第22章第3节 太阳能+第4节 能源与可持续发展.pdf

第三节太阳能【教学目标】知识与技能l初步认识太阳的结构，知道太阳是巨大的核能火炉。2初步了解太阳是人类资源的宝库。3.知道太阳能的利用方式。过程与方法l、通过观察学习了解太阳能的特点，理解太阳能属于可再生一次能源。分析化石能源来自太阳能。提高学生分析归纳能力。2、通过太阳能的利用方式学习，提高学生综合分析问题的能力。情感、态度、价值观养成学生开发和利用太阳能的意识，通过光伏产品推广提高创新节能意识。【教学重点】了解太阳能，结合生产生活实际知道利用太阳能的方式【教学难点】太阳能利用中的能揽转化【教学准备】【教学过程】课件多媒体教学内容一情境导入主要教学过程教师活动【图片展示】你看，在太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，平常我们看到的航天器上的类似铁翅膀的装置。:.,；一贮I【提出问题】想知道它们的作用吗？二、合作探【自主学习】I请同学们阅读课本并回答以下问题：究，探究新知：1.太阳的结构是怎样的？学生活动思考激疑（设计意图：据新科技和航天技术提出问题让学生讨论，引导学生共同参与，调动学生主动学习的热情和积极性。）学生自学展示：1太阳的结构：由太阳大气、对（一）太阳12.太阳为什么是一个巨大的“核能火炉“，是哪一种1流层、辐射层、是巨大的核能火炉课件展示1.太阳的结构形式的核能？3太阳能是以怎样的方式向外传递的？4太阳的“核能火炉“，永无止境的“燃烧”下去吗？太阳核心。2太阳能的产1生：氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。3太阳能的传递：大部分太阳2太阳内部【知识归纳】能以热和光的形时刻发生核聚变（二）太阳能是人类的能源宝库l太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110式向四周辐射。倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，14太阳“寿命”:核心温度高达1500万摄氏度。太阳表面温度约6至今稳定地“燃000 C，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，烧“近50亿年，而且还能继续“燃烧“50亿年。而且还能继续2在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚|“燃烧“50亿年。变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹燃炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”【重点强调】太阳内部时刻发生核聚变【跟踪练习】1.下列利用核聚变供能量的是()A.核电站B.核潜艇C.原子弹D.太阳（设计意图：通过自学使学生大致了解太阳的结构，明确太阳的能量来源内部时刻发生的核聚变，培养学生自学能力。）思考回答2、太阳内部发生的是，太阳能电池是把能l.D 转化为能2.核聚变太阳能电3、大部分太阳能以和的形式向四周辐射3热光开去。【知识引桥】太阳向外辐射的能黛中，只有约二十亿分之一传递学生明确：到地球。太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地人类的日常生球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大活，也无法离开阳光。部分能量的源泉。l化石能源1【自主学习】化石能源的形成来源千太阳1请同学们结合图片和课本，完成以下问题：能化石能源是怎么形成的？【课件展示】石油、天然气的形成【知识归纳】煤的形成远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。【想想议议】根据下图所示，说明太阳能辐射到地球的能量的2.生物质1利用，转化和守恒的情况。看看哪位同学说的好。能、风能、水能来源千太阳能分析地球上不同地方吸收太阳的热能量不均匀，空气的冷暖就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；周围冷空气过来补充，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。万物生长靠太阳，植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物为食物，荻取生物质能以维持生命。所以说地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳能。归纳总结太阳是人类能源的宝库1.