2024-2025学年高中物理 第十章 热力学定律 6 能源和可持续发展（2）教学设计 新人教版选修3-3

2024-2025学年高中物理第十章热力学定律6能源和可持续发展（2）教学设计新人教版选修3-3科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第十章热力学定律6能源和可持续发展（2）教学设计新人教版选修3-3设计思路亲爱的同学们，咱们今天这节课要一起探讨一个既古老又崭新的话题——能源和可持续发展。这不仅仅是一门物理课，更是一次对生活、对未来的深刻思考。咱们要结合课本，从热力学定律出发，一步步揭开能源的奥秘，探索如何让我们的地球家园更加美好。课堂上，我会通过生动的案例、互动的小实验，让你们在轻松愉快的氛围中理解知识，感受科学的魅力。准备好了吗？让我们一起开启这场能源之旅吧！🚀💡🌍核心素养目标1.培养学生运用物理知识分析和解决实际问题的能力，特别是将热力学原理应用于能源利用和环境保护的情境中。

2.增强学生的科学探究意识，通过实验和案例分析，让学生体验科学探究的过程，提升科学思维和创新能力。

3.强化学生的可持续发展观念，引导学生认识到能源的有限性和环境保护的重要性，培养他们成为具有社会责任感的未来公民。重点难点及解决办法重点：

1.理解能量守恒定律在能源转换中的应用，特别是内能和机械能之间的转换。

2.掌握热机效率的概念及其影响因素，能够分析热机在实际工作过程中的能量损失。

难点：

1.能量守恒定律在复杂系统中的应用，如何从宏观角度理解微观粒子的能量变化。

2.热机效率的计算和理解，特别是实际热机中能量损失的分析。

解决办法：

1.通过实例分析和课堂讨论，帮助学生理解能量守恒定律在不同情境下的应用。

2.利用模拟实验和图表，直观展示热机效率的计算过程，引导学生分析能量损失的原因。

3.设计小组探究活动，让学生通过实际操作和数据分析，加深对热机效率的理解。教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验器材（温度计、压力计、计时器等）

-课程平台：学校内部教学平台、物理教学软件

-信息化资源：热力学定律相关视频资料、在线实验模拟软件

-教学手段：PPT演示文稿、课堂讨论、小组合作学习、实验操作演示教学过程设计**导入新课（5分钟**）

目标：引起学生对能源和可持续发展的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“同学们，你们有没有想过，我们每天使用的能源从哪里来？如果有一天能源耗尽了，我们该怎么办？”

展示一些关于能源消耗和环境保护的图片或视频片段，让学生直观感受到能源问题的重要性。

简短介绍能源和可持续发展的基本概念，激发学生对课程内容的兴趣，为接下来的学习奠定基础。

**能源和可持续发展基础知识讲解（10分钟**）

目标：让学生了解能源和可持续发展的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解能源的定义，包括其主要类型和特点。

详细介绍能源的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解能源的分类和特性。

**能源和可持续发展案例分析（20分钟**）

目标：通过具体案例，让学生深入了解能源和可持续发展的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的能源利用和可持续发展案例进行分析，如绿色建筑、电动汽车等。

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和可持续发展的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用能源和可持续发展理念解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论能源和可持续发展的未来挑战和机遇，并提出创新性的想法或建议。

**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和可持续发展相关的主题进行深入讨论，如“如何提高能源利用效率”、“如何推广可再生能源”等。

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。

**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和可持续发展的认识和理解。

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。

**课堂小结（5分钟**）

目标：回顾本节课的主要内容，强调能源和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、可持续发展理念、案例分析等。

强调能源和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相关知识。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于能源和可持续发展的短文或报告，以巩固学习效果，并鼓励他们在日常生活中实践可持续发展理念。

**拓展活动（5分钟**）

目标：激发学生对能源和可持续发展领域的兴趣，拓展知识面。

过程：

介绍一些与能源和可持续发展相关的课外阅读材料、在线课程或社区活动，鼓励学生进行自主学习和实践。

分享一些成功案例或未来趋势，让学生对能源和可持续发展有更广阔的视野。

**总结**知识点梳理六、知识点梳理

1.**能源的基本概念**：

-能源的定义：能源是指能够提供热、光、动力、电能等形式的物质或能量。

-能源的分类：可再生能源（如太阳能、风能、水能）和非可再生能源（如化石燃料、核能）。

2.**能量守恒定律**：

-定律内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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。

