(教学设计)第12章 第4节 能源与可持续发展2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019)

(教学设计)第12章第4节能源与可持续发展2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(人教版2019)课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容本节课的教学内容来自于2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）第12章第4节“能源与可持续发展”。本节内容主要包括以下几个部分：

1.能源的分类：太阳能、风能、水能、地热能、核能等。

2.能源的利用与转化：能量守恒定律，能源的有效利用，能源转化的损失。

3.可持续发展：可持续发展的概念，我国可持续发展的现状与挑战，可持续发展的重要性。

4.新能源技术：新能源的开发与利用，新能源技术在生活中的应用，新能源技术的发展前景。

5.能源与环境：能源消费对环境的影响，节能减排的重要性，低碳生活的实践。

本节课的教学目标是使学生了解能源的种类、能源的利用与转化，理解可持续发展的概念及其在我国的重要性，掌握新能源技术的发展和应用，以及能源与环境的关系。通过对本节课的学习，使学生能够提高能源意识，培养节能减排的生活方式，为我国的可持续发展做出贡献。二、核心素养目标本节课的核心素养目标旨在培养学生的科学素养、创新精神和实践能力。具体包括以下几个方面：

1.科学素养：使学生了解能源科学知识，提高学生对能源转化、利用等物理现象的认知水平，培养学生的科学思维能力。

2.创新精神：激发学生对新能源技术和可持续发展的兴趣，鼓励学生思考能源问题，培养学生的创新意识和解决问题的能力。

3.实践能力：通过课堂讨论、案例分析等方式，培养学生的实践操作能力，使学生在实际生活中能够运用所学知识，提高节能减排的实践能力。

4.社会责任：使学生认识到可持续发展的重要性，理解节能减排对我国社会可持续发展的意义，培养学生的社会责任感。三、教学难点与重点1.教学重点：

（1）能源的分类：太阳能、风能、水能、地热能、核能等，以及各种能源的特点和应用。

（2）能源的利用与转化：能量守恒定律，能源的有效利用，能源转化的损失，以及各种能源利用技术的原理和应用。

（3）可持续发展：可持续发展的概念，我国可持续发展的现状与挑战，可持续发展的重要性。

（4）新能源技术：新能源的开发与利用，新能源技术在生活中的应用，新能源技术的发展前景。

（5）能源与环境：能源消费对环境的影响，节能减排的重要性，低碳生活的实践。

2.教学难点：

（1）能源的转化与利用过程中的损失：能量守恒定律在实际应用中的理解，能源转化过程中的损耗计算，如何提高能源利用效率等。

（2）可持续发展的概念和实践：学生对可持续发展概念的理解，如何将可持续发展理念应用到实际生活中，我国可持续发展的挑战和应对策略。

（3）新能源技术的发展和应用：新能源技术的原理，新能源技术在生活中的应用实例，新能源技术的发展前景和挑战。

（4）能源与环境的关系：能源消费对环境的影响，节能减排的措施和方法，低碳生活的实践和意义。

（5）学生对于能源科学知识的掌握和应用：学生对于能源科学知识的深度理解，如何将所学知识应用到实际问题中，提高解决问题的能力。四、教学资源软硬件资源：

1.教室内的多媒体设备，包括投影仪和计算机。

2.教学黑板和白板笔。

3.物理实验器材，如太阳能电池板、风力发电机等。

课程平台：

1.学校提供的在线课程平台，用于上传教学资料和作业。

2.教育部门提供的物理课程资源库。

信息化资源：

1.相关的在线教育平台，如KhanAcademy、Coursera等，提供物理课程的视频讲解和练习题。

2.学术期刊和论文库，如ScienceDirect、IEEEXplore等，用于查找最新的能源和可持续发展相关的研究论文。

教学手段：

1.讲授法：教师对能源和可持续发展的概念、原理和案例进行讲解。

2.案例分析法：通过分析具体的能源和可持续发展案例，让学生深入理解相关概念和原则。

3.小组讨论法：组织学生分组讨论能源问题，促进学生之间的交流和合作。

4.实验演示法：通过实验演示能源的转化和利用过程，增强学生对物理现象的理解。五、教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对能源与可持续发展的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是能源吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于能源的图片或视频片段，让学生初步感受能源的魅力或特点。

