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文檔簡介
《能源與可持續(xù)發(fā)展》教學設計江蘇南京29中致遠校區(qū)殷發(fā)金一、教學目標(一)知識與技能1.知道能量的轉化和轉移有一定的方向性。2.了解我國和世界的能源狀況和能源消耗的趨勢。3.了解未來理想能源的特征。(二)過程與方法認識能源的利用對環(huán)境的影響,能用辯證的觀點來看待資源利用與環(huán)境保護的關系。(三)情感態(tài)度和價值觀認識伴隨大量能源消耗所產生的環(huán)境問題,對于能源的開發(fā)和利用有可持續(xù)發(fā)展的意識。二、教學重難點本節(jié)內容是由“能量轉移和能量轉化的方向性”、“能源消耗對環(huán)境的影響”、“能源與可持續(xù)發(fā)展”三部分內容組成的。根據能量守恒定律可知,使用能量的過程中,能量的總量保持不變,那么還會出現能源危機嗎?因為能量在轉化和轉移的過程中具有方向性,把能量轉化或轉移后,能量不能自動再轉化到原來形式或轉移到原來的物體,這部分內容學生不太容易理解,是本節(jié)教學的難點。通過了解世界和我國使用能源狀況,全世界對能源的需求量在不斷增大,并且以不可再生能源為主,所以人類不得不面對能源危機,要實現能源與可持續(xù)發(fā)展,需要開發(fā)和探索各種新能源。所以了解世界和我國的能源狀況是本節(jié)的教學重點。重點:了解世界和我國的能源狀況。難點:知道能量轉化和轉移的方向性。三、教學策略回憶能量守恒定律,能量在轉化和轉移過程中的總量會保持不變,提出問題為什么還會出現能源危機,使學生產生一個矛盾,激發(fā)學生的學習興趣,提出能量轉移和轉化的方向性的問題。通過分析實例來說明能量轉移和轉化的方向性,如汽車散失的熱不能收集起來,雖然能量守恒,但散失的能量無法再次被使用。通過圖片、視頻等介紹在能源使用過程中對環(huán)境造成的危害,通過一些觸目驚心的圖片,使學生認識到使用能源時要注意環(huán)境保護,要辯證地看待能源的使用與環(huán)境保護間的關系。展示我國和世界近年來消耗能源的結構和數量,了解地球上儲存的不可再生能源是有限的,人類正面對著能源危機,需要開發(fā)和利用新能源來解決這個問題。結合前面能源使用對環(huán)境的影響,提出新能源需要具備哪些特點。四、教學資源準備實物投影、多媒體課件整合網絡。五、教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖創(chuàng)設情景(5分鐘)回憶能量的轉化和守恒定律學生回憶并描述定律內容:能量既不會憑空消滅,也不會憑空產生,它只會從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化或轉移的過程中,其總量保持不變回顧知識,為本節(jié)課內容作準備引入新課(5分鐘)既然能量在轉化或轉移過程中其總量保持不變,那么在實際中會出現能源危機嗎?學生討論,引入本課的主要內容結合能量守恒定律,使學生產生矛盾,提高學習興趣新課內容(25分鐘)能量轉移和能量轉化的方向性人們利用能量的過程實際上就是能量轉移和轉化的過程,例如生火做燒,就是把燃料的化學能轉化為內能,再通過熱傳遞即能量的轉移,使食物變熟。你能從日常生活中找到哪些能量轉移和轉化的實例?針對學生的舉例,提出問題:這些能量能自動反過來轉移和轉化嗎?在能量轉移和轉化中具有方向性,雖然自然界中能量的總量保持不變,但并非所有的能量都可以被利用。以下的現象可能出現嗎?為什么?例1.坐在房間內,房間里均勻地充滿空氣。突然,這些空氣自行聚攏在某一角落,使你窒息。例2.一杯水的內能突然集中在這杯水的上層,從面使上面的水劇烈地沸騰,而下面的水卻結成了冰。小結:我們在利用能量時總會有一部分能量轉化成內能散失到環(huán)境中,這些能量雖然還在自然界,但無法自動轉化為其他形式的能量,很難或無法再利用。即經轉化后,可利用的能量只會減少,能源危機依然會存在
