第二十二章能源与可持续发展教案

第二十二章能源及可持续开展1．通过实例，理解能量及其存在的不同形式．能描绘各种能量和我们生活的关系．2．通过实例，相识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化．3．能通过详细实例，说出能源及人类生存和社会开展的关系．4．能结合实例，说出不行再生能源和可再生能源的特点．5．知道核能的优点和可能带来的问题．6．理解世界和我国的能源状况，对能源的开发利用要有可持续开展的意识．“能量”是物理学中一个特别重要的概念．在日常生活中常常接触到“能量”一词，学生对这个词本身比拟熟识，但对作为物理概念(物理量)还是比拟生疏的，教材从八年级上学期开场浸透光能、热能，到电学板块时干脆提出了电能的概念，将词义变成物理量，从而有了单位及计算的方法，同时粗略地浸透动能的概念，九年级又形成了动能、势能、机械能、内能等概念．“能量”作为主线之一，也贯穿在整套教材当中．本章在前面学过的各种能的学问根底之上，对能源学问做了常识性的介绍，对“能量”概念进展了简洁的回忆和总结．本章教材作为义务教化阶段物理教学的最终一章，起着至关重要的压轴作用．它使得义务教化阶段物理教学的目的在此到达高潮，物理教化教学的意义得以充分的表达．从学问方面看，对能量、能源及转化有全面的相识，从价值观方面看，培育了学生的节能意识和环保意识，对于能源的开发利用有可持续开展的意识．本章的最终目的是让学生形成对能源开发利用有可持续开展的意识，其他的目的都是为了这一终极目的效劳的，这一终极目的又为学生形成对包括社会问题在内的各方面问题的可持续开展意识奠定了根底．学生从学习物理开场就接触光能、热能，到学习电能时就涉及了电能及其他形式能的互相转化问题，后来又渐渐学习了动能、势能、机械能、内能及它们之间的互相转化，学习了能的转化及守恒定律，能源是供给能量的物质，及能量是密不行分的，学生对各种能量的理解及学习，为本章的学习奠定了根底．节能环保是当今社会开展的主题，也是学生日常生活中常常接触的话题，这也会激发学生的学习爱好．核电站、核武器等内容也是学生的爱好点，太阳能热水器已经走进千家万户，太阳能电池、太阳能路灯也是学生心存怀疑争于探究的问题．但本章学问的综合性和抽象性也会给学生的学习带来肯定的困难．本章的重点内容是原子能、核能以及能量的转化、转移，虽然学生对太阳能很熟，但是没有原子核和核能为根底理解起来是困难的．因此本章应当重视核能、太阳能这两节内容的教学．教学中要尽量关注学生对于能量转移和转化事实的积累和相识，尽量让学生参及以期获得一些规律性学问和结合社会开展的深层次思索．首先通过实例介绍能源的不同分类：可再生、不行再生；一次能源、二次能源；常规能源、新能源．核能应用的两种方式，核聚变、核裂变，主要以视频课件为主．以核能为根底，教师讲解太阳内部的反响来理解太阳能的取之不尽用之不竭，并引导学生介绍太阳能应用的优缺点，能源革命可以让学生通过阅读教材驾驭内容，而能的转移和转化的方向性可以通过实例让学生分析归纳自主探究得出，能源及可持续开展是课前留给学生的作业，可以通过互联网等手段查询资料．将来志向能源可以让学生依据学问结合自己对能源的相识谈谈自己的想法．第1节能源学问及技能1．通过实例理解有哪些不同形式的能量，知道人类利用能源的历程．2．常识性理解什么是能源；什么是一次能源、二次能源及其各自的特点．过程及方法通过搜集信息、阅读资料、互相沟通，推断能源及人类生存和社会开展的说法是否正确．情感、看法及价值观从能源问题到能源科学引发学生的学习爱好和学习欲望．知道哪些能源是一次能源、哪些能源是二次能源.多媒体课件教师活动学生活动设计意图新课导入提问：①什么是能量？②你能举例说说消费和生活中须要大量的能量吗？③这些能量又是由什么供给的呢？学生大胆举例答复问题启发学生多留意身边的物理现象.创设悬念，激发学生求知欲.新课教学教师播放多媒体课件.讲解能源.请同学举出自己所知道的能源.教师讲解.化石能源：煤、石油、自然气、一次能源和二次能源的分类及其特点.指导学生看书、提问：人类利用能源经验了怎样的历程．学生观看课件，知道可以供给能量的物质资源是能源.学生举例.学生理解、记忆知道一次能源有：化石能源、水能、风能、太阳能、核能等．二次能源：电能.学生看书答复．创设环境，吸引学生留意力.表达学生学习的主动性.培育学生理解记忆实力.培育学生总结归纳实力.课堂小结师生共同总结布置作业教材169页1、2能源eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(定义：可以供给能量的物质资源,分类\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(一次能源\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(化石能源：煤、石油、自然气,水能,风能)),二次能源：电能)),人类利用能源的历程))能源的分类能源种类繁多，而且经过人类不断地开发及探讨，更多新型能源已经开场可以满意人类需求．