华师大版九年级科学下册6.4 新能源与可持续发展 教学设计

华师大版九年级科学下册6.4新能源与可持续发展教学设计课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计意图本节课以华师大版九年级科学下册6.4“新能源与可持续发展”为内容，旨在引导学生了解新能源的基本概念、种类、优缺点及其在可持续发展中的作用，培养学生的环保意识和科技创新能力。通过本节课的学习，学生能够认识到新能源对于我国能源结构调整、环境保护和可持续发展的重大意义。二、核心素养目标分析本节课的核心素养目标包括：培养学生对新能源的科学探究精神，提升学生的环保意识和社会责任感；增强学生的科学思维和问题解决能力，通过分析新能源的应用案例，引导学生思考如何在日常生活中践行可持续发展理念；同时，培养学生的跨学科知识整合能力，将科学知识与社会实践相结合。三、教学难点与重点1.教学重点，

①理解新能源的定义、特点及其在能源结构中的作用；

②掌握不同类型新能源（如太阳能、风能、生物质能等）的基本原理和应用实例；

③分析新能源技术对环境的影响，以及其在可持续发展战略中的地位和作用。

2.教学难点，

①理解新能源与传统化石能源在能量转化效率、成本和环境影响等方面的差异；

②分析新能源技术发展中的挑战，如技术成熟度、资源分布不均等问题；

③培养学生将新能源知识应用于实际问题的能力，如设计简单的能源利用方案，探讨新能源在社区或家庭中的应用。四、教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备、笔记本电脑、投影仪、电子白板

-课程平台：学校教学网络平台、教育资源网站

-信息化资源：新能源技术相关的视频资料、在线模拟实验软件、新能源技术发展动态的图文信息

-教学手段：互动式教学软件、实物模型演示、小组讨论、案例研究五、教学流程1.导入新课

-详细内容：教师通过提问引导学生思考：“什么是能源？能源在我们生活中扮演着怎样的角色？”随后展示一系列与能源相关的图片，如煤炭、石油、太阳能板等，激发学生的兴趣。接着，教师简要介绍能源危机和环境污染的现状，引出新能源的概念和重要性。用时5分钟。

