能源和可持续发展课

10.6能源和可持续发展教学目标知识与技能1.理解能量耗散和品质降低的概念。2.理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程。3.了解常规能源的使用带来的环境污染。4.了解开发新能源的方法和意义。过程与方法从日常生活现象了解能源，了解常规能源的储量与人类需求的关系情感、态度与价值观知道能源和可持续发展的关系，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣教学重点：理解能源的概念和能源的使用与环境污染的关系．教学难点：能源的开发和利用与环境的关系．教学方法：探究教学教具：多媒体课件热力学定律回顾1、热力学第零定律（又叫热平衡定律）

如果两个系统同时分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。作用是：给出了温度的宏观定义；为温度的测量提供的理论依据，是温度计测量物体温度的原理。2、热力学第一定律内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．这个关系叫做热力学第一定律．3、热力学第二定律

内容：在物理学中，反映宏观自然过程的方向性的定律就是热力学第二定律热力学第二定律的各种描述：克劳修斯表述（从热传导的方向性来表述）：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。开尔文表述（从能量转化的方向性来表述）不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功，而不产生其它影响。奥斯特瓦尔德表述：

机械效率为1的热机是不可能制成的。热力学第二定律的序表述：一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。热力学第二定律的统计概率表述：

孤立系统内部所发生的自然过程总是从热力学概率小的状态向热力学概率大的状态自发进行。热力学第二定律的其他表述：摩擦生热过程是不可逆的过程；

自由膨胀过程是不可逆的过程；

扩散过程是不可逆的过程；热力学第二定律的熵表述：一切自发地宏观过程总是从熵小的状态向熵大的状态发展，即沿着分子热运动的无序性（混乱度）增大的方向进行，直到熵增大到最大热平衡状态为止。这就是热力学第二定律。4、热力学第三定律热力学零度（0K）不可能达到。即绝对零度不可能达到热力学零度的特点：分子不运动，气体压强为零。

引入：自然界的一切变化，人类所有的活动，都伴随着能量的转移和转化，能量是一切物质运动的源泉，是一切生命活动的基础。能量守恒定律明确了能量的守恒性。我们在能量转化和转移过程中利用能量，并不会使能的总量减少。那么为什么还要节约能源？

答案在热力学第二定律中，因能量在数量上虽然守恒，但能量在转移和转化过程中却具有方向性。根据热力学第二定律可知：内能和其他形式的能转化具有方向性，即其他形式的能可以自发地全部转化为内能，但内能不能自发且不能全额转化为机械能，根据熵与内能的关系知：各种形式的能向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序性较大的状态的转化，且是能够自动发生、全额发生的。而且内能较机械能、电能等其他形式的能等，是一种可再利用低的低品质的能量。

根据已学知识，带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页脚批、思考与讨论及课后问题与练习、科学漫步等，回顾思考后回答问题：1、什么是能源？2、既然能量守恒，为什么还要节约能源？3、什么是能量耗散？能量耗散说明了什么？能量耗散导致什么结果？6、能量既然是守恒量，不可消灭，我们为什么还要节约能源？

物质（物质运动）能量草、木材煤、煤油、蜡、汽油等物质空气水电流存在于自然界为人类提供化学能、光能、热能机械能通过电动机机械能机械能水平运动燃烧流动

自然界中存在的能够提供可利用能量的物质叫做能源一、能源的定义二、能量耗散和品质降低理解：在能量转化或转移过程中，有序度较高的（集中度和品质高）其他形式的能转化为内能，成为更加分散和无序度更大的能量，最终流散到周围环境中。2．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性．3．能量耗散导致能量品质的降低1．能量耗散：我们没有办法把流散到周围环境中内能重新收集起来加以利用的现象叫能量耗散。三、能源的分类1、从来源上分来自地球以外天体（主要是太阳辐射能）煤、石油、天然气等风能、水能草木燃料生物质能沼气地球本身蕴藏的能源：地球与其他天体相互作用产生的能源：原子核能地热能潮汐能太阳辐射能大气升温不均匀形成风（空气动能）使水循环形成水流（水流能）被绿色植物微生物吸收食物煤石油天然气（化学能）直接利用太阳灶使大地变热被海水吸收太阳辐射地球上各种能源形成洋流（波浪能）注：地球上许多能源最终都直接或间接来自太阳辐射能4．按能源的利用，即可否被广泛利用，可分为2、按能源原有形态是否改变，可将能源分为一次能源二次能源3．按能源能否“再生”，即自然界能否源源不断的提供，可将能源分为可再生能源非再生能源非常规能源常规能源人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，目前人类消耗的能量主要是常规能源露天煤矿海上石油开采海上天然气开采常规能源的储藏是有限的．在以下能源中，①太阳能②风能③水流能④电能⑤氢能源⑥核能⑦草木燃料⑧煤⑨波浪能⑩汽油⑾天然气⑿酒精属一次能源的有