-应用实例：在能源转换过程中，如内燃机、太阳能电池板等。

3.**热机效率**：

-效率定义：热机效率是指热机将热能转换为机械能的效率。

-影响因素：热机效率受热源温度、热机结构、工作物质等因素的影响。

-计算公式：效率=输出功/输入热量。

4.**能源利用与可持续发展**：

-可持续能源的重要性：减少对化石燃料的依赖，降低环境污染，保障能源安全。

-可持续发展的原则：公平性、共同性、持续性、阶段性。

-实践措施：推广使用节能技术、发展清洁能源、提高能源利用效率。

5.**能源消耗与环境保护**：

-能源消耗对环境的影响：温室气体排放、空气污染、水资源污染等。

-环境保护措施：减少能源消耗、提高能源利用效率、发展循环经济。

6.**能源政策与法规**：

-国家能源战略：提高能源利用效率，优化能源结构，保障能源安全。

-相关法规：能源法、环境保护法、可再生能源法等。

7.**能源未来趋势**：

-清洁能源：太阳能、风能、水能、生物质能等。

-智能电网：利用信息技术优化能源分配，提高能源利用效率。

-能源存储技术：电池技术、压缩空气储能等。

8.**能源与日常生活**：

-家庭能源消耗：照明、供暖、家用电器等。

-节能措施：合理使用电器、提高能源利用效率、使用节能产品。

9.**能源教育与宣传**：

-增强能源意识：普及能源知识，提高公众对能源问题的认识。

-宣传节能理念：倡导节能减排，推广绿色生活方式。内容逻辑关系①能源的基本概念

-重点知识点：能源的定义、分类（可再生能源与非可再生能源）。

-关键词：能源、物质、能量、可再生、非可再生。

-重点句子：能源是指能够提供热、光、动力、电能等形式的物质或能量。

②能量守恒定律

-重点知识点：能量守恒定律的内容、应用实例。

-关键词：能量守恒、形式转换、物体转移。

-重点句子：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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。

③热机效率

-重点知识点：热机效率的定义、影响因素、计算公式。

-关键词：热机效率、热能、机械能、输入热量、输出功。

-重点句子：热机效率是指热机将热能转换为机械能的效率。

④能源利用与可持续发展

-重点知识点：可再生能源的重要性、可持续发展的原则、实践措施。

-关键词：可再生能源、可持续发展、公平性、共同性、持续性。

-重点句子：减少对化石燃料的依赖，降低环境污染，保障能源安全。

⑤能源消耗与环境保护

-重点知识点：能源消耗对环境的影响、环境保护措施。

-关键词：能源消耗、环境影响、温室气体、节能减排、循环经济。

-重点句子：减少能源消耗，提高能源利用效率，发展循环经济。

⑥能源政策与法规

-重点知识点：国家能源战略、相关法规。

-关键词：能源战略、能源法、环境保护法、可再生能源法。

-重点句子：提高能源利用效率，优化能源结构，保障能源安全。

⑦能源未来趋势

-重点知识点：清洁能源、智能电网、能源存储技术。

-关键词：清洁能源、太阳能、风能、智能电网、电池技术。

-重点句子：利用信息技术优化能源分配，提高能源利用效率。

⑧能源与日常生活

-重点知识点：家庭能源消耗、节能措施。

-关键词：家庭能源、照明、供暖、节能产品。

-重点句子：合理使用电器，提高能源利用效率，使用节能产品。

⑨能源教育与宣传

-重点知识点：增强能源意识、宣传节能理念。

-关键词：能源意识、普及知识、节能减排、绿色生活方式。

-重点句子：普及能源知识，提高公众对能源问题的认识。重点题型整理1.**热机效率计算题**

-题型描述：给定一个热机的输入热量和输出功，计算其热机效率。

-举例：一个热机的输入热量为1000kJ，输出功为400kJ，求该热机的效率。

-答案：效率=输出功/输入热量=400kJ/1000kJ=0.4，即40%。

2.**能源转换实例分析题**

-题型描述：分析一个具体的能源转换实例，解释能量如何从一种形式转换为另一种形式。

-举例：分析太阳能热水器将太阳能转换为热能的过程。

-答案：太阳能热水器通过吸收太阳光的辐射能量，将其转化为热能，加热水。

3.**可再生能源应用题**

-题型描述：讨论可再生能源在日常生活或工业生产中的应用。

-举例：讨论风能在风力发电中的应用。

-答案：风能通过风力发电机转换为电能，用于供电或储能。

4.**能源消耗与环境保护题**

-题型描述：分析能源消耗对环境的影响，并提出相应的环境保护措施。

-举例：分析化石燃料燃烧对空气质量的影响，并提出减少空气污染的措施。

-答案：化石燃料燃烧会产生有害气体和颗粒物，污染空气。减少空气污染的措施包括提高能源利用效率、使用清洁能源、推广电动汽车等。

5.**能源政策与法规理解题**

-题型描述：解释国家能源政策和法规对能源利用和环境保护的影响。

-举例：解释《中华人民共和国可再生能源法》对可再生能源发展的支持。

-答案：《中华人民共和国可再生能源法》鼓励和支持可再生能源的开发利用，通过政策优惠、财政补贴等措施，推动可再生能源产业的发展，以减少对化石燃料的依赖。教学反思与改进教学结束后，我总会静下心来，回顾一下这节课的教学过程，思考哪些地方做得好，哪些地方还有待提高。以下是我对这次“能源和可持续发展”教学的一些反思和改进计划。

首先，我觉得课堂上的互动环节挺关键的。我发现有些学生对于能源和可持续发展的话题很感兴趣，但在讨论时往往缺乏深度。因此，我打算在未来的教学中，设计更多具有挑战性的问题，引导学生进行深入思考。比如，可以让学生分析某个地区的能源结构，探讨如何实现能源的多元化，这样的问题既能激发学生的兴趣，也能提高他们的分析能力。

其次，我注意到在讲解能源转换效率时，部分学生对于计算公式理解得不够透彻。为了解决这个问题，我计划在课堂上加入更多的实例分析，让学生在实际操作中掌握计算方法。同时，我会准备一些互动练习，让学生在小组内互相讲解，这样既能巩固知识，也能提高他们的表达能力。

再者，我觉得在课堂展示环节，学生的参与度还有提升空间。有时候，学生展示的内容过于简单，缺乏创新性。为了鼓励学生更加积极地参与，我打算引入一些激励机制，比如设立“最佳展示奖”，对表现出色的学生给予奖励。同时，我会提供一些展示技巧的指导，帮助学生更好地展示自己的研究成果。

此外，我也意识到在讲解可再生能源时，有