初中物理人教版九年级全册第二十二章能源与可持续发展第4节能源与可持续发展(r)

《能源与可持续发展》教学设计江苏南京29中致远校区殷发金一、教学目标（一）知识与技能1．知道能量的转化和转移有一定的方向性。2．了解我国和世界的能源状况和能源消耗的趋势。3．了解未来理想能源的特征。（二）过程与方法认识能源的利用对环境的影响，能用辩证的观点来看待资源利用与环境保护的关系。（三）情感态度和价值观认识伴随大量能源消耗所产生的环境问题，对于能源的开发和利用有可持续发展的意识。二、教学重难点本节内容是由“能量转移和能量转化的方向性”、“能源消耗对环境的影响”、“能源与可持续发展”三部分内容组成的。根据能量守恒定律可知，使用能量的过程中，能量的总量保持不变，那么还会出现能源危机吗？因为能量在转化和转移的过程中具有方向性，把能量转化或转移后，能量不能自动再转化到原来形式或转移到原来的物体，这部分内容学生不太容易理解，是本节教学的难点。通过了解世界和我国使用能源状况，全世界对能源的需求量在不断增大，并且以不可再生能源为主，所以人类不得不面对能源危机，要实现能源与可持续发展，需要开发和探索各种新能源。所以了解世界和我国的能源状况是本节的教学重点。重点：了解世界和我国的能源状况。难点：知道能量转化和转移的方向性。三、教学策略回忆能量守恒定律，能量在转化和转移过程中的总量会保持不变，提出问题为什么还会出现能源危机，使学生产生一个矛盾，激发学生的学习兴趣，提出能量转移和转化的方向性的问题。通过分析实例来说明能量转移和转化的方向性，如汽车散失的热不能收集起来，虽然能量守恒，但散失的能量无法再次被使用。通过图片、视频等介绍在能源使用过程中对环境造成的危害，通过一些触目惊心的图片，使学生认识到使用能源时要注意环境保护，要辩证地看待能源的使用与环境保护间的关系。展示我国和世界近年来消耗能源的结构和数量，了解地球上储存的不可再生能源是有限的，人类正面对着能源危机，需要开发和利用新能源来解决这个问题。结合前面能源使用对环境的影响，提出新能源需要具备哪些特点。四、教学资源准备实物投影、多媒体课件整合网络。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情景（5分钟）回忆能量的转化和守恒定律学生回忆并描述定律内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变回顾知识，为本节课内容作准备引入新课（5分钟）既然能量在转化或转移过程中其总量保持不变，那么在实际中会出现能源危机吗？学生讨论，引入本课的主要内容结合能量守恒定律，使学生产生矛盾，提高学习兴趣新课内容（25分钟）能量转移和能量转化的方向性人们利用能量的过程实际上就是能量转移和转化的过程，例如生火做烧，就是把燃料的化学能转化为内能，再通过热传递即能量的转移，使食物变熟。你能从日常生活中找到哪些能量转移和转化的实例？针对学生的举例，提出问题：这些能量能自动反过来转移和转化吗？在能量转移和转化中具有方向性，虽然自然界中能量的总量保持不变，但并非所有的能量都可以被利用。以下的现象可能出现吗？为什么？例1．坐在房间内，房间里均匀地充满空气。突然，这些空气自行聚拢在某一角落，使你窒息。例2．一杯水的内能突然集中在这杯水的上层，从面使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰。小结：我们在利用能量时总会有一部分能量转化成内能散失到环境中，这些能量虽然还在自然界，但无法自动转化为其他形式的能量，很难或无法再利用。即经转化后，可利用的能量只会减少，能源危机依然会存在

