《第4节 能源与可持续发展》 示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

1/4能源与可持续发展教学设计一、教学目标1．知道能量的转化和转移有一定的方向性。2．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。3．了解未来理想能源的特征。二、教学重点及难点重点：能量转化和转移的方向性。难点：知道能量转化和转移的方向性。三、教学用具：多媒体课件。四、相关资源图片等。五、教学过程【课堂引入】我们学过了能量守恒定律，该定律是自然界普遍的基本定律之一。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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其他物体，而能量的总量保持不变。能量既然是守恒的，那么就不会减少，为什么我们还需要节约能源呢？【新知讲解】（一）能量转移和能量转化的方向性因为我们在生活中发现，能量的转移过程中有一定的规律。如热传递过程中，酒精灯加热烧杯中的水。酒精灯作为高温物体，烧杯中的水作为低温物体，热量能自发地从高温物体转移到低温物体，也就实现了内能自发地转移。热量不能反过来，从低温物体自发地转移到高温物体，如果要实现就必须消耗其他形式的能量。这说明能量的转移是具有方向性的。当然我们同样也发现，能量转化时也有相同之处。从石油中提炼出的汽油，内燃机把其储备的化学能转化为汽车的内能、机械能。这些内能、机械能中有些无法再被收集起来转化回可以被利用的能源。再比如汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能。这些消耗的能量不能被收集利用，不能自动地被用来驱动汽车。可见，涉及热现象的能量转化过程也是具有方向性的。所以，能量的转化和转移都具有方向性，有些能量可以利用，但是有些则不能。我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。（二）能源消耗对环境的影响在有些能源的使用过程中，不可避免地对环境造成影响。如汽车尾气、煤炭发电，造成了大量空气污染。烧柴加剧了水土流失和沙漠化。化石能源产生了大量的内能，其中相当一部分没有被利用；产生的二氧化碳、粉尘等被排放到空气中，加剧温室效应，形成雾霾等。再例如，作为热机燃料的石油、煤等燃料往往含有杂质，燃烧生成的气体中就会含有二氧化硫等有害物质，产生的酸性物质最终会形成酸雨。酸雨对水、土壤、植物会造成危害，甚至对建筑物等也会造成不同程度的损害。（三）能源与可持续发展1．面对能源的有限性，面对能源带来的污染，我们该做些什么呢？能源的利用要考虑可持续发展。一方面，应该提高能源的利用率。另一方面，需要发展新的理想能源。因此人类的生存需要清醒地认识不可再生能源与可再生能源。2．可再生能源与不可再生能源化石能源会越用越少。像煤、石油、天然气这样不能在短期内从自然界得到补充的能源，称之为不可再生能源。核能也会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，也是不可再生能源。像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到、再生，并得到补充的能源，称为可再生能源。可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。伴随着经济的高速增长，我国的能源需求也呈现了前所未有的高速增长态势，面临能源安全与环境保护的双重压力。积极开发包括水电、风电、太阳能和生物质能在内的可再生能源就成为我国实现社会经济持续健康发展的必然选择。典型例题1．关于能源与可持续发展，下列认识错误的是（）A．能量的转化或转移具有方向性 B．天然气是一种可再生的清洁能源 C．超导材料可用于远距离输电 D．核电站是利用核裂变发电的解析：A、根据能量的转化和转移特点可知，能量的转化和转移是具有方向性的，故A正确；B、天然气属于化石能源，是不可再生能源，故B错误；C、超导材料的电阻为零，根据Q＝I2Rt可知，产生的热量为零，则超导材料可用于远距离输电，这样可以大小减少能量在输送过程中的消耗，故C正确；D、核电站是利用可控核裂变的链式反应来发电的，故D正确。答案：B。2．下列事例中，能表示能量转化或转移具有“方向性”的事例是（）A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B．热量可以自发从高温物体传递给低温物体，却不能自发从低温物体传递到高温物体C．动能可以和重力势能相互转化 D．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能解析：A．电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能，只能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故A错误；B．热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故B正确；C．动能可以和重力势能相互转化，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故C错误；D．机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能，能说明能量之间的相互转化，不能说能量转化具有方向性，故D错误。答案：B。3．世界新能源汽车大会将于2019年7月在海南举办，聚焦汽车与能源、交通、信息、通讯等领域联动以及和智慧城市应用场景的深度融合。下列关于能源的说法，正确的是（）A．天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用 B．汽油可以作为“玉兔号”在月球上的工作能源 C．电能是最重要的二次能源 D．如果大量利用太阳能，可以使太阳能在短期内消耗殆尽解析：A、天然气是我们在开采石油时同时开采出来的，是不可再生能源，不可能被无尽地开发利用，故A错误；B、汽油燃烧需要氧气，而月球表面是真空，因此不能用汽油作为“玉兔号”在月球上的工作能源，故B错误；C、电能可以通过消耗化石能源、太阳能、风能、水能、核能等转化而来，属于最重要的二次能源，故C正确；D、太阳能属于可再生能源，可以源源不断地从太阳获得，短期内不会消耗殆尽，故D错误。答案：C。六、本课小结通过本节课的学习我们主要学习了以下几个问题：能量转移和能量转化的方向性；能源的消耗对环境产生了很大的影响，为了人类的可持续发展，要解约能源，开发清洁的新能源，如太阳能、风能、核能等。按照能源是否可再生分类，分为可再生能源和不可再生能源。七、板书设计能源与可持续发展（一）能量转移和能量转化的方向性（二）能源消耗对环境的影