存和社会发展的关系。复习设计： 一、课标考点课前学生根据下顾问题先进行复习整理，上课时师生共同讨论及交流： 1常见的能源有哪些?其中哪些是一次能源?哪些是二次能源? 常见的能源有太阳能、风能、水能、电能、生物质能(存储在动物、植物体内的化学能)、化石能源(存储在煤、石油、天然气中的化学能)、核能、潮汐能、地热能等。 太阳能、风能、水能、生物质能、化石能源、核能、潮汐能、地热能等可以从自然界直接获取的能源为一次能源。 电能等无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的为二次能源。 2举例说明可再生能源和不可再生能源的特点。 (1)可再生能源：可以长期提供或可以再生被重复利用的能源，如太阳能、风能、水能，生物质能等。(2)不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源，如化石能源、核能等。 3什么是核能？怎样和平开发和利用核能? 核能是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。 核能的开发和利用的方法有两种：一种是利用核裂变释放能量；另一种是利用核聚变释放能量。 和平开发和利用核能主要是利用核能发电，利用核反应堆，控制核裂变速度缓慢释放热能，再利用这些热能加热水，推动蒸气涡轮机从而带动发电机发电。 4核能有哪些优点，使用核能可能带来什么问题? (1)核能发电可以节省大量的煤、石油等能源，用料省、运输方便，不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境造成污染的物质，是一种比较清洁的能源。 (2)核废料处理和核电站安全防护技术要求很高。一旦发生核泄漏事故就会对人和其他生物造成严重的伤害。 5为什么说太阳是地球的能源之母? 风能、水能、生物质能(存储在动物、植物体内的化学能)化石能源(存锗在煤、石油、天然气中的化学能)都是直接或间接从太阳能转化来的。 6太阳能有哪些优点?怎样直接利用太阳能?目前有哪些方法? 太阳能是一种无污染“取之不尽、用之不竭”的能源。 人类直接利用太阳能的方式有两种：种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳电池把太阳能转化成电能。 7人类能源开发及利用能源对社会发展的作用? 8举例说明能量转移和转化的方向性? 如：火炉中的燃料燃烧释放内能，内能传递给房间里的空气，供取暖用，而无法将这些内能收集起来再以化学能的形式存储到燃料中。 9现在人类消耗的主要是哪些能源?这样的能源结构合理吗? 现在人类消耗的能源主要是不可再生化石能源(煤、石油、天然气等)，且消耗量迅速增长，地球上煤、石油、天然气存量有限，这些能源的日益短缺以及大量使用这些能源对对环境造成的严重污染问题向人类提出了挑战。典型例题：例1 下列能源中，属于可再生能源的是（ ） A石油 B水能 C天然气 D煤 答 选B例2 一座功率为120万千瓦的核电站，年发电量约为60亿千瓦时若建一座功率相同的火力发电站，用热值为2.93×107J/kg煤做燃料，化学能转化为电能的整体效率为25%，一年需供应多少吨煤？若每节车厢的装载量为60吨，一列火车由60节车厢组成，需要多少车次才能完成运输任务？分析 先将年发电量的单位换算成J，然后根据能量的转化以及煤的热值可求出所需煤的总质量解 年发电量60亿千瓦时相当的焦耳数为所需煤的总质量为由计算可知，核电站在运输量少这方面有突出的优点 每列货车的运输量为 60t×60=3.6×103t所需货车的车次为车次例3 杨洋同学家原来是用液化石油气烧水的(每天至少用65的热水100kg)，参加“探究性学习”活动后，在老师的指导和同学们的帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器.这台热水器6月份平均每天可将100kg水从15升高到65.(1)若液化石油气的热值为8.0×107J/kg，改用太阳能热水器后，6月份平均每天可节约液化石油气多少千克？液化石油气燃烧放热的70%被水吸收，C水=4.2×103J/(kg·)(2)使用太阳能热水器比使用燃料烧水，除了节约能源外，还有哪些优点？(至少写出两点)分析 先根据热量的计算公式求出水所需吸收的热量，然后根据效率和热值算出所需燃烧的液化石油气的质量，即为节约的液化石油气解 (1)Q吸=Cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·)×100kg×(65-15) =2.1×107J由题意得 =0.375kg (2)优点有：无污染安全光能取之不尽说明：此问答案多种，只要回答合理均正确.可以采取植树造林；开发和使用新能源；减少煤等燃料的使用量等措施。例5 乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一，每年的10月15日至次年的4月15日，在长达半年的采暖期内，遍布乌市城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉，便同时炉火升腾，每年都要烧掉800万吨煤炭，向天空排放出6万多吨烟尘，9万多吨二氧化硫分摊到首府200万市民，每人可得到3公斤烟尘、4.5公斤二氧化硫等来自空中的“礼物”，再加上近万辆出租车、公交车排出的尾气，为此市政府和环保部门付出了很大的努力，出台了许多政策，假如你是环保小卫士，你会提出哪些合理的建议改善这种状况?还首府一片蓝天。（至少答三种）_答 提高锅炉效率和燃料的利用率集中供暖，减少污染加强消烟除尘设备的改造和使用推广使用气、电、太阳能等清洁能源多种树、种草、改变环境3未来的理想能源要能够大规模替代常规能源，它必须满足以下哪几个条件 A.必须足够丰富，可以保证长期使用，必须足够便宜，可以保证多数人用得起B.相关的技术必须成熟，可以保证大规模的使用C.必须足够安全和清洁，可以保证不会严重影响环境 D.以上3个条件必须都满足4依据上题所选的几个条件，你认为下列哪些能源在今后会优先获得开发和利用 A.风能、核能 B.太阳能、风能、天然气 C.核能 D.天然气、核能小 结：本节课讲解了整章的重难点知识，主要为例题。板书设计：本章复习一、本章知识要点：二、典型例题讲解：教学后记：第 12 页