學生舉例說明:用暖氣取暖,內能從暖氣中的熱水轉移到室內空氣。汽車制動,汽車的動能轉化為輪胎、地面和空氣的內能。
學生思考原因。
學生討論這兩個實例,分析是否可能出現例子中的現象。(從能量轉化和轉移的方向性來分析。)
通過對實例的分析,認識到能量轉化和轉移中總量保持不變,但可利用的在不斷減少,能源危機仍然是存在的
利用物理知識解釋實例
培養(yǎng)學生的總結能力能源消耗對環(huán)境的影響人類在使用各種能源時,不可避免地對環(huán)境造成影響,能源消耗會對環(huán)境造成哪些影響,產生哪些危害?說出你們的看法。展示被酸雨腐蝕的建筑物、沙漠化等圖片。播放能源消耗對環(huán)境影響的視頻。完成課本中“想想議議”中的表格,了解不同能源在使用時對環(huán)境造成的破壞。小結:在人類使用能源的同時要注意環(huán)境的保護,保持與自然、環(huán)境的和諧與平衡學生討論交流:1.大量使用石油、煤炭造成空氣污染并產生各種廢料。2.在使用木柴等加劇對樹木的砍伐,會導致水土流失和沙漠化。3.海上石油開采發(fā)生泄漏,會破壞生態(tài)環(huán)境。4.煤炭燃燒產生的二氧化硫等氣體會形成酸雨,導致水、土壤酸化,對植物、建筑物造成危害……
完成表格,認識到能源使用的同時也會對環(huán)境造成破壞
培養(yǎng)觀察思考、自學能力、合作學習的能力
物理聯系實際應用,解釋生活中的現象能源與可持續(xù)發(fā)展人類社會的發(fā)展離不開能源,請說說現階段我們使用的能源有哪些?這些能源大都來自于自然界,其中有哪些是可能從自然界內源源不斷的獲得,哪些是現階段使用,但短期內不能從自然界得到補充?能源可以分為可再生能源和不可再生能源。像化石能源、核能等能源會越用越少,不能在短期內從自然界得到補充,這些是不可再生能源;像風能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到,這些是可再生能源。播放當今世界能源的儲備及使用情況的資料。通過以上資料,討論交流,你對現階段能源使用及結構有什么看法?按照現階段的能源消耗,不可再生能源將消耗殆盡,在能源的利用上要堅持可持續(xù)發(fā)展,你對可持續(xù)發(fā)展有什么看法?從能源的使用上,要依靠科技進步改變能源結構、開發(fā)和推廣清潔的可再生能源、提高能源的利用效率、減少環(huán)境污染。你能說出一些新能源嗎?開發(fā)的新能源需要滿足什么條件呢?歸納總結新能源的特點:1.必須足夠豐富,可以保證長期使用;2.必須足夠便宜,可以保證多數人用得起;3.相關的技術必須成熟,可以保證大規(guī)模使用;4.必須足夠安全、清潔,以保證不會嚴重影響環(huán)境
學生舉例:煤、石油、天然氣、風能、水能、核能、太陽能、電能等
學生給剛才所列舉的能源進行分類。
了解可再生能源和不可再生能源。
學生討論交流總結:不可再生能源資源有限,開采情況下樂觀,且污染嚴重,因此必須開發(fā)新能源。學生討論交流,能源的可持續(xù)發(fā)展,并不是要求不使用能源,是既要考慮當前發(fā)展需要,又要考慮未來發(fā)展需要,不能以犧牲后人的利益為代價來滿足當代人的需求。
學生討論新能源如風能、水能、太陽能等。
學生討論總結新能源的條件
根據能源是否可再生,對能源進行分類。
培養(yǎng)學生總結能力。
通過對不可再生能源的分析,提高學生環(huán)境保護的意識。
利用辯證的方法來看待能源的可持續(xù)發(fā)展。