学生举例说明：用暖气取暖，内能从暖气中的热水转移到室内空气。汽车制动，汽车的动能转化为轮胎、地面和空气的内能。

学生思考原因。

学生讨论这两个实例，分析是否可能出现例子中的现象。（从能量转化和转移的方向性来分析。）

通过对实例的分析，认识到能量转化和转移中总量保持不变，但可利用的在不断减少，能源危机仍然是存在的

利用物理知识解释实例

培养学生的总结能力能源消耗对环境的影响人类在使用各种能源时，不可避免地对环境造成影响，能源消耗会对环境造成哪些影响，产生哪些危害？说出你们的看法。展示被酸雨腐蚀的建筑物、沙漠化等图片。播放能源消耗对环境影响的视频。完成课本中“想想议议”中的表格，了解不同能源在使用时对环境造成的破坏。小结：在人类使用能源的同时要注意环境的保护，保持与自然、环境的和谐与平衡学生讨论交流：1．大量使用石油、煤炭造成空气污染并产生各种废料。2．在使用木柴等加剧对树木的砍伐，会导致水土流失和沙漠化。3．海上石油开采发生泄漏，会破坏生态环境。4．煤炭燃烧产生的二氧化硫等气体会形成酸雨，导致水、土壤酸化，对植物、建筑物造成危害……

完成表格，认识到能源使用的同时也会对环境造成破坏

培养观察思考、自学能力、合作学习的能力

物理联系实际应用，解释生活中的现象能源与可持续发展人类社会的发展离不开能源，请说说现阶段我们使用的能源有哪些？这些能源大都来自于自然界，其中有哪些是可能从自然界内源源不断的获得，哪些是现阶段使用，但短期内不能从自然界得到补充？能源可以分为可再生能源和不可再生能源。像化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这些是不可再生能源；像风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这些是可再生能源。播放当今世界能源的储备及使用情况的资料。通过以上资料，讨论交流，你对现阶段能源使用及结构有什么看法？按照现阶段的能源消耗，不可再生能源将消耗殆尽，在能源的利用上要坚持可持续发展，你对可持续发展有什么看法？从能源的使用上，要依靠科技进步改变能源结构、开发和推广清洁的可再生能源、提高能源的利用效率、减少环境污染。你能说出一些新能源吗？开发的新能源需要满足什么条件呢？归纳总结新能源的特点：1．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．相关的技术必须成熟，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

学生举例：煤、石油、天然气、风能、水能、核能、太阳能、电能等

学生给刚才所列举的能源进行分类。

了解可再生能源和不可再生能源。

学生讨论交流总结：不可再生能源资源有限，开采情况下乐观，且污染严重，因此必须开发新能源。学生讨论交流，能源的可持续发展，并不是要求不使用能源，是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。

学生讨论新能源如风能、水能、太阳能等。

学生讨论总结新能源的条件

根据能源是否可再生，对能源进行分类。

培养学生总结能力。

通过对不可再生能源的分析，提高学生环境保护的意识。

利用辩证的方法来看待能源的可持续发展。

培养学生的分析总结能力总结（5分钟）课堂小结：1．通过这节课你学到了什么？2．如何理解能量转移和能量转化的方向性？3．能源消耗对环境有哪些影响？4．谈谈你对能源与可持续发展的认识。

学生梳理本节课知识内容。从前面几个方面进行总结

培养学生总结归纳的能力作业布置完成《动手动脑学物理》第1～4题按要求完成知识巩固

《能源与可持续发展》同步测试江苏南京29中致远校区殷发金一、选择题1．关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（

）A．化石能源、水能、风能均是可再生能源B．目前的核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的C．太阳能无法被人类直接利用D．因为能量是守恒的．所以不存在能源危机答案：B解析：在一次能源中，煤、石油、天然气等化石能源和核燃料属于不可再生能源。目前的核电站利用了可控的核裂变，迄今为止，人们还不能使核聚变在人工控制条件下进行。目前，人们直接利用太阳能的方式有两种：一是把太阳能转化为内能，如太阳能热水器；二是把太阳能转化为电能，如太阳能电池。由于我们在能量的转化和转移过程中利用能量，而能量的转化和转移有方向，总会有一部分能量转化为内能散失在周围环境中，可利用的能量只会减少，不会增加；我们目前的能源结构以不可再生能源为主，所以，必须开发和推广使用清洁的可再生能源。2．根据媒体了解到，造成空气污染的首要污染物是可吸入颗粒物和二氧化硫。下列对其形成原因的分析不合理的是（

）A．环境绿化不好，粉尘随风飘扬B．生活和生产中燃烧煤炭C．工业生产排放废水D．机动车排放尾气答案：C解析：空气污染中的可吸入颗粒主要是一些粉尘固体，工地的扬尘、工厂的粉尘、生活中的燃料的燃烧、汽车行驶等都会向空气中排放固体小颗粒形成空气污染。工业生产排放废水会对水体污染，属于液体废弃物。3．关于我国能源的利用和能源的节约，下列说法正确的是（