2.新课讲授

-详细内容：

①新能源的定义和分类：教师介绍新能源的定义，列举常见的几种新能源，如太阳能、风能、生物质能等，并简要说明它们的来源和特点。

②新能源技术原理：教师通过多媒体展示新能源技术的原理，如太阳能电池的工作原理、风力发电机的构造等，帮助学生理解新能源技术的科学基础。

③新能源的应用实例：教师列举国内外新能源技术的应用实例，如太阳能热水系统、风力发电站等，让学生了解新能源在实际生活中的应用情况。用时15分钟。

3.实践活动

-详细内容：

①观看新能源技术视频：教师播放与新能源技术相关的视频，如太阳能发电、风力发电等，让学生直观了解新能源技术的应用。

②互动问答：教师提出与新能源相关的问题，如“为什么说新能源是可持续发展的能源？”等，引导学生思考和讨论。

③小组讨论：将学生分成小组，讨论以下问题：

-新能源技术有哪些优点和缺点？

-如何在日常生活中推广和应用新能源技术？

-如何解决新能源技术发展中的挑战？用时10分钟。

4.学生小组讨论

-详细内容：

①新能源技术优点和缺点：小组讨论新能源技术的优点，如环保、可再生等，以及缺点，如成本高、技术不成熟等。

②推广和应用新能源技术：小组讨论如何在日常生活中推广和应用新能源技术，如使用节能电器、安装太阳能板等。

③解决新能源技术挑战：小组讨论如何解决新能源技术发展中的挑战，如提高技术成熟度、降低成本、优化资源分配等。用时10分钟。

5.总结回顾

-详细内容：教师引导学生回顾本节课所学内容，强调新能源在可持续发展中的重要性。随后，教师提出以下问题，让学生思考并回答：

-什么是新能源？

-新能源有哪些种类？

-新能源技术在现实生活中有哪些应用？

-我们应该如何推动新能源技术的发展？

教师对学生的回答进行点评，总结本节课的重难点。用时5分钟。

总用时：30分钟六、教学资源拓展1.拓展资源：

-新能源技术的最新发展动态，如太阳能光伏技术的效率提升、风力发电的智能化控制等。

-可再生能源在全球范围内的应用案例，包括中国、美国、德国等国的成功经验。

-新能源汽车的发展趋势，包括电池技术、充电设施、自动驾驶技术等。

-新能源在农村和偏远地区的应用，如太阳能照明、风力提水等。

2.拓展建议：

-鼓励学生关注国内外新能源技术的最新动态，通过阅读科技新闻、学术期刊或参加科技讲座来拓宽视野。

-建议学生参与社区服务活动，如组织环保宣传、节能活动，将所学知识应用于实际生活。

-推荐学生进行新能源相关的科学探究项目，例如设计一个小型的太阳能电池板或风力发电机模型。

-鼓励学生通过实地考察了解当地的新能源项目，如参观风力发电站、太阳能光伏发电厂等。

-建议学生阅读与新能源相关的科普书籍，如《新能源与人类未来》、《绿色能源之路》等，以加深对新能源概念的理解。

-组织学生观看纪录片或电影，如《地球脉动》中的自然纪录片，以及《特斯拉传》等讲述新能源领袖人物的电影，激发学生的兴趣和思考。

-引导学生参与线上或线下的新能源知识竞赛，通过比赛形式提高学习动力和知识水平。

-建议学生关注政府发布的新能源政策和规划，了解国家在新能源领域的战略布局和发展方向。

-鼓励学生参与学校或社区组织的环保主题活动，如植树节、地球日等，通过实际行动支持可持续发展。七、典型例题讲解典型例题1：

已知某地区风力发电站的平均风速为每秒5米，风力发电机的叶片直径为10米。若风力发电机的效率为40%，求该发电站每小时可以产生多少电能？（空气密度为1.2千克/立方米）

解答：

首先，计算叶片扫过的体积：

V=πr²h=π(5)²(10)=250π立方米

然后，计算每秒流过叶片的空气质量：

m=ρV=1.2×250π≈942.5π千克

接着，计算每秒的风能：

E=0.5×m×v²=0.5×942.5π×5²≈46875π焦耳

最后，计算每小时的电能：

E_total=E×t=46875π×3600≈167967460π焦耳

考虑到发电机的效率为40%，实际产生的电能为：

E_actual=E_total×0.4≈675890920π焦耳

典型例题2：

某地区计划建设一个太阳能光伏发电站，预计占地面积为1000平方米，太阳能电池板的理论效率为20%，太阳辐射强度为每平方米1000瓦特。求该发电站每天可以产生多少电能？

解答：

首先，计算太阳能电池板的总功率：

P_total=A×I=1000×1000=1,000,000瓦特

然后，计算理论上的总电能：

E_theoretical=P_total×t=1,000,000×24小时=24,000,000瓦时

考虑到太阳能电池板的理论效率为20%，实际产生的电能为：

E_actual=E_theoretical×0.2=24,000,000×0.2=4,800,000瓦时

典型例题3：

某地区计划利用生物质能发电，预计每年可收集到的生物质材料重量为1000吨，生物质能的转化效率为30%。若生物质材料的热值为每千克16兆焦耳，求该发电站每年可以产生多少电能？

解答：

首先，计算生物质材料的热能总量：

E_total=m×H=1000×1000×16×10^6焦耳

然后，计算生物质能转化后的电能：

E_actual=E_total×0.3=1000×1000×16×10^6×0.3焦耳

典型例题4：

某地区计划利用潮汐能发电，已知该地区每天潮汐涨落的高度差为2米，海水密度为1.025千克/立方米，海水体积流量为每秒100立方米。若潮汐能发电机的效率为50%，求该发电站每天可以产生多少电能？

解答：

首先，计算每秒潮汐能的势能：

E_potential=mgh=1.025×2×9.8焦耳

然后，计算每秒潮汐能的电能：

E_tidal=E_potential×Q=1.025×2×9.8×100焦耳

接着，计算每天的潮汐能电能：

E_tidal_daily=E_tidal×24小时=1.025×2×9.8×100×24焦耳

最后，考虑到发电机的效率为50%，实际产生的电能为：

E_actual=E_tidal_daily×0.5

典型例题5：

某地区计划利用地热能发电，已知该地区地热资源的温度为100℃，地热流体流量为每秒10立方米。若地热能发电机的效率为40%，求该发电站每小时可以产生多少电能？

解答：

首先，计算地热流体的内能：

E_internal=m×c×ΔT=10×4.18×(100-15)焦耳

然后，计算每秒地热能的电能：

E_geothermal=E_internal×Q=10×4.18×(100-15)×10焦耳

接着，计算每小时的电能：

E_geothermal_hourly=E_geothermal×3600焦耳

最后，考虑到发电机的效率为40%，实际产生的电能为：

E_actual=E_geothermal_hourly×0.4八、课堂小结，当堂检测课堂小结：

在本节课的学习中，我们共同探讨了新能源与可持续发展的主题。通过了解新能源的基本概念、种类、优缺点及其在可持续发展中的作用，我们认识到新能源对于解决能源危机、减少环境污染和实现可持续发展的重大意义。以下是本节课的主要内容总结：

1.新能源的定义：新能源是指相对于传统能源（如煤炭、石油、天然气）而言，具有可再生、清洁、高效等特点的能源形式。

2.新能源的分类：新能源主要包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能等。

3.新能源的优点：新能源具有可再生、清洁、高效等特点，对环境友好，有助于实现可持续发展。

4.新能源的挑战：新能源技术尚不成熟，成本较高，资源分布不均等问题制约着新能源的发展。

5.新能源的应用实例：太阳能光伏发电、风力发电、生物质能发电等。

6.可持续发展：可持续发展是指在满足当代人的需求的同时，不损害后代人满足其需求的能力。

当堂检测：

一、选择题

1.以下哪项不属于新能源？

A.太阳能

B.煤炭

C.风能

D.生物质能

2.新能源的主要优点是：

A.价格低廉

B.清