化石能源来源千太阳能观看图片，认识化石能源的形成自主学习、回答问题学生尝试回答（设计意图：用丰富、科学、生动的图片资料，进一步激发学生主动参与、自主学习的兴趣，培养学生热爱自然、珍惜能源的意识。）（三）太阳能的利用l、光热转化2、光电转化2.风能、水能来源于太阳能3.生物质能来源于太阳能【跟踪练习】1.下列关于能源、能量的说法正确的是A.化石能源是可再生能源B.太阳能不是清洁能源C.核能只能通过重核裂变获取D.化石能源实际上是来源于上亿年前太阳上的核能2今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的【提出问题】观察太阳能热水器集热管，玻璃管内表面为什么涂成黑色的？【探究实验汇报】自制太阳集热器观察分析用哪种纸包着的瓶中水温度高？将质量、温度相同的水分别倒入两个相同瓶中，答案：1.D 2.太阳能学生汇报自制太阳集热器实验结论学生分析实验数据：用黑纸包着的瓶中空气温度用白纸和黑纸分别将瓶包起来，然后将瓶子放在太阳1吉回。光下，经一小时后，观察温度计的变化。（说明：此实验是让学生课前完成的。）【问题导学、自主学习】人类除了间接利用存储在化石燃料中的太阳能外，还设法直接利用太阳能。请同学们自学太阳能的利用，回答人类直接利用太阳能的两种方式是什么？利用太阳能的优点和缺点是什么？1、利用太阳能加热物体（光热转化）永霉，用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。2、利用太阳能电把将太阳能转变为电能（光电转化）太阳能电池实现了将太阳能转变为电能；【归纳总结】得出结论：黑色物体更容易吸I收太阳光的能1酰。自主学习、回答展示：观看图片，认识光热转化把岑胆熊转化为内能二观看图片，认识光电转化实质：太阳能转变为电能（设计意图：学生通过自主学习解决问题，提升对知识的认识，同时锻炼运用知识解决问题能3.太阳能的优点及不足三、课堂小结四、达标检测人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他1力。）形式的能。【畅所欲言】太阳能有哪些优缺点？【总结】太阳能的优点：(1)能源量大：仅一小时到达地球表面的太阳能就交流讨论太有6.1 X 1俨焦，比目前全世界一年能源生产的总量还阳能的优点。多；(2)可持续性强：供应时间长，是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源；(3)能源易获取：分布广阔，获取方便；(4)安全性：安全清洁、无污染，不排放CO2太阳能的不足：能源分散、受自然条件限制，不稳定、转化效率低、成本较高。学生交流讨论太阳能的不足：【跟踪练习学以致用：思考讨论分析解答许多城市都在推广太阳能，城市交通指示灯及路化学能、电能灯照明系统已大量使用太阳能。白天，太阳能转化为电能，除正常使用外，将多余的能量储存在蓄电池内，夜晚供交通指示灯及照明灯发光。请完成下面的方框图，反映这个过程中能量发生转化的情况。回顾本节课的学习内容本节课你有哪些收获？还有哪些疑惑？师巡视讲评（设计意图：借助课件将学生感兴趣的内容呈现出来，培养学生关注科学、关心社会发展的意识。学生通过思考解决问题，提升对知识的梳理，同时锻炼运用知识解决问题能力。）学生讨论梳理知识要点。五、布置作I1动手动脑学物理1.3.4 完成检测题见附件l课后完成业I 2完成176页想想做做【板书设计】21.3太阳能l太阳是巨大的核能火炉，每时每刻发生核聚变。2太阳是能源宝库。化石能源来自太阳能。3太阳能的利用。光电转化，光热转化。【教学反思】一、案例的“亮点”l、这节课的重点是了解太阳能的特点，知道太阳能应用方式。我在教学设计上突出学生较熟悉太阳能集热器吸热设计讨论，和水循环的过程理解分析。上完这节课使学生对太阳能热水器有更新更准的认识。光电转化的光伏产品的介绍及其前景展示，使学生增强科技可使生活更美好的现实意义。提高学生的环保节能慈识。训练习题尽可能联系学生身边的例子，并以图片呈现，增加学生的分析直观性。2、加强中考考点对应训练，及时巩固提高。3突出学生的自学与展示，讲练结合，及时巩固知识。、案例的“不足”1教材设计一个探究实验想想做做没有在课堂上完成。而是在课前完成。2、要鼓励同学们在学习中多交流，多合作，课前做好充分的准备。附件1:【达标检测】l在太阳内部，氢原子核在超高温下发生，释放出巨大的核能大部分太阳能以和的形式向四周辐射开去2.目前直接利用太阳能的方式：一是用把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把太阳能转化成.3我国光伏产品近期遭遇欧盟“双反“调查，这是迄今为止对我国最大规模的贸易诉讼光伏产业利用太阳能的最佳方式是光伏转换，利用光伏效应使太阳光照射到硅材料上产生电流直接发电下列说法中正确的是（)A光伏效应是将太阳能转化为电能B太阳能是不可再生能源c太阳能和电能都属于一次能源D化石能源和太阳能都是取之不尽用之不竭的4.