）A．我国化石燃料储量丰富，只可以说是取之不尽、用之不竭的B．在能源的利用中，应注意环境保护C．核能的利用肯定会造成污染，所以不能开发核能D．太阳能的利用不会产生污染，所以应集中全力开发太阳能答案：B解析：化石燃料属于一次能源中的化石能源，属于不可再生能源。我国化石燃料储量丰富，但由于不可再生，所以不是取之不尽的。人类发展的过程就是利用能源的过程，但在使用能源的过程中也会对环境造成污染，如化石能源的使用会产生固体废弃物和有害气体，对大地和大气污染，所以在使用能源的同时要注意环境保护。核能中使用的核燃料具有放射性，如果没有安全防护措施，会造成污染，但随着科技的发展，人类采用多种安全措施，能确保核燃料不泄漏，在一些发达国家，核电已经成了一种重要的常规能源。太阳能属于新能源，在使用中环保，无污染。但由于技术还不成熟，造价昂贵，所以目前只在一些特殊环境下使用。4．下列各组能源中，均属于不可再生能源的是（

）A．煤、石油、天然气

B．太阳能、地热能、风能C．电能、汽油、风能

D．核能、水能、生物能答案：A解析：根据能源使用后能否从自然界短期内获得补充，可以把能源分为可再生能源和不可再生能源。例如煤、石油、天然气等化石能源，它们是动植物经亿万年形成的，所以短期内无法从自然界获得补充。像风能、水能、生物质能等使用后，在短期内能从自然界获得补充。5．长久性地解决人类对能源需求的根本方法是（

）A．充分利用地球上化石燃料资源B．改进工艺，提高能源利用率C．依靠科学技术进步，不断开发新能源D．尽可能地少用能源答案：C解析：人类现在大规模使用的能源大都是化石能源，它是动植物在地下经亿万年形成的，但按照现阶段的使用速度，很快就能用完，短时间内无法再生，所以化石能源不能成为人类长久性使用的能源。改进工艺，可以提高能源利用率，但不能从根本上解决能源问题。依靠科技进步，开发新能源，才能实现能源的可持续发展。6．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是（

）A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品B．关闭现有的火力发电站C．各地都要新建水力和风力发电站D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代答案：A解析：由于现在过度依赖化石能源，而化石能源又是不可再生能源，所以会出现能源危机，但不能因为化石能源不可再生，而停止一切化石能源的使用。我们要加快开发新能源，找到化石能源的替代品。水能和风能都是可再生能源，但受地域、环境影响较大，并不适合在所有地方建水力和风力发电站。由于核能和太阳能都属于新能源，尤其太阳能还是可再生能源，但由于受技术和成本的影响，现在还不能大规模的使用。7．近年来某市面貌发生了很大变化，增加了许多绿地，在道路两旁栽种了大量树木，改善了城市环境。下列关于城市绿化作用的说法中，不正确的是（

）A．植物的蒸腾作用，可以调节环境温度B．城市绿地面积的增加，可以改善空气质量C．在道路两旁栽种树木，可以减小车辆噪声对居民的影响D．城市绿化后，可以减少工业废气和车辆尾气的排放答案：D解析：在道路两旁栽种树木，利用了水的蒸腾，水蒸发吸热具有调节环境温度的作用。城市绿地的增加，植物能吸附灰尘，改善空气质量。由于树木蓬松多孔，也能在传播过程中吸收噪声。城市绿化，可以减少空气中的粉尘，但无法减少工业废气和车辆尾气的排放。8．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（

）A．尽量使燃料充分燃烧B．尽量增加热机的工作时间C．尽量减少废气带走的热量D．尽量减少热机部件间的摩擦答案：B解析：为了解决能源使用的可持续性，要提高能源的利用率。提高热机的效率就是在输出有用能量的情况下，尽量减少消耗的能源，燃料充分燃烧，相同质量的燃料燃烧放出的热量多。可以充分利用废气带走的热量，减少热损失。热机各部件间的摩擦会消耗一部分能量，使用的能源会有部分消耗在摩擦损失上。热机的工作效率与工作时间无关。9．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个条件必须都满足答案：D解析：随着化石能源的大量消耗，寻找新能源已经非常迫切了，未来选择的理想能源来替代常规能源，未来的能源必须足够丰富，可以保证长期使用；必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，以保证不会严重影响环境等。二、填空题10．冬天，火炉把自己的___________传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，我们不能把这些能量重新收集起来供来年再用，一般情况下，_________只能从高温物体转移到低温物体，不能相反。上述事例说明：能量的转化、能量的转移，都是有__________性的。答案：内能

