高中物理 106《能源和可持续发展》教案 新人教版选修33Word下载.docx

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温室效应、酸雨、光化学污染

　　４、环境污染的防止

二、研究性学习课题

　　总课题：

能源与环境

子课题：

1、研究“温室效应”的形成（起因、结果）与防止。

　　2、简易太阳灶的制作。

　　3、家用太阳能热水器的工作原理。

4、煤和石油中的化学能从何而来？

三、能源与环境保护教育

人类的生活离不开能源。

如果没有能源，人就得吃生米、生菜、生肉，这对原始人来说，可以，对现代人来说，那不可想像。

要把饭菜烧熟，就得能源。

照明需要能源，坐汽车、火车、轮船、飞机也需要能源，炼钢炼铁、开动机器都得有能源。

　　人类能源的总来源是太阳。

这就是说，不仅风能、水力能、海浪能、生物质能、太阳能等自然能源来自太阳，就是矿物燃料煤、石油、天然气也来自太阳。

以上这些属于一次能源，由一次能源生产的电力属于二次能源。

　　目前在人类能源当中挑大梁的一次能源是煤、石油、天然气这些矿物燃料。

矿物燃料的大量使用，给环境带来十分广泛的影响：

　　矿物燃料的开采要毁掉一些土地，有时不可避免地要占用一部分农田。

矿物燃料的运输也会带来环境问题，如海上石油运输，经常发生事故，泄漏的原油污染大片海域；

就是不发生事故，压舱水的排放也常常在小范围内使海域受到污染。

矿物燃料的燃烧，对环境产生的影响最大。

其中硫氧化物、氮氧化物等各种有害气体污染空气，已经使人们难以忍受，因为矿物燃料的燃烧总是要排放出非常多的二氧化碳，甚至达到改变空气成分的比例的程度，使地球的气温升高，这已经成了全世界格外关注、十分头疼的一个环境问题。

　　怎样才能减少因能源使用而带来的环境影响呢?

　　首先，要节约能源。

减少全人类的能源消耗，才能减少二氧化碳的排放。

这是从环境保护的角度说，节约能源势在必行。

另一方面，能源本身也存在着危机。

据勘察，地球上可供开采的石油有816亿吨，天然气495亿吨，煤10万亿吨。

现在全世界每年的能源总消耗量大体上是95亿吨标准煤，其中主要的是石油、天然气和煤，分别占45%、19%、25%，此外，还有7%的水电，3%的核能。

按照目前的消费状况，石油将在三四十年内采完，煤炭虽多，也只能开采250年左右。

以后，随着科技水平的提高，这些矿物能源的储量也可能提高，但是，不管怎么说，地壳运动给我们预备下的矿物燃料总是有数的，我们用一点就少一点，不悠着点儿用，恐怕是要被动的。

　　其次，要利用高科技，开发新能源。

目前原子能发电已进入实用阶段，受控热核聚变的探索也在步步前进，有望加入人类能源的行列。

　　再次，要积极利用自然能。

其中包括，直接利用太阳能，太阳能发电、风力发电、海浪，潮汐发电、水力发电等。

这些能源的使用，基本上对环境没有污染，因此被人们称作“清洁能源”。

　　还有，还必须治理矿物能源燃烧产生的污染物。

　　最后一点必须说明的是，要注意解决广大农村的能源问题。

全世界的广大农村，能源相当缺乏。

全球大约有15亿农村人口用不上煤、石油、天然气这些矿物燃料，他们只能砍柴烧，或烧牛羊粪或烧作物秸秆。

有的农民要花费很大精力去剥树皮、砍灌木、铲草根、拣牛粪。

这样做的结果，毁掉了很多树木，破坏了绿色植被，对生态环境也是一种巨大的破坏。

由于全世界每年要烧掉4亿吨以上的牛粪和秸秆，使越来越贫瘠的土壤丧失了很多有机物还田的机会。

不解决这些农民的能源问题，他们的生存环境就会更加恶化，他们也难以摆脱贫困的境地。

人类优先开发的五种新能源

在即将过去的20世纪中，人类使用的能源主要有三种，就是原油、天然气和煤炭。

而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么，地球上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年了。