依据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型，主要有以下七种分法．1．按来源分为三类：(1)来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)．除干脆辐射外，并为风能、水能、生物质能和矿物能源等的产生供给根底．(2)地球本身隐藏的能量．如核能、地热能等．(3)地球和其他天体互相作用而产生的能量．如潮汐能．2．按能源的根本形态分类，有一次能源和二次能源．前者即自然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、自然气、水能等．后者指由一次能源加工转换而成的能源，如电能、煤气及各种石油制品等．3．依据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水能、电能、太阳能、风能等．4．依据能源运用的类型又可分为常规能源和新型能源．利用技术上比拟成熟，运用比拟普遍的能源叫做常规能源．包括一次能源中的可再生的水力资源和不行再生的煤炭、石油、自然气等资源．新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源．新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能、氢能以及用于核能发电的核燃料等能源．5．按能源的形态特征或转换及应用的层次对它进展分类，可分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能．其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源．已被人类相识的上述能源，在肯定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量．比方薪柴和煤炭，把它们加热到肯定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能，我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能；也可以用汽轮机带动电机，使机械能变成电能；假如把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能．6．按能源是否可以再生分为可再生能源和不行再生能源．但凡可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为可再生能源，反之称为不行再生能源．风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和自然气等是不行再生能源．第2节核能学问及技能1．理解核能、裂变、链式反响和聚变的有关学问．2．理解核电站的常识，知道核能的优点和可能带来的问题．过程及方法1．通过探究学习活动，学习信息处理方法，培育信息处理实力．2．通过自己学习的过程，培育自学实力．情感、看法及价值观1．通过本节学习，培育学生理解核能奇妙的爱好，正确相识核能的价值．2．通过该节的学习，相识科学技术对人类生活的影响，树立将科学效劳于人类的意识．重点知道可控链式反响，区分裂变及聚变．难点理解链式反响及发生的条件．火柴一盒、制作多媒体课件．一、情境导入1945年，第二次世界大战的后期，美国在日本的广岛、长崎各投下一颗原子弹，使两岛遭遇消灭性的打击，最终迫使日本倒戈．思索：原子弹为什么有如此大的威力？二、新课教学1．原子、原子核让学生视察原子构造示意图(如下图)，理解原子的构造．【教师讲解】原子组成丰富多彩的物质世界，组成原子的则是更小的原子核和核外电子．原子核带正电，核外电子带负电，原子的质量主要集中在原子核，质量较小的核外电子围围着原子核高速转动，组成原子核的是质子和中子，质子和中子之间依靠强大的核力紧紧结合在一起．2．核能【思索】核能是怎么来的？【教师讲解】原子核内的质子和中子由于强大的核力紧紧结合在一起，假如将它们分裂开或者重新组合，就会释放出惊人的能量，这就是核能．1kg铀完全反响时释放的能量超过2000t无烟煤完全燃烧时放出的能量，1kg氢完全聚变时释放的能量相当于40000t无烟煤完全燃烧时放出的能量．假如人类完全驾驭了核能的运用技术，就可以说驾驭了通向无穷能源宝库的金钥匙．3．核裂变【教师演示】将火柴搭成如图所示的构造，点燃第一根火柴后，视察所发生的状况．【想想议议】假如用中子轰击较大的原子核，能使原子核分裂开，发生裂变现象．通过上面的试验你能找到通过点燃一根火柴使很多火柴不断点燃的方法吗？则怎样才能使原子核的裂变也不断接着下去呢？(展示图片如下图所示)．