培養(yǎng)學生的分析總結能力總結(5分鐘)課堂小結:1.通過這節(jié)課你學到了什么?2.如何理解能量轉移和能量轉化的方向性?3.能源消耗對環(huán)境有哪些影響?4.談談你對能源與可持續(xù)發(fā)展的認識。
學生梳理本節(jié)課知識內容。從前面幾個方面進行總結
培養(yǎng)學生總結歸納的能力作業(yè)布置完成《動手動腦學物理》第1~4題按要求完成知識鞏固
《能源與可持續(xù)發(fā)展》同步測試江蘇南京29中致遠校區(qū)殷發(fā)金一、選擇題1.關于能量和能源的利用,下列說法中正確的是(
)A.化石能源、水能、風能均是可再生能源B.目前的核電站都是利用核裂變釋放的能量來發(fā)電的C.太陽能無法被人類直接利用D.因為能量是守恒的.所以不存在能源危機答案:B解析:在一次能源中,煤、石油、天然氣等化石能源和核燃料屬于不可再生能源。目前的核電站利用了可控的核裂變,迄今為止,人們還不能使核聚變在人工控制條件下進行。目前,人們直接利用太陽能的方式有兩種:一是把太陽能轉化為內能,如太陽能熱水器;二是把太陽能轉化為電能,如太陽能電池。由于我們在能量的轉化和轉移過程中利用能量,而能量的轉化和轉移有方向,總會有一部分能量轉化為內能散失在周圍環(huán)境中,可利用的能量只會減少,不會增加;我們目前的能源結構以不可再生能源為主,所以,必須開發(fā)和推廣使用清潔的可再生能源。2.根據媒體了解到,造成空氣污染的首要污染物是可吸入顆粒物和二氧化硫。下列對其形成原因的分析不合理的是(
)A.環(huán)境綠化不好,粉塵隨風飄揚B.生活和生產中燃燒煤炭C.工業(yè)生產排放廢水D.機動車排放尾氣答案:C解析:空氣污染中的可吸入顆粒主要是一些粉塵固體,工地的揚塵、工廠的粉塵、生活中的燃料的燃燒、汽車行駛等都會向空氣中排放固體小顆粒形成空氣污染。工業(yè)生產排放廢水會對水體污染,屬于液體廢棄物。3.關于我國能源的利用和能源的節(jié)約,下列說法正確的是(
)A.我國化石燃料儲量豐富,只可以說是取之不盡、用之不竭的B.在能源的利用中,應注意環(huán)境保護C.核能的利用肯定會造成污染,所以不能開發(fā)核能D.太陽能的利用不會產生污染,所以應集中全力開發(fā)太陽能答案:B解析:化石燃料屬于一次能源中的化石能源,屬于不可再生能源。我國化石燃料儲量豐富,但由于不可再生,所以不是取之不盡的。人類發(fā)展的過程就是利用能源的過程,但在使用能源的過程中也會對環(huán)境造成污染,如化石能源的使用會產生固體廢棄物和有害氣體,對大地和大氣污染,所以在使用能源的同時要注意環(huán)境保護。核能中使用的核燃料具有放射性,如果沒有安全防護措施,會造成污染,但隨著科技的發(fā)展,人類采用多種安全措施,能確保核燃料不泄漏,在一些發(fā)達國家,核電已經成了一種重要的常規(guī)能源。太陽能屬于新能源,在使用中環(huán)保,無污染。但由于技術還不成熟,造價昂貴,所以目前只在一些特殊環(huán)境下使用。4.下列各組能源中,均屬于不可再生能源的是(
)A.煤、石油、天然氣
B.太陽能、地熱能、風能C.電能、汽油、風能
D.核能、水能、生物能答案:A解析:根據能源使用后能否從自然界短期內獲得補充,可以把能源分為可再生能源和不可再生能源。例如煤、石油、天然氣等化石能源,它們是動植物經億萬年形成的,所以短期內無法從自然界獲得補充。像風能、水能、生物質能等使用后,在短期內能從自然界獲得補充。5.長久性地解決人類對能源需求的根本方法是(
)A.充分利用地球上化石燃料資源B.改進工藝,提高能源利用率C.依靠科學技術進步,不斷開發(fā)新能源D.盡可能地少用能源答案:C解析:人類現在大規(guī)模使用的能源大都是化石能源,它是動植物在地下經億萬年形成的,但按照現階段的使用速度,很快就能用完,短時間內無法再生,所以化石能源不能成為人類長久性使用的能源。改進工藝,可以提高能源利用率,但不能從根本上解決能源問題。依靠科技進步,開發(fā)新能源,才能實現能源的可持續(xù)發(fā)展。6.“能源危機”是當今世界各國共同面臨的問題。對此,以下措施可行的是(
