25春沪科版九年级下册物理教学设计 第二十章 第二节 能源的开发和利用

第二节能源的开发和利用

教学目标

知识目标1.了解什么是能源;知道哪些属于可再生能源,哪些属于不可再生能源。2.知道太阳能和核能是两种新能源。能力目标知道能源与人类生存和社会发展密切相关,知道人类发现、开发、利用能源的历史,就是其认识自然、理解自然的历史,并能通过具体的事例进行说明。素养目标了解能源的利用和开发在推动社会进步的同时,也带来了能源危机,造成了对环境的污染和生态的破坏,学会辩证地思考问题,学会关注自然、关注社会。

教学重难点

教学重点1.知道可再生能源和不可再生能源的区别。2.了解能源与环境的关系,增强环境保护的意识。3.太阳能与核能的利用。教学难点理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系。

教学过程

一、新课导入如图是我国第一颗原子弹爆炸的情景,与原子弹相比,氢弹所用的燃料更少,而威力比原子弹大很多。原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢?二、教学步骤探究点1能源与社会[阅读课本]P198“能源与社会”[思考]生活中什么是可再生能源,什么是不可再生能源?各举两例进行说明。[提示]水能、风能以及动、植物等可长期提供或可以再生的能源是可再生能源;煤、石油、天然气等一旦消耗很难再生的能源是不可再生能源。[归纳提升]可再生能源:可以在自然界里源源不断地得到的能源叫做可再生能源。不可再生能源:一旦消耗就很难再生的能源叫做不可再生能源。[思考]人类发现、开发、利用能源的历史就是其认识自然、理解自然的历史,也是人类的文明史,你同意这种看法吗?[提示]用煤做燃料的蒸汽机的发明,带来了第一次工业革命。[思考]有人说,煤的利用导致第一次工业革命,电的发明导致第二次工业革命,谈谈你的看法?[提示]第二次工业革命起于19世纪七十年代,主要标志:电力的广泛应用。[习题]风电叶片材料技术的成熟和应用,大大提高了风力发电的效率。下列能源中与风能一样属于可再生能源的是 ()A.石油B.天然气C.水能 D.核能[分析]石油、天然气、核能不能短时期内从自然界得到补充,属于不可再生能源;水能可以从自然界里源源不断地得到补充,属于可再生能源。[答案]C探究点2能源与环境[阅读课本]P199“能源与环境”[思考]什么是温室效应?全球变暖有什么后果?[提示]化石燃料的燃烧产生大量的二氧化碳,二氧化碳浓度增加使得热量难以散发出去,从而出现温室效应。全球变暖导致海平面上升,危害生态平衡。[思考]酸雨是怎样形成的?酸雨中的铅尘增加,给人类带来什么后果?[提示]煤、石油、天然气的燃烧会产生含硫气体,汽车的尾气和工厂的废气都会产生二氧化碳或二氧化硫气体,有的甚至还会含有铅,这些含硫气体污染物进入大气溶入雨水中形成了酸雨。酸雨不仅污染水源,还会污染土壤。[思考]如何解决能源利用与环境保护的矛盾,谈一谈你的看法?[提示]人类不可能为了保护环境而停止使用能源,因为人类离开能源同样不能生存。因此,人类只有在合理利用能源的过程中,高度重视生存环境的保护。探究点3开发新能源[阅读课本]P200~201“太阳能是一种既相对清洁……箱内水的温度升高。”[思考]太阳能的利用有哪两种途径?[提示]太阳能电池——光转化为电的方式;太阳能热水器——光转化为热的方式。[思考]太阳能的利用有哪些优缺点?[提示]优点:(1)能量巨大;(2)清洁;(3)分散。缺点:受气候和天气影响较大。[阅读课本]P201~202“核能的开发和利用……建成了许多核能发电站。”[思考]什么是核裂变?科学家是怎样实现核裂变的?[提示]指由重的原子核(主要是指铀核或钚核)分裂成两个或多个质量较小的原子核的一种核反应形式。科学家用中子轰击铀原子核,产生两个或多个较小的原子核。[思考]什么叫链式反应?原子核为什么能接二连三地、不断地进行裂变?[提示]一个中子轰击铀原子核生成新的原子核,同时又放出了多个中子继续轰击其他铀原子核,这样反应就会越来越剧烈。[思考]原子核裂变时产生的能量与其他能源相比有何突出特点?[提示]原子核裂变时产生的能量比其他能源更加密集。原子弹是一种主要利用核裂变释放出来的巨大能量来起杀伤作用的武器。[思考]什么是核聚变?核聚变与核裂变有何不同?[提示]核聚变是较轻原子核结合成较重原子核的一种核反应;核聚变需在一定条件下进行,如高温和高压,相比核裂变,核聚变的放射性污染等环境问题少很多。核裂变虽然能产生巨大的能量,但远远比不上核聚变。[思考]实现核聚变有什么困难?[提示]核聚变要在近亿度高温条件下进行,地球上原子弹爆炸时可以达到这个温度。[思考]你知道核电站是如何利用核能的吗?[提示]核电站是利用核裂变反应所释放的能量产生电能的发电厂。核反应堆是核电站的心脏,是能维持可控自持链式核裂变反应,以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料,使得在无需补加中子源的条件下核燃料能在其中发生自持链式核裂变过程。[思考]核能的利用有哪些优点?[归纳提升](1)能量密集,运输量小;(2)地区适应性强;(3)清洁、安全;(4)铀矿在地壳中储量丰富。[阅读课本]P202~203“地球内部蕴藏着大量的热……风能还可以用来发电。”[思考]你知道最常见的地热能应用吗?[提示]地下温泉就是直接利用地热能,地热能也能用来发电。[思考]人们是怎么利用潮汐能的呢?[提示]利用潮涨潮落的水位差带动水轮机发电。潮汐发电的成本低,污染小。[思考]你知道风能的利用吗?[提示]最早用于航海,现在很多地方都有风力发电。[习题]阅读下面材料,回答问题。太阳能热塔式发电如图甲所示的太阳能热塔式发电系统模型,位于中国科技馆“挑战与未来”展厅A厅的能源世界展区,该展品模拟了太阳能热塔式发电系统的工作原理。太阳能热塔式发电系统由一个集热高塔和排列在其周围大量的“定日镜”组成,“定日镜”能够根据阳光的方向调整角度,将太阳光反射至塔尖的集热系统上,集热器通过收集太阳能,将塔内的传热介质加热为高温高压蒸汽,再由蒸汽推动汽轮机,汽轮机带动发电机发电。太阳能热塔式发电技术在我国已经实现了实际应用。如图乙所示,在八达岭长城脚下,一座白色太阳能吸热塔高耸在蓝天白云间,地面上100面定日镜组成了聚光岛,这就是我国建成的亚洲首个兆瓦级塔式太阳能热发电站。电站的“定日镜”场占地80亩左右,由100面定日镜组成,每面定日镜使用的玻璃和双轴自动追日支架等核心部件均由我国企业生产。目前,该发电站已实现1.5MW的汽轮发电机稳定发电运行。(1)“定日镜”属于(选填“透镜”或“面镜”)。