太阳能热水器是采用光转化为热的方式利用太阳能的我国太阳能热水器已走进了千家万户小明家的太阳能热水器的采光面积是2.Im若我市向阳的地方每平方米的面积Ih得到的太阳能辐射能平均为3X 106 J,每天接收太阳能的时间以8h计算，热水器能把接收到的太阳能的50转化成水的内能，则正常情况下，该热水器一天能把150kg、初温为20C的水加热到多少C?5人类对能源的需求越来越大，世界能源危机日益突出如何充分利用和开发新能源，实现低碳减排，已成为世界各国共同关注的问题6月5日是世界环境日，2013年我国的主题是“同呼吸，共奋斗目前，我国在开发、利用太阳能方向发展最快、最具潜力你认为利用太阳能有哪些好处？参考答案：l聚变，内能，光能2集热器，电能3.A 4太阳能热水器中的水一天吸收的热量：Q=3 X 106JX 2.1 X 8 X 50%=2.52 X 107 J 因为Q=cm(t-tO)所以Q.,.2.52x 107 J t=+t,=+20 O 60 C cm o 4.2xl03 J/(kg吧）x150kg 5无污染、环保、可再生（或取之不尽、用之不竭，答案不唯一，合理即可）【教学目标】知识与技能第四节：能源与可持续发展1.了解人类利用能源的发展足迹，知道能量的转移和转化都是有方向性的。2.了解我国和世界能源消耗的增长状况，认识能源消耗对环境的影响。3.知道能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源可持续发展的重要意义4.认识未来能源的特征。过程与方法1.通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力。2.通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力。情感、态度与价值观l.通过对能量转移、转化具有方向性的理解，增强节能意识。2.通过亲身的体验和感悟，关心自己身边的能源消耗对环境的影响，关注人类对能源的需求和大蜇消耗能源所带来的问题，有可持续发展的意识，对保护环境，维待自然界的平衡与和谐负有责任感。3.使学生养成将科学服务于人类的习惯，有振兴中华的使命感和责任感。【教学重点】l、能揽转化和转移的方向性。2、能源与可持续发展。【教学难点】收集消耗能源对环境造成破坏的资料用以讨论能蜇转化和转移的方向性。教学准备】实物投影、幻灯片，多媒体教学设备【教学过程】教学内容一、温故知新1二、生活情境，激趣导入主要教学过程教师活动【复习提问】能亚守恒定律的内容是什么？【课件展示】节约用电笣用下班时请及时关闭电脑饮水机打印机等一切用电设备学生活动回答：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。学生思考并回答：【提出问题】既然能量是守恒的，为什么我们还要节约用电1电能用完了就没呢？【教师引导】原来用电器在工作的时候把电能转化成其他的能量，比如：电灯工作时把电能转化成内能和光能。这些能量有的不是我们需要的，有的不能重复利用，不能再变成供电灯发光的电能了。【引入新课】由此可见为了礼会的可待续发展我们每个人应当节约能源。本节课我们就来学习能源与可持续发展。了，还要重新发I电。学生听讲【板书课题】第4节：能源与可持续发展（设计意图：这样引入新课很自然，体现了物理知识是未源于生活的。自然地提出问题并可复习能量守恒定律，同时使学生养成节约能源的意识。）一、能量转移的方向性三、进行新课【提出问题】（1)诸回忆在热传递的过程中，热址是怎样转移的？（一）能量转（2)冷水能把内能自发地转移给热水吗？学生回答：热量从高温物体转移到低温物体移和能量转教师总结：在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体学生回答：不能化的方向性转移到低温物体，不能相反。【提出问题】你见过生活中热量从低温物体转移到高温物体的吗？l、能量转移1【课件展示】电冰箱的方向性,【教师提示】如果要使热趾从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能品。例如电冰箱就需要消耗电能。【教师小结】能量转移具有方向性。2、能量转化二、能量转化的方向性的方向性【课件展示】行驶的汽车【提出问题】学生思考提出：冰箱、空调等I学生听讲记忆(l)汽车制动时，消耗的动能转化成什么能？1学生思考并提出(2)这些消耗的能篮能不能再自动地被用来驱动汽车？自己的看法【引导学生分析】汽车制动时，由千摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。【提出问题】火力发电消耗的是煤炭的什么能？得到的是什么能？得到的电还能变成煤炭吗？学生思考回答。引导学生正确认识我们所能利用的能源是有限的，所以需要1学生交流：自然现节约能源。I象的变化也具有【教师小结】能量转化具有方向性。