简短介绍能源的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.能源基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解能源的基本概念、分类和原理。

过程：

讲解能源的定义，包括其主要分类和特点。

详细介绍各种能源的分类、来源和利用方式，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.能源案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解能源的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的能源案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解能源的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用能源解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与能源相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对能源的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调能源与可持续发展的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括能源的基本概念、分类、案例分析等。

强调能源与可持续发展在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用能源与可持续发展知识。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于能源与可持续发展的短文或报告，以巩固学习效果。六、知识点梳理本节课的主要知识点包括以下几个方面：

1.能源的分类及特点：

-一次能源：太阳能、风能、水能、地热能、核能等。

-二次能源：电能、热能、机械能等。

-常规能源：煤炭、石油、天然气等。

-新能源：太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核聚变能等。

-各种能源的特点，如可再生能源与不可再生能源的区分，能源的获取和利用方式等。

2.能源的利用与转化：

-能量守恒定律：能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

-能源的有效利用：提高能源利用效率，减少能源浪费。

-能源转化的损失：能源在转化过程中不可避免的损失，如热能的散失等。

-各种能源利用技术的原理和应用，如太阳能电池、风力发电机等。

3.可持续发展：

-可持续发展的概念：满足当前世代的需求，不损害后代满足其需求的能力。

-我国可持续发展的现状与挑战：资源约束、环境污染、生态退化等问题。

-可持续发展的重要性：关乎国家的长远发展、人民的生活质量和生态系统的健康。

4.新能源技术：

-新能源技术的发展：新能源技术的原理、发展趋势和前景。

-新能源技术在生活中的应用：如太阳能热水器、电动汽车等。

-新能源技术的发展前景：技术创新、政策支持和市场需求等方面的展望。

5.能源与环境：

-能源消费对环境的影响：如碳排放、大气污染等。

-节能减排的重要性：减少能源消耗和环境污染，实现绿色可持续发展。

-低碳生活的实践：改变生活习惯，选择节能环保的生活方式。七、课后作业1.根据本节课所学的能源分类知识，列举至少三种可再生能源和三种不可再生能源，并简要说明它们的获取和利用方式。

答案：可再生能源：太阳能、风能、水能；不可再生能源：煤炭、石油、天然气。

2.以太阳能为例，解释能量守恒定律在太阳能电池中的应用，并说明太阳能电池的工作原理。

答案：能量守恒定律在太阳能电池中的应用是指太阳能电池将太阳辐射能转化为电能，过程中能量的总量保持不变。太阳能电池的工作原理是利用光生伏特效应，当太阳光照射到太阳能电池的半导体材料上时，会产生电子-空穴对，通过外部电路电子流动形成电流。

3.根据本节课所学的可持续发展知识，分析我国在可持续发展方面面临的挑战，并提出至少两种应对策略。

答案：我国在可持续发展方面面临的挑战有资源约束、环境污染、生态退化等。应对策略：一是发展循环经济，提高资源利用效率；二是加强环境保护，减少污染物排放。

4.以电动汽车为例，说明新能源技术在生活中的应用，并简述其工作原理。

答案：电动汽车是新能源技术在生活中的应用之一，它的工作原理是利用电动机将电能转化为机械能，驱动汽车行驶。电动汽车具有环保、高效等优点，有助于减少能源消耗和环境污染。

5.根据本节课所学的能源与环境知识，讨论能源消费对环境的影响，并提出至少两种节能减排的措施。

答案：能源消费对环境的影响主要表现为碳排放、大气污染等。节能减排的措施：一是推广节能产品，如节能灯具、高效空调等；二是提倡低碳生活方式，如减少私家车使用，多乘坐公共交通工具等。八、课堂小结，当堂检测课堂小结：