【教师讲解】假如用一个中子轰击质量较大的原子核能使原子核发生裂变，且裂变的同时还能释放出中子，这些中子又可以接着使其他的原子核裂变，这样就可以使核裂变接着下去了，如：用中子轰击铀235原子核就可以放出二至三个中子，它们又可以引起其他铀核的裂变，再放出几个中子，再引起裂变……这样，只要有一个核发生了裂变，就可以引起一连串的裂变，并放出大量的能量．这就是链式反响．(如图所示)快速的裂变反响可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的．还可以限制链式反响的速度，把核能用于和平建立事业，“核反响堆”就是限制裂变反响的装置，已胜利地应用到核潜艇、核电站等装置．4．核聚变请学生观看我国引爆第一颗原子弹和氢弹的录像．【思索】同学们视察到是原子弹还是氢弹的威力更大、释放的能量更多？则氢弹是怎样产生大量的能量呢？【教师讲解】较轻的核结合成较重的核，也能释放能量，这种现象叫做核聚变．如图氘核、氚核在超高温下聚合成氦核，释放出核能．氢弹就是利用轻核聚变制成的，它是比原子弹威力更大的核武器．，由于核聚变须要很高的温度，所以氢弹要通过原子弹的爆炸产生的高温来引爆．三、课堂小结1．裂变：核物理中把重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反响．2．聚变：把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反响．3．核能：原子核在裂变和聚变过程中释放出的能量．4．链式反响：当一个铀核裂变时，会同时放出2～3个中子，这些中子又能去轰击其他的铀核，再使它们分裂，于是放出更多的中子，这种裂变的引发过程叫做链式反响．5．核电站工作的能量转换过程：核能→内能→机械能→电能．四、检测反响1．获得核能有两种途径：一种是________，另一种是________．其中________必需在高温条件下才能进展．答案裂变聚变聚变2．核电站的核心是________，它以________为核燃料，反响堆中放出的________能转化为高温蒸汽的________能，通过汽轮发电机转化为________能．答案核反响堆铀核内电3．氢弹是利用轻核聚变的原理制成的，一般来说，氢弹的威力比原子弹的威力()A．大B．小C．无法确定D．差不多答案A4．有关核反响堆的下列说法中，正确的是()A．核反响堆是进展聚变而获得核能的一种装置B．核反响堆是进展裂变，且不加限制而获得核能的一种装置C．核反响堆是限制链式反响速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来的装置D．核反响堆是限制轻核聚变速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来的装置答案C5．原子弹和核电站的根本区分是()A．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变C．原子弹对裂变的链式反响不加限制，核电站限制裂变的链式反响速度D．原子弹对聚变的链式反响不加限制，核电站限制聚变的链式反响速度答案C6．下列关于核能的说法中正确的是()A．核能是可再生能源B．核电的优点是平安、清洁、无废料C．人类还没有完全驾驭人工限制核聚变技术D．原子弹具有宏大的破坏性，无其他危害答案C一、原子：由原子核和核外电子组成．原子核由质子和中子组成．二、核能1．核裂变2．核聚变核能发电的优点及缺点优点：1．核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染．2．核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳．3．核能发电所运用的铀燃料，除了发电外，短暂没有其他的用处．4．核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所运用的燃料体积小，运输及储存都很便利，一座百万千瓦的核能电厂一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送．5．核能发电的本钱中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的本钱较不易受到国际经济情势影响，故发电本钱较其他发电方法稳定．缺点：1．核能电厂会产生大量放射性废料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，故必需慎重处理，且需面对相当大的政治困扰．2．核能电厂热效率较低，因此比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严峻．3．核能电厂投资本钱太大，电力公司的财务风险较高．4．核能电厂较不相宜做尖峰、离峰之随载运转．