1类似的不可逆性，【总结】与热现象有关的能立的转化和转移具有方向性，或1例如沙漠化的土者说，能旦转化和转移具有不可逆性，因此，不是什么能谥1地不会自发地再都可以利用，能源的利用是有条件的。变为绿洲。因此人（设计意图：让学生意识到自然界中能的总量保持不变，但类不仅要珍惜能并非所有的能量都可以被利用，我们能利用的能量是有限的。在为学生树立节约能源的思想同时，为本节课“能源与可持1源和资源，还要自续发展”做好铺垫。），觉地保护自然。|（二）能源消【提出问题】人类在消耗各种能源的进程中给自己带来了便耗对环境的-利，也给自己造成了麻烦，对环境造成了污染。消耗能源会影响|对环境造成那些影响，产生哪些危害？说一说你的看法？1、搜集事例，学生讨论、分享：引导学生分组讨论，搜栠事例，相互分享。2、分析学生列举的事例：【课件展示】展示事例 一：大量燃烧煤、石油【提出问题】学生回答：环境污染：雾霾天气，天不再蓝了，水不再清了，空气中充满了粉尘等等。学生举例说明：消耗能源会对环境造成的危害。学生观看课件1、燃烧煤的能量转化？2、能扯有没有完全利用？3、有无环境污染？学生回答：化学能转化为内能，能量分析：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有1不能完全转化，产被有效利用，造成了热污染。【课件展示】展示事例二：汽车尾气【提出问题】你看到什么现象，你发现汽车尾气有何危害？分析：汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。燃料燃烧产生的大量二氧化碳，加剧了地球的温室效应。【课件展示】展示事例三：酸雨、酸性气体【提出问题】从图中你能发现什么问题？为什么会这样？生大量废热造成了环境污染。学生观看课件学生回答：造成环境污染、温室效应、雾霾天气等。学生观看课件【分析】燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧学生回答：酸雨腐化碳等有害物质。产生的二氧化硫、氮氧化物遇到雨水就会1蚀的汉白玉石柱，形成酸雨，会腐蚀建筑物，对植物和鱼类造成危害。（三）能源与可待续发展l、不可再生能源【想想议议】在耗用各种能源时，对环境是否会造成破坏呢？在下表中，用“.j”表示大芷耗用该类能源对环境会有明显破坏，用“X表示对环境不会造成明显破坏。含硫燃料燃烧会产生二氧化硫等。广生的能源种类石油和煤水力核能柴薪1学生分组讨论后I 戏.咄天然气发电1完成空气污染仁废物I-有害反射水土流失和沙漠化（破坏生态平衡）|+-【提出问题】针对以上事例，你对能源的利用有什么看法？怎样能更好的利用能源？学生回答：现在的【归纳总结】保护环境，控制和消除大气污染，已成为当前世界需要解决的重要课题。我们既要有效地利用能源，又要1能源有效利用率很好的控制和消除污染。1低、浪费严重，严（设计意图：使学生认识我国的能源现状，对我国能源的浪费和来源有焦虑感，身临其境的体味不合理开发和利用对人类生存环境造成的危害；同时锻炼学生搜集信息、处理信息的能力，进一步提高节能和环保的意识。）【提出问题】目前，人们在生产生活中使用的能源有哪些？【课件展示】出示学生回答的能源：煤、石油、天然气、水能、核能、风能、太阳能、风能、海洋能、地热能和生物质能、氢能等。【提出问题】你能给他们分类吗？引导学生：从是否能可再生角度进行分类。【课件展示】化石能源、核能等能源会越来越少，不能在短期内从自然界中得到补充，这类能源称为不可再生能源。重影响了环境，应合理开发新能源，我们既要有效地利用能源，又要很好的控制和消除污染。学生讨论后各抒己见。2、可再生能源【提出问题】全世界的能源消耗逐年增长，像化石能源、核能会消耗殆尽，那该怎么办？【课件展示】太阳能、风能、水能【提出问题】这些能源有什么特点？【结论】像风能、水能、太阳能等可以在自然界中源源不断的得到，称为可再生能源。小资料我国能源特点：总量丰富、人物贫乏；分布不均，耗能量大；污朵严重、效率低下。检查调查结果：（学生课前调查情况）石油：可开采的只有135亿吨，已探明60亿吨，已开采36亿吨，资源余地不大。天燃气：可开采9万亿方，已探学生尝试分类学生讨论得出必须开发新的能源、能够长期使用的能源。1学生尝试回答：用明2亿方，但分布在边远地区，开发不大，只开采5000亿方。1完了还会有的煤：可开采1153亿吨，开采情况不乐观。水电资源开发不足（总量居世界第一）。核电发展缓慢。太阳能、风能、海洋能、地热能和生物质能、氢能等新能源开发利用规桵小。【提出问题】开发可再生能源要满足什么条件？引导学生：分析可再牛能源中的风能、水能、太阳能的优点和缺点。【教师总结】l、必须足够丰富，可以保证长期使用。2、必须足够便宜，可以保证多数人用得起。3、必须技术成熟，可以保证大规模使用。4、必须足够安全、清洁，以保证不会严重影响环境。（设计意图：让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共挔。