内能

方向解析：能量的利用主要是转移和转化，火炉工作时燃料燃烧把内能转移到空气中，热传递的条件是要有温度差，内能从温度高的物体传递到温度低的物体。内能不能自发地从低温物体转移到高温物体，因为能量的转化和转移具有方向性。11．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_________。由是否可以直接从自然界获取，可以将能源分为_________能源和_________能源。对于一次能源：①太阳能、②风能、③水能、④煤、⑤石油、⑥天然气、⑦核燃料，其中_________（填写序号）可以从自然界源源不断地得到，称之为可再生能源，而_________（填写序号）一旦消耗就很难再生，称之为不可再生能源。答案：化石

太阳能

风能

一次

二次

①②③

④⑤⑥⑦解析：现阶段人类使用的能源还是以化石能源为主，它的形成是由动、植物在地下经亿万年形成的，它的储量是有限的，短期内无法再生，属于不可再生能源。为了能源的可持续发展，要不断地开发新能源来替代化石能源，这些新能源要满足价格合理、获取方便、对环境污染小等特点，如太阳能、风能、水能等。根据能否直接从自然界获取，可以把能源分为一次能源和二次能源，一次能源是指能从自然界直接获得的，如煤、石油、天然气等，二次能源无法从自然界直接获得，需要通过一次能源转化而来的。12．在“太阳能、天然气、石油、煤炭、风能、核燃料”这些能源中，属于“可再生能源”的是_________。如图，滚摆在运动过程中，上升的高度会逐渐降低，它的机械能逐渐转化为内能，散失到空气中，但能量的总量_________；这些散失到空气的能量，不能自动地再次驱动滚摆，这说明能量的转化和转移具有_________。答案：太阳能、风能

保持不变

方向性解析：可再生能源是指从自然界中获得，消耗后，在较短的时间内能得到补充，如太阳能来自太阳，可以长时期使用。风能是间接来自于太阳，太阳照射，使空气的温度升高，形成对流形成风，所以风能也是可以长期使用，不会用完的。其余的能源在地球上的储量都是有限的，并且使用完后短期内无法得到补充。滚摆在上下运动，是动能和势能的相互转化，在运动过程中由于滚摆与绳子之间有摩擦、与空气有摩擦，使一部分机械能转化为内能，但机械能和内能的总量保持不变，这就是能量守恒。但能量的转化和转移是有方向的，消耗的机械能转化为内能，无法自动地再转化为机械能。13．目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能量使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。世界各国人民的节能意识正在日趋增强（如图是我国的节能标志），科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力。请你回答：（1）有待继续开发、利用的能源有（至少答3种）：

。（2）生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化。请你举出一个在使用中由化学能转化为电能的例子：

。（3）氢气具有热值高且

的特点，因此被认为是最清洁的燃料。答案：（1）风能、太阳能、核能

（2）电池

（3）燃烧产物不污染环境解析：现阶段使用的大多是化石能源，在地球上的储量是有限的，需要寻找新的能源来替代化石能源。如选择一些可再生的能源，如风能、太阳能、水能等，也可以选择一些地球储量丰富、可长期提供的能源，如核能中的聚变等。电能的获得有多种途径，化学能转化为电能是其中的一种，如电池等。氢气燃烧后的产物是水，对环境没有污染，所以它是一种清洁的能源。三、解答题14．三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年平均发电量预计为×1010kW·h，这些电能将送往华东、华中等九省市，所以人们讲“三峡可以照亮半个中国”。据专家介绍，三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×1010kg煤的火力发电站的年发电量，而且是廉价、清洁、可再生的能源。（1）已知煤的热值是×107J/kg，5×1010kg煤完全燃烧后，将放出多少热量？（2