5．兴建核电厂较易引发政治歧见纷争．6．核电厂的反响堆内有大量的放射性物质，假如在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成损害．第3节太阳能学问及技能1．初步相识太阳的构造，知道太阳能是人类能源的宝库．2．大致理解太阳能的利用方式．过程及方法通过课堂上设置装置，课下制作改良的过程，培育学生的动手实力；通过主动学习，进步学生搜集信息沟通信息的实力．情感、看法及价值观1．能保持对大自然的新奇，初步领会自然现象的奇妙及和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感．2．具有对科学的求知欲，乐于探究自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会理论的意识．重点初步相识太阳的构造，知道太阳能是人类能源的宝库．难点理解太阳能的利用方式．有将科学技术应用于日常生活、社会理论的意识．消费生活中利用太阳能的图片(可制成多媒体课件)．一、情境导入长期以来，人们就始终在努力探讨太阳能．我们地球所承受到的太阳能，只占太阳外表发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3万～4万倍，可谓取之不尽，用之不竭．宏大的太阳能是怎样产生的呢？人类可以怎样利用太阳能呢？二、新课教学1．太阳能【思索】太阳能有哪些优点？【教师点拨】(1)太阳能特别宏大．照耀在地球上的太阳能特别宏大，科学家探讨说明，太阳每秒钟到达地面的总能量高达80亿千瓦，大约40min照耀在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消耗．(2)太阳能供给时间许久，天文学家探讨说明，太阳目前正处于精力旺盛的主序星阶段，它含有大量氢原子，这些氢原子发生的聚变，至少还可以使太阳稳定地燃烧50亿年之久．对人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源．(3)太阳能获得便利．太阳能分布广泛，到处可以利用，既无需挖掘开采，也无需运输．(4)太阳能平安、环保．太阳能利用起来平安、清洁，开发利用太阳能不会给环境带来污染．2．太阳能的利用展示利用太阳能的图片，请学生总结利用太阳能的几种方式．让学生比拟不同的利用太阳能的方式，总结太阳能的几种利用方式．【教师归纳】(1)光热转换，光热转换即靠各种集热器把太阳能搜集起来为人类效劳．早期的太阳能应用是将水加热，现今全世界有数百万个太阳能热水装置．(2)光电转换．光电转换即将太阳能转换成电能，电能是当今社会最重要的能量，所以将太阳能的光能转化为电能是人们的探讨重点．目前，太阳能用于发电的途径有二：一是热发电，就是先用集热器把太阳能变成热能，再通过汽轮机将热能转变为电能；二是光发电，就是利用太阳电池的光电效应，将太阳能干脆转变为电能．在这两个途径中，光发电又是探讨的热点和难点．【学问拓展】光化转换也是利用太阳能的一种方式．光化转换即先将太阳能转换成化学能，再转换为电能等其他能量，我们知道，植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长及繁衍，若能提醒光化转换的奇妙，便可实现人造叶绿素发电．目前，太阳能光化转换只在主动探究、探讨中．三、课堂小结1．太阳——宏大的“核能火炉”太阳的构造：从外到内分为对流层、辐射层、太阳核心，最外层包围着太阳大气．2．太阳能是人类能源的宝库．3．太阳能的利用目前干脆利用太阳能的方式有两种：一种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把太阳能转化为电能．四、检测反响1．太阳能的转化：太阳把地面的空气晒热，太阳能转化为________；晒热的空气上升，空气流淌形成风，又转化为________；太阳把地面晒热，并使一局部水蒸发，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________；植物汲取太阳能，发生光合作用，太阳能转化为植物的________；植物作为食物被动物吃掉，又转化成动物的________；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________．答案内能风能水能化学能化学能化学能2．下列有关太阳能辐射的叙述，正确的是()A．太阳每年向地球输送的能量，约相当于4万吨煤的能量B．太阳辐射的宏大能量来源于核裂变反响C．太阳辐射对地理环境的形成和改变具有极其重要的作用D．煤和石油的能量是来源于地球内部的能量答案C3．下列能源不是来自太阳能的有()A．水能B．风能C．核能D．煤、石油和自然气答案C4．为改善驻守在南沙某岛礁边防战士的工作条件和生活条件，今年在岛上安装了太阳能电池板．