)A.人人都要自覺做到節(jié)約用水、節(jié)約用電,不浪費和人為毀壞物品B.關閉現有的火力發(fā)電站C.各地都要新建水力和風力發(fā)電站D.停止使用石油資源,而以核能和太陽能取代答案:A解析:由于現在過度依賴化石能源,而化石能源又是不可再生能源,所以會出現能源危機,但不能因為化石能源不可再生,而停止一切化石能源的使用。我們要加快開發(fā)新能源,找到化石能源的替代品。水能和風能都是可再生能源,但受地域、環(huán)境影響較大,并不適合在所有地方建水力和風力發(fā)電站。由于核能和太陽能都屬于新能源,尤其太陽能還是可再生能源,但由于受技術和成本的影響,現在還不能大規(guī)模的使用。7.近年來某市面貌發(fā)生了很大變化,增加了許多綠地,在道路兩旁栽種了大量樹木,改善了城市環(huán)境。下列關于城市綠化作用的說法中,不正確的是(
)A.植物的蒸騰作用,可以調節(jié)環(huán)境溫度B.城市綠地面積的增加,可以改善空氣質量C.在道路兩旁栽種樹木,可以減小車輛噪聲對居民的影響D.城市綠化后,可以減少工業(yè)廢氣和車輛尾氣的排放答案:D解析:在道路兩旁栽種樹木,利用了水的蒸騰,水蒸發(fā)吸熱具有調節(jié)環(huán)境溫度的作用。城市綠地的增加,植物能吸附灰塵,改善空氣質量。由于樹木蓬松多孔,也能在傳播過程中吸收噪聲。城市綠化,可以減少空氣中的粉塵,但無法減少工業(yè)廢氣和車輛尾氣的排放。8.為節(jié)約能源,需提高熱機的效率,下列措施中不能提高效率的是(
)A.盡量使燃料充分燃燒B.盡量增加熱機的工作時間C.盡量減少廢氣帶走的熱量D.盡量減少熱機部件間的摩擦答案:B解析:為了解決能源使用的可持續(xù)性,要提高能源的利用率。提高熱機的效率就是在輸出有用能量的情況下,盡量減少消耗的能源,燃料充分燃燒,相同質量的燃料燃燒放出的熱量多??梢猿浞掷脧U氣帶走的熱量,減少熱損失。熱機各部件間的摩擦會消耗一部分能量,使用的能源會有部分消耗在摩擦損失上。熱機的工作效率與工作時間無關。9.未來的理想能源要能夠大規(guī)模替代常規(guī)能源,它必須滿足以下哪幾個條件(
)A.必須足夠豐富,可以保證長期使用,必須足夠便宜,可以保證多數人用得起B(yǎng).相關的技術必須成熟,可以保證大規(guī)模的使用C.必須足夠安全和清潔,可以保證不會嚴重影響環(huán)境D.以上3個條件必須都滿足答案:D解析:隨著化石能源的大量消耗,尋找新能源已經非常迫切了,未來選擇的理想能源來替代常規(guī)能源,未來的能源必須足夠豐富,可以保證長期使用;必須足夠便宜,可以保證多數人用得起;相關的技術必須成熟,可以保證大規(guī)模使用;必須足夠安全、清潔,以保證不會嚴重影響環(huán)境等。二、填空題10.冬天,火爐把自己的___________傳遞給房間里的空氣,供人們取暖;到了春天,我們不能把這些能量重新收集起來供來年再用,一般情況下,_________只能從高溫物體轉移到低溫物體,不能相反。上述事例說明:能量的轉化、能量的轉移,都是有__________性的。答案:內能
內能