四五十年。

从人类历史的角度来看，实在是非常非常的短促；

试想一下，对于今于20来岁的年轻人来说，到他们六七十岁的时候，如果地球上已经没有原油和天然气可用，我们能不为此感到惊愕吗？

所以，开发新能源，替代上述三种传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，已经成为人类发展中的紧迫课题，核能在今后一段时期内还将有所发展，但是核电站的最大使用期只有25-30年，核电站的建造、拆除和安全防护费用也相对不低，过多地建设核电站是否明智可取，还有待今后实践和历史来检验。

那么，人类将向何处寻找新能源呢？

先进国家的能源专家认为，太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能这五种新能源，在今后将肯定会优先获得开发利用。

太阳能　太阳能利用的形式很多，例如太阳能集热为建筑供暖、供热水，用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置，等等，这些都属于太阳能小型、分散的利用形式。

太阳能大型、集中和利用形式，则是太空发电。

在距地面三万多公里高空的同步卫星上，太阳能电池每天24小时均可发电，而且效率高达地面的10倍。

太空电能可以通知过对人体无害的微波向地面输送。

风能　风能利用技术的不断革新，使这种丰富的无污染能源正重放异彩。

据估计，二三十年内，风力发电量将要占欧共体电占全国总电力的30%左右。

地热能　目前世界上已有近二百座地热发电站投入了运行，装机容量数百万千瓦。

研究表明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1.7亿倍，可供人类消耗几百亿年，真可谓取之不尽、用之不竭，今后将优先利用开发。

波浪能　主要的开发形式是海洋潮汐发电。

80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站，让涨潮的海小冲进有一定高度的贮水池，池水下溢即可发电。

已经在设计的单座潮汐电站，其它发电量可供一个30万人口的城市使用。

氢能　氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，就可经提取出无穷无尽的氢。

氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。

前苏联试用氢为“图-155”型飞机的燃料已经初步得成功，各国正积极试验用氢作为汽车的燃料。

氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。

2019-2020年高中物理11怎样描述交变电流教案沪科版选修3-2

课题

描述交变电流的物理量

课型

新授

教学目标

一、知识与技能

1知道交变电流的周期和频率，以及它们与转子角速度ω的关系。

2知道交变电流和电压的最大值、瞬时值、有效值等及其关系。

3　知道我国供电线路交变电流的周期和频率。

二、过程与方法

1　用等效的方法得出描述交变电流的有效值。

2学会观察实验，分析图象，由感性认识到理性认识的思维方式。

三、情感态度与价值观

1通过对描述交变电流的物理量的学习，体会描述复杂事物的复杂性，树立科学、严谨的学习和认识事物的态度。

2联系日常生活中的交变电流知识，培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识，鼓励学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

教学重点难点

重点：

周期、频率的概念，有效值的概念和计算

难点：

有效值的概念和计算

教学方法

诱思探究教学法

教学手段

小灯泡（6V、0.3A）手摇交流发电机模型多媒体投影仪

板面设计

１．交变电流的周期和频率　　

（1）周期：

（2）频率：

（3）周期和频率的关系：

２．交变电流的峰值和有效值

（1）交变电流峰值（Im、Em、Um）：

（2）交变电流有效值（I、E、U）：

1）有效值：

2）正弦交流电有效值与最大值的关系

３.课堂小结

４．作业

教学过程

教法运用

教学过程一、复习引入新课

上节课我们研究了矩形线圈在匀强磁场中转动，线圈中会产生正弦交流电。

[师问]如何描述线圈中交变电流的变化规律呢?