(2)请你简述太阳能热塔式发电过程中有哪些能量转化。(3)你认为和传统的火力发电相比,太阳能热塔式发电有哪些优点(写出一个方面即可)?[分析]由“将太阳光反射至塔尖的集热系统上”可知,“定日镜”属于面镜;集热器通过收集太阳能,将塔内的传热介质加热为高温高压蒸汽时太阳能转化为内能,再由蒸汽推动汽轮机可知蒸汽的内能转化为机械能,最后根据汽轮机带动发电机发电可知机械能转化为电能,所以太阳能热塔式发电过程中能量的转化过程为太阳能→内能→机械能→电能;太阳能光伏发电比传统的火力发电更有前景,太阳能光伏发电安全可靠,无噪声,无污染排放,绝对干净(无公害),不会造成环境污染等。[答案](1)面镜(2)太阳能热塔式发电过程中能量的转化:太阳能→内能→机械能→电能。(3)太阳能发电比火力发电环保(合理即可)。三、板书设计第二节能源的开发和利用1.能源与社会(1)可再生能源(2)不可再生能源2.能源利用的进步导致了人类文明的跃进(1)煤的利用导致第一次工业革命(2)电的发明导致第二次工业革命(3)20世纪40年代,核能为代表的又一次能源革命3.能源与环境4.太阳能(1)利用方式(2)特点(3)影响太阳能