1.总结本节课所学的能源分类、能源的利用与转化、可持续发展、新能源技术及能源与环境等核心知识点。

2.强调能源与可持续发展在现实生活中的重要性和应用，激发学生对能源与可持续发展领域的兴趣。

3.鼓励学生积极思考，提出问题，培养学生的批判性思维和解决问题的能力。

4.提醒学生在日常生活中注意节能减排，培养学生的环保意识和低碳生活理念。

当堂检测：

1.根据本节课所学的能源分类知识，请列举至少三种可再生能源和三种不可再生能源，并简要说明它们的获取和利用方式。

答案：可再生能源：太阳能、风能、水能；不可再生能源：煤炭、石油、天然气。

2.以太阳能为例，解释能量守恒定律在太阳能电池中的应用，并说明太阳能电池的工作原理。

答案：能量守恒定律在太阳能电池中的应用是指太阳能电池将太阳辐射能转化为电能，过程中能量的总量保持不变。太阳能电池的工作原理是利用光生伏特效应，当太阳光照射到太阳能电池的半导体材料上时，会产生电子-空穴对，通过外部电路电子流动形成电流。

3.根据本节课所学的可持续发展知识，分析我国在可持续发展方面面临的挑战，并提出至少两种应对策略。

答案：我国在可持续发展方面面临的挑战有资源约束、环境污染、生态退化等。应对策略：一是发展循环经济，提高资源利用效率；二是加强环境保护，减少污染物排放。

4.以电动汽车为例，说明新能源技术在生活中的应用，并简述其工作原理。

答案：电动汽车是新能源技术在生活中的应用之一，它的工作原理是利用电动机将电能转化为机械能，驱动汽车行驶。电动汽车具有环保、高效等优点，有助于减少能源消耗和环境污染。

5.根据本节课所学的能源与环境知识，讨论能源消费对环境的影响，并提出至少两种节能减排的措施。

答案：能源消费对环境的影响主要表现为碳排放、大气污染等。节能减排的措施：一是推广节能产品，如节能灯具、高效空调等；二是提倡低碳生活方式，如减少私家车使用，多乘坐公共交通工具等。教学反思与改进在教学本节课之后，我发现了一些需要改进的地方，以便更好地提高学生的学习效果。

首先，我发现学生在理解能源分类和能源利用与转化的概念时存在一定的困难。为了更好地帮助学生理解这些概念，我计划在未来的教学中使用更多的实例和案例来解释这些概念，以便学生能够更好地理解和掌握。

其次，我在讲解可持续发展的重要性时，发现学生对于可持续发展概念的理解还不够深入。为了更好地帮助学生理解可持续发展的重要性，我计划在未来的教学中使用更多的实例和案例来解释可持续发展的重要性，以便学生能够更好地理解和掌握。

再次，我在讲解新能源技术时，发现学生对于新能源技术的原理和应用还不够熟悉。为了更好地帮助学生理解新能源技术的原理和应用，我计划在未来的教学中使用更多的实例和案例来解释新能源技术的原理和应用，以便学生能够更好地理解和掌握。

最后，我在讲解能源与环境的关系时，发现学生对于能源消费对环境的影响还不够了解。为了更好地帮助学生理解能源消费对环境的影响，我计划在未来的教学中使用更多的实例和案例来解释能源消费对环境的影响，以便学生能够更好地理解和掌握。板书设计1.能源分类与特点：

-一次能源：太阳能、风能、水能、地热能、核能等。

-二次能源：电能、热能、机械能等。

-常规能源：煤炭、石油、天然气等。

-新能源：太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、核聚变能等。

2.能源利用与转化：

-能量守恒定律：能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。

-能源的有效利用：提高能源利用效率，减少能源浪费。

-能源转化的损失：能源在转化过程中不可避免的损失，如热能的散失等。

3.可持续发展：

-可持续发展的概念：满足当前世代的需求，不损害后代满足