方向解析:能量的利用主要是轉移和轉化,火爐工作時燃料燃燒把內能轉移到空氣中,熱傳遞的條件是要有溫度差,內能從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體。內能不能自發(fā)地從低溫物體轉移到高溫物體,因為能量的轉化和轉移具有方向性。11.目前,作為人類主要能源的_________能源,并非取之不盡,用之不竭的,因此我們應該努力尋找一些理想的能源來代替它們,如_________和_________。由是否可以直接從自然界獲取,可以將能源分為_________能源和_________能源。對于一次能源:①太陽能、②風能、③水能、④煤、⑤石油、⑥天然氣、⑦核燃料,其中_________(填寫序號)可以從自然界源源不斷地得到,稱之為可再生能源,而_________(填寫序號)一旦消耗就很難再生,稱之為不可再生能源。答案:化石
太陽能
風能
一次
二次
①②③
④⑤⑥⑦解析:現階段人類使用的能源還是以化石能源為主,它的形成是由動、植物在地下經億萬年形成的,它的儲量是有限的,短期內無法再生,屬于不可再生能源。為了能源的可持續(xù)發(fā)展,要不斷地開發(fā)新能源來替代化石能源,這些新能源要滿足價格合理、獲取方便、對環(huán)境污染小等特點,如太陽能、風能、水能等。根據能否直接從自然界獲取,可以把能源分為一次能源和二次能源,一次能源是指能從自然界直接獲得的,如煤、石油、天然氣等,二次能源無法從自然界直接獲得,需要通過一次能源轉化而來的。12.在“太陽能、天然氣、石油、煤炭、風能、核燃料”這些能源中,屬于“可再生能源”的是_________。如圖,滾擺在運動過程中,上升的高度會逐漸降低,它的機械能逐漸轉化為內能,散失到空氣中,但能量的總量_________;這些散失到空氣的能量,不能自動地再次驅動滾擺,這說明能量的轉化和轉移具有_________。答案:太陽能、風能
保持不變
方向性解析:可再生能源是指從自然界中獲得,消耗后,在較短的時間內能得到補充,如太陽能來自太陽,可以長時期使用。風能是間接來自于太陽,太陽照射,使空氣的溫度升高,形成對流形成風,所以風能也是可以長期使用,不會用完的。其余的能源在地球上的儲量都是有限的,并且使用完后短期內無法得到補充。滾擺在上下運動,是動能和勢能的相互轉化,在運動過程中由于滾擺與繩子之間有摩擦、與空氣有摩擦,使一部分機械能轉化為內能,但機械能和內能的總量保持不變,這就是能量守恒。但能量的轉化和轉移是有方向的,消耗的機械能轉化為內能,無法自動地再轉化為機械能。13.目前,化石燃料是人類生產、生活的主要能源。隨著全球能量使用的增長,化石燃料等不可再生能源將日趨枯竭。世界各國人民的節(jié)能意識正在日趨增強(如圖是我國的節(jié)能標志),科學家也在開發(fā)新能源、研制節(jié)能產品、提高化學能的轉化效率等方面,做著積極的努力。請你回答:(1)有待繼續(xù)開發(fā)、利用的能源有(至少答3種):
。(2)生產、生活中存在著化學能和電能的相互轉化。請你舉出一個在使用中由化學能轉化為電能的例子:
。(3)氫氣具有熱值高且
的特點,因此被認為是最清潔的燃料。答案:(1)風能、太陽能、核能
(2)電池
(3)燃燒產物不污染環(huán)境解析:現階段使用的大多是化石能源,在地球上的儲量是有限的,需要尋找新的能源來替代化石能源。如選擇一些可再生的能源,如風能、太陽能、水能等,也可以選擇一些地球儲量豐富、可長期提供的能源,如核能中的聚變等。電能的獲得有多種途徑,化學能轉化為電能是其中的一種,如電池等。氫氣燃燒后的產物是水,對環(huán)境沒有污染,所以它是一種清潔的能源。三、解答題14.三峽水電站是世界上最大的水力發(fā)電站,年平均發(fā)電量預計為×1010kW·h,這些電能將送往華東、華中等九省市,所以人們講“三峽可以照亮半個中國”。據專家介紹,三峽水電站的年發(fā)電量相當于一個每年消耗5×1010kg煤的火力發(fā)電站的年發(fā)電量,而且是廉價、清潔、可再生的能源。(1)已知煤的熱值是×107J/kg,5×1010kg煤完全燃燒后,將放出多少熱量?(2
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