[生答]1、公式法：

从中性面开始计时，

2、图象法：

如图所示

[师问]试确定时刻，图象坐标与线圈转动位置的对应关系？

[生答]线圈转过的角度分别为：

0、、、、。

[教师指出]线圈转动一整圈，交变电流就完成一个周期性变化。

这说明，线圈转动速度越快，交变电流周期性变化的越快。

交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？

由学生自我重现正弦交流电理论推导过程。

教师提示如下关键点①研究对象。

②垂直切割速度。

③等效电路。

④变化规律。

引导学生把两图结合起来分析，增强分析图象的能力。

以达到感性和理性认识的结合。

二、讲解新课

首先考虑用什么物理量来描述交变电流变化的快慢呢？

1．交变电流的周期和频率。

交变电流跟别的周期性过程一样，是用周期或频率来表示变化快慢的。

　我们把交变电流完成一次周期性变化所需的时间，叫做交变电流的周期。

周期用T表示，单位是s。

　交变电流在1s内完成周期性变化的次数，叫做交变电流的频率。

频率用f表示，单位是Hz。

（3）周期和频率的关系是：

[说明]

①我国工农业生产和日常生活中用的交变电流周期是0.02S，频率是50Hz，电流方向每秒钟改变100次。

②交变电流的周期和频率跟发电机转子的角速度有关。

越大，周期越短、频率越高。

[演示实验]

把小灯泡接在手摇交流发电机模型的输出端。

当转子的转速由小增大时，我们看到，小灯泡发光的闪烁频率也由小增大，当转子的转速大到一定程度，由于交变电流的大小和方向变化太快，由于人眼存在视觉暂留的缘故，所以眼睛已不能分辨灯光的闪烁。

这就是为什么照明电是交变电流，而电灯亮时看不见一闪一闪的原因

启发式提问

我们以前学过那种典型的周期性运动？

在周期和频率的定义上有什么区别和联系。

通过与匀速圆周运动的比较，让学生感受物理规律内在的和谐与同一性。

通过实验激发兴趣，让学生体会到“学有所用”的乐趣。

培养正确的科学态度。

２．交变电流的峰值和有效值

指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。

表示交变电流的强弱或电压的高低。

实际中需要考虑。

例如：

电容器接在交流电路中，应需要知道交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电压的最大值，否则电容器有可能被击穿。

[思考与讨论]

如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。

（a）、怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?

解析：

图象反映的交变电流可以分为4段。

前半个周期中，0---0.2S内，可看成电流大小为1A的恒定电流，0.2S---0.5S内，可看成电流大小为2A的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。

交流电的热量：

（b）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R，也能在1s内产生同样的热，这个电流是多大?

结合［思考与讨论］进行自主探究式学习

放手让学生思考与讨论，找学生说出自己的分析思路。

教师再略做点评。

最后由学生独立完成该题。

恒定电流的热量：

[教师指出]

1）有效值：

（抓三个相同）让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。

2）正弦交流电有效值与最大值之间的关系

[说明]

1交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；

交流电压表和交流电流表的示数是有效值；

交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。

2交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。

引入有效值的的概念便于把处理恒定电流的一些方法拓展到交流电中。

练习1试写出我国生活用电的规律表达式？

[学生]V

[析]生活用电的有效值U=220V，频率f=50Hz，所以

在自主学习过程中让学生体会研究物理问题的一个重要思想——等效思想的应用。

物理知识在生活实际中的应用

V，

Hz。

又表达式可得。

练习2

现有一交流电随时间而变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为4A，则该交流电的有效值为多大?

[学生板演做题步骤，教师点评]

交变电流一个周期内产生的热量

恒定电流的热量

由有效值定义知

解之A

三、课堂小结：

周期或频率：

表示交变电流变化的快慢。

有效值：

表示交变电流的热效应。

正弦交变电流有效值与最大值存在着一定的关系。

通过练习加深对有效值概念的理解和应用。

由学生完成课堂小结，教师做补充。

四、作业

　1.完成课后习题第4题

[选做]2．找一台的小型交流发电机，观察它的铭牌和构造，尝试用今天所学知识解释上面的数据和工作原理。