，属二次能源的有

；属可再生能源的有

，是非再生能源的有

；属于非常规能源的有

，是常规能源的有

。①②③⑥⑦⑧⑨⑾④⑤⑩⑿①②③⑤⑦⑨④⑥⑧⑩⑾⑿①②⑤⑥⑨⑿③④⑦⑧⑩⑾3、光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧．四、能源与环境常规能源储存量有限，且在利用过程中会带来环境污染1、温室效应：温室效应是由于石油、煤炭、天然气等燃烧时产生二氧化碳，增加了大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量，由此形成的．2、酸雨：由煤、石油等燃料尤其是煤燃烧所释放的酸性污染物质二氧化硫（SO2）氮氧化合物等在降水过程中溶入雨水，形成酸雨．温室效应使得地面气温上升，两极冰雪熔化。被酸雨毁坏的森林

因煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等酸性物质，汽车尾气中也含有大量酸性气体，所以减少酸雨应采取的措施有：一是少用媒做燃料或燃料脱硫；二是开发新能源减少煤的使用；三是多种植对SO2有较强吸收能力的植物，如美人蕉、银杏、柠檬、法国梧桐等。看下列三则材料，你有什么想说的？3、国际能源机构的统计，地球上的石油、天然气、煤供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。▲2、我国的能源结构▲1、我国和世界的能源消耗新能源的开发和利用成为当务之急开发新能源太阳能氢能沼气地热潮汐

可燃冰开发新能源2、你认为哪种新能源最有开发前途？1、你认为或你知道还有哪些能源值得人类开发？3、谈谈我市在解决“能源问题”中，可以做哪些工作？绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源．

1．风能2．水流（河流、潮汐）能．风能和水流能是“可再生能源”而石油、煤炭是不可再生能源．3．太阳能4．核能等等．新疆风车田发电葛洲坝水电站藏北利用太阳能的设备浙江秦山核电站太阳能太阳灶航天器太阳能热水器太阳能发电装置1、你能说说太阳能的特点吗？2、目前利用太阳能的主要方法有哪些？氢能源你认为氢能源有哪些优点？你认为目前不能大量使用氢能源的原因是什么？应用氢能源，你有什么良策？沼气能源什么地区适合发展沼气能源？沼气是怎么得到的？沼气能源的使用应注意什么？地热能地热能冰岛地热西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站潮汐能潮汐能潮汐的形成浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。可燃冰11月2日，新华社发布的一项消息说，一项针对南海北部的勘测显示，那里的可燃冰储量达到我国陆上石油总量的一半左右，这些可燃冰有望在2015年进行试开采。对于可燃冰，你还想知道什么呢？资源丰富的南海可燃冰可燃冰是一种天然气水合物的俗称，这种物质在低温和40多个大气压下才是稳定的。可燃冰到达水面可以立即融化，同时成分中的甲烷开始燃烧。每立方米可燃冰可释放164立方米甲烷。可燃冰分布广，资源丰富，据计算这种未来的能源可供人类使用上千年。可燃冰杂质少，无污染。可燃冰虽好，但开采不易。请你出场留洋家在国庆节期间搬进了漂亮的新居，他爸想安装一台燃气热水器，留洋学习了太阳能以后，力劝爸爸安装一台太阳能热水器。请你帮助留洋，比较太阳能热水器与燃气热水器的优缺点，来说服留洋的爸爸。太阳能热水器与其它热水器