使学生认识到能源开发和的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义。）学生展示课前搜集的小资料1学生讨论：不可再生能源有限，且污染严重，必须开发清洁的新能源。学生讨论学生通过比较，尝试总结。三、课堂小结回顾本节课“你学到了什么？”四、课堂检测见附件l老师巡视、讲评五、布置作业完成课本181页2题和3题【板书设计】能源与可持续发展、能量转移和能量转化的方向性l、与热现象有关的能量的转化和转移具有方向性2、能源的利用是有条件的二、能源消耗对环境的影响1、温室效应2、热岛效应3、酸雨三、能源与可持续发展l、不可再生能源2、可再生能源【教学反思】一、案例的“亮点”学生讨论发言，梳理本节知识要点完成检测题见附件l课后完成本节课通过让学生了解能源对人类文明的意义和利用能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念，让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以通过查阅相关材料，提出自己的见解，思考怎样探索和使用未来的理想能源。通过收媒信息、阅读材料，从可持续发展的角度分析能源，资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法，培养学生收集信息、处理信息、合作交流的能力。二、教学中易出现的问题l、在课堂探究的过程中，教师要尽可能预见可能出现的问题，课堂上遇到无法解决的问题，课后要查阅资料，请教别人，明确认识后，告诉学生，教师也要保持终生学习的习惯。2、教学围绕问题展开，但不是教师提出一个漫无边际的问题，学生无尽的思考并随意回答所构成的”菜场式”课堂；课堂教学需要教师的引导，需要学生的参与，主要要呈现学生的自学能力。附件1:l.下列说法中正确的是（)A.水能和风能都是“可再生能源”B.太阳能是一种清洁能源C.沼气是一种新能源检测题D.核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大2.关千“温室效应”，下列说法正确的是（)A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B.石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含谥，由此产生了“温室效应”C.“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化D.“温室效应”使得土壤酸化3.近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是（)A.提高汽油燃烧效率B.降低汽油成本C.避免铅污染大气D.铅资源短缺4.下列供热方式最有利于环境保护的是（)A.用煤做燃料供热B.用石油做燃料供热C.用天然气或煤气做燃料供热D.用太阳能灶供热5.各种形式的能之间可以在一定条件下相互转化，请按表中示例完成表格。能量转化实例化学能转化为电能使用干电池供电用电热水器烧水机械能转化为内能6.新能源和生态环保，是本世纪关注的两大热点，而太阳能是一个巨大的能源，取之不尽，用之不竭，并且直接利用太阳能不会造成环境污染。二年来，我匡太阳能产业发展十分迅速，如太阳能热水器就是把太阳能直接转化为能。7.随着人们物质生活水平逐步提高，农村的厨灶发生了革命性的变化。煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭。液化气与煤相比，热方面突出的优点是；环保方面突出的优点是。若要将2.5kg初温为20C的水加热到80C,至少需要燃烧m3的液化气。水的比热容是4.2XI03J/(kg-C)，液化气的热值是5.0X107J/m勹。参考答案：l.解析：选ABC水能和风能都能再生，A正确；太阳能屈千消洁能源，B正确；沼气属千新能源，C正确；核能属千新能源，是一种清洁能源，D错误，2.解析：选BC.“温室效应”的产生是由千石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升，淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确3.解析：选C含铅汽油燃烧后产生有毒物质，对大气有污染，而且汽车尾气是大气污染的重要来源，故应选C.4.解析：选D煤、右油、天然气等材料的利用，使人类获得大量的内能但由千这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故应选D.5.电能转化为内能摩擦生热6.内7.热值大污染小1.26 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