白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电．这样白天及晚上的能量转化形式是()A．白天：太阳能一内能一电能B．白天：太阳能一电能一化学能C．晚上：化学能一电能一太阳能D．晚上：化学能一电能一化学能答案B一、太阳能的来源：核聚变二、太阳能的利用1．用集热器把水等物质加热2．用太阳能电池把太阳能转化成电能太阳能光伏光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，几乎全部由以半导体材料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成．由于没有活动的局部，故可以长时间操作而不会导致任何损耗．简洁的光伏电池可为手表及计算机供给能源，较困难的光伏系统可为房屋供给照明，并为电网供电．光伏板组件可以制成不同形态，而组件又可连接，以产生更多电力，近年，天台及建筑物外表均会运用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮挡装置的一局部，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统．太阳能暖房冬天，利用太阳能暖房，在很多寒冷地区已运用多年．因寒带地区冬季温度甚低，室内必需有暖气设备，若欲节约大量化石能源的消耗，可应用太阳辐射热．大多数太阳能暖房运用热水系统，亦有运用热空气系统．太阳能暖房系统是由太阳能搜集器、热储存装置、协助能源系统，以及室内暖房风扇系统所组成，其过程是太阳辐射的热量经搜集器内的工作流体将热能储存，再供热至房间．至于协助热源则有装置在储热装置内、干脆装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计．当然亦可不用储热装置而干脆将热能用到暖房的干脆式暖房设计，或者将太阳能干脆用于热电或光电方式发电，再加热房间．第4节能源及可持续开展学问及技能1．初步理解能量转移和能量转化的方向性．2．相识能源消耗对环境的影响．3．知道将来的志向能源．4．知道节约能源的重要性．过程及方法1．通过社会调查，理解当地能源运用对环境的影响．2．通过上网查资料，理解能源的再生技术；解当今世界开发新能源的信息．3．通过学生举例，使学生将物理学问和日常生活紧紧联络起来，培育学生对科学的求知欲，以及将科学技术应用于日常生活的意识．4．通过创设学生学习情境，培育学生口头表达实力和信息沟通实力．情感、看法及价值观1．通过理解消耗能源对环境的影响，初步相识科技给人类带来的负面效应，培育学生节能意识、环保意识．2．初步相识科学技术对于人类生活、自然环境及社会开展的影响，树立可持续开展意识．3．通过沟通探讨，使学生相识沟通及合作的重要性，培育学生主动及别人合作的精神．4．联络科技开展的前沿技术，培育学生关注科技开展的意识，以及将科学效劳于人类的意识，培育学生振兴中华的使命感和责任感．建立节约能源意识、开发新能源．下载资料，制作多媒体课件．教师活动学生活动设计意图引入新课幻灯片的内容是：能源带来了经济的旺盛；交通的便利；生活品质的进步；然而地球的资源有限；为了世世代代永续经营；让我们共同推动能源教化．观看、思索、联想，结合图象答复教师提问．播放六张幻灯片，有针对性地提问，复旧引新.新课教学投影幻灯片，强调：能量的转移、转化是有方向性的，比方冰箱里的热量不会自动转移到外部，而必需消耗其他的能量(电能)才能把热量转移出去，从而使冰箱内部变冷．叉如地球上的能量最终都要转化成环境的内能，而这些内能可以很快回收运用．既然能量是守恒的，为什么我们还常说要节约能源呢？引导学生看书.幻灯片：能源消耗对环境的污染学生把自己生活的地区环境污染的现象列举一、二例，并进展探讨．探讨、合作完成.学生归纳答复.先搜集资料、探讨，个别同学举手发言，其余倾听、思索.学生介绍自己家中的节能小秘方，及全体同学共同共享，如：我家是怎样省电的；我家是怎样省水的等．理解能量的转移和转化的方向性，培育学生的节能意识.培育学生归纳概括实力.让学生理解能源消耗对环境的影响，树立环保意识.教师活动学生活动设计意图指导学生阅读分析教材，完成练习.剖析学生所列事例，联络实际，使学生相识到不当运用能源会对环境造成严峻的破坏.将来的志向能源：幻灯片：1.让地下岩石来发电资料简介：地热能——地热电站.2.潮汐能.3.风能——风力发电.4.核电站.5.燃料电池工作原理.6.水能的利用.7.太阳能.8.低公害节能汽车资料简介.9.新能源“可燃冰”学问简介及我国探讨状况.10.资料简介：雨雪垃圾能发电.eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(利用积雪发电,利用下雨发电,微生物发电))11.资料简介：将来新能源——能源作物(芒属作物).播放北京科学教化电影厂拍摄的科教片“能源及可持续开展”.教学