使用效益比较表

热水器装置类别太阳能热水器燃气热水器电热水器装置投资（元）30001000（加钢瓶）600装置寿命（年）1565每年燃料动力费（元）081067515年需总费用（元）30002560011925每年使用300天，每天洗浴人数：冬季4人，夏季9人。液化气价格50元/15公斤，居民电价0.6元/度。填空：（1）太阳是个巨大的

球体，直径为

的110倍，其中主要有

、

两种元素，太阳表面的温度可达

℃，内部温度可达

℃。（2）太阳不断向周围空间辐射能量，太阳辐射包括包括

、

、

。（3）地球上的许多能源都直接或间接来自

。（1）太阳是个巨大的气态球体，直径为地球的110倍，其中主要有H、He两种元素，太阳表面的温度可达5500℃，内部温度可达2×107

℃。（2）太阳不断向周围空间辐射能量，太阳辐射包括包括可见光、不可见光、各种微粒。（3）地球上的许多能源都直接或间接来自太阳辐射能。阳光科学家通过计算和测定发现，每分钟射到垂直于阳光的１厘米2地球表面上的能量有8.16焦——太阳常数。请你计算一下，每分钟射到地球上的能量是多少？地球上接受太阳辐射的总功率为多少？抽象S垂=πr2=3.14×(6.37×108)2≈1.27×1018cm2?P=W/t≈8.16×1.27×1018÷60

≈1.7×1017瓦能源调查报告爱护我们的地球珍惜能源活动目的:了解地球能源活动口号:爱护地球爱护我们的家活动步骤:一搜寻能源情况,

掌握目前世界能源概况,

分析世界能源所面对的问题;二搜集目前世界针对能源问题所提出的解决方法;三提出我们自己的解决办法.步骤一:了解地球能源方法：使用网络资源，采用搜索引擎，

如：

关键字：能源能源危机新能源爱护我们的地球珍惜能源什么是能源?一切能量的来源都可以视为能源能源是宇宙的推动力，是系统作功能力的量化特性，能源可以是动能、位能、热能。能源的形式有很多(例如热力、电力等)，而且一种能源形式可以转化成另一种形式

爱护我们的地球珍惜能源能源有哪些种类?从其产生的方式以及是否可再利用的角度可分为:

一次能源和二次能源，可再生能源和不可再生能源；

根据使用的情况又可分为:常规能源和新型能源

爱护我们的地球珍惜能源能源危机--------让世界头痛的问题随着人民生活水平的日益提高,经济技术的发展,地球所储备的能源越来越不能满足生产生活的需要,于是世界各个地方就出现了不同程度的能源缺乏问题,也就是人们常听到的所谓的“电荒”,“油荒”,“水荒”等等.爱护我们的地球珍惜能源能源危机--------让世界头痛的问题能源问题一直是人们所关注的问题,因能源问题所引起的环境及世界局势和平问题,也是不容忽视的.

面对能源问题,世界是又是怎样去对待的呢?步骤二:如何解决能源问题?目前还没有真正解决能源问题的办法,但是已经有越来越多的人认识到这是一个很严肃的问题,也是一个关于所有人的问题.人类目前主要还是从两个方面去入手:爱护我们的地球珍惜能源合理利用现有能源.节约使用能源,研发新的能源使用方式,减少能源使用给环境带来的污染;开发新能源,替代不可再生资源.如使用乙醇代替汽油;利用风能太阳能发电等等.步骤二:如何解决能源问题?爱护我们的地球珍惜能源珍惜能源,步骤三:我们该做些什么?从我做起,从身边做起,从现在做起!能源危机让我们想到的问题…象这样下去,会有能源用尽的一天吗?我们的地球还会存在吗?珍惜能源,爱护我们的地球,就是爱护我们的家!再见小结：课堂巩固练习：1．下列资源中：①草木②风③石油、天然气④水⑤氢⑥矿⑦太阳光⑧沼气⑨液化气⑩电⑾汽油⑿地热（1）属于能源的有

（填编号）（2）从能源利用角度看，属于非常规能源的有

，是常规能源的有

。从能源的存在形式是否改变看，属一次能源的有

，属二次能源的有

。从能源能否再生看，属可再生能源的有

，是非再生能源有