新浙教版九年科学下册第4章第2节能源及其利用教案.docx
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新浙教版九年科学下册第4章第2节能源及其利用教案
浙教科学九年级下册能源及其利用教学设计
课题
能源及其利用
章
四
学科
科学
年级
九年
学习
目标
1.知识与技能
（1）说出能源的种类及各类能源的特点
（2）能区分主要的不可再生能源与可再生能源
2.过程与方法
（1）通过问卷调查，查阅表格，发展学生的分析归纳能力
（2）通过小组交流展示，发展学生规范科学术语的表达能力
3.情感态度与价值观
（1）认知新能源的开发利用的重要意思，树立节能和提高能源效率的意识
（2）发展学生合作精神、团队意识和集体观念
重点
能源的重要性、合理利用和开发能源的重要性
难点
树立节能环保意识，提高能效。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
能源是人类生存和发展不可缺少的物质基础，人类的生活和生产都离不开能源。
无论是做饭、取暖、照明，还是出行，我们都要消耗大量能源。
那么，这些能源来自哪里？
我们已经利用了哪些种类的能源呢？
你能举出更多说明我们的生活和生产离不开能源的例子吗?
知道生活生产离不开能源
引入新课
讲授新课
一、能源的种类
1.能源的种类
能源的种类有很多。
在人们的生产和生活中涉及的能源有：
化石能源（煤、石油、天然气）、太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、核能和潮汐能等。
2.能源的分类
（1）根据能源获取方式的不同，我们可以把能源分为：
一次能源与二次能源。
①可以直接从自然界获取的能源，称为一次能源，如化石能源、太阳能、风能、地热能、核能和潮汐能等。
②无法从自然界直接获取，而是通过一次能源的消耗才能得到，称为二次能源。
如我们利用的电能、煤气、汽油、柴油、沼气等。
（2）根据能源能否再生，我们可以把能源分为：
不可再生能源与可再生能源。
①化石能源、核能等不可能在短时间内从自然界得到补充，它们属于不可再生能源。
②太阳能、水能、风能、生物质能等可以从自然界源源不断地得到，它们属于可再生能源。
（3）按能源的使用的程度，分为常规能源和新能源
①目前，人类所利用的能源主要是以化石能源为主的常规能源。
化石能源的储量是有限的，总有一天将被开采殆尽。
②各国都很重视开发替代化石能源的新能源。
新能源主要包括太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、潮汐能和核能等。
读图
结合生产和生活上能源使用情况，说说能源大致分为哪几类？
【根据能源获取方式的不同，可以把能源分为一次能源与二次能源；根据能源能否再生，可以把能源分为不可再生能源与可再生能源；根据能源使用的程度，可以能源分为常规能源与新能源。
】
二、化石能源
煤、石油、天然气等都是千百万年前埋藏在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，通常称为化石能源。
它们是当今世界使用最多的一次能源。
1.煤
（1）成分：
煤的主要成分是碳
（2）形成：
它是由地球上古代的陆地植物在沼泽中大量沉积，经长期演变而成的。
大约在距今几千万年至几亿年之间，地球上曾有过气候非常温暖湿润、植物非常茂盛的时期。
后来，由于地壳运动，大批生长繁茂的植物被埋藏在地下，在缺氧的条件下，经过复杂的变化，逐步形成了煤。
视频：
煤的形成
2.石油
（1）成分：
石油是埋藏在地下的一种可燃性液体能源，是由多种物质组成的混合物。
我们平时使用的汽油、煤油和柴油等都是从石油中提炼出来的。
（2）形成：
石油的形成过程和煤相似，千百万年以前，低等生物遗骸大量沉积，随着沉积层的不断增加，导致温度和压力上升，经过漫长的地质年代这些有机物慢慢变成了石油。
视频：
石油的形成
3.天然气
在石油形成过程中还释放出天然气。
天然气是多种成分组成的混合气体燃料，其主要成分是甲烷。
4.石油和天然气的分布
石油和天然气渗流到坚硬的岩石层，并在岩层下面集聚起来。
世界上石油的贮量比煤少得多，分布也更不均衡。
5.化石能源的综合利用
（1）利用现状
煤、石油和天然气在工业生产和人们的生活中消耗量很大。
它们都是不可再生的化石能源，在自然界的蕴藏量是有限的，消耗一点就少去一点。
科学家估计，以人类目前对能源的消费量计算，目前已探明的石油储量仅能满足人类今后几十年的需要。
视频：
煤的综合利用
（2）发展方向
由于煤和石油在使用过程中都会对环境造成比较严重的污染，因此，节约能源，积极寻找替代煤和石油的新能源，已被世界各国高度重视。
视频：
石油的综合利用
读图
你能从图中看出从1990~2050年期间，世界对各类能源的需求有哪些变化吗？
【①随着人类社会的进步，人们对能源的需求在不断增加。
②从1990~2050年，人类对种类能源的需求量都是呈迅速增长的趋势，可以说明能源和人类社会的发展之间的密切关系。
③在人类发展的不同发展阶段，各类能源在能源消费问题中所占的比例也是不同的，尤其是煤、石油等常规能源和核能等新能源在能源消费比你中的相对变化。
这一方面说明了科技进步对人类能源消费所产生的巨大影响，另一方面也可以看出，常规的化石能源由于具有不可再生性，在经过人们长期大量开采使用之后，已经面临枯竭。
④此外，通过对图的阅读还能看到，随着人们环保意识的加强，对干净能源的渴望增强。
】
思考与讨论
从1990年到2050年各类能源在消费总量中所占比例有何变化？
【从1990年到2050年，煤、石油在消费总量中所占比例在减少，而天然气、水电、核能所占比例在增加。
】
三、新能源
随着人类社会的不断发展，人们对能源的需求量也在不断地增加。
当今世界正从以化石能源为主的常规能源时期，向着以核能及可再生能源（太阳能、风能、水能、生物质能）为主的新能源时期过渡。
视频：
新能源
1.太阳能
（1）巨大的太阳能
太阳几乎是我们所使用的各种能量的源泉。
在太阳向外辐射的能量中，只有二十二亿分之一传递到地球，其中又只有不到一半被地球接收。
即使这样，地球上每年获得的太阳能仍然是十分巨大的。
太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于600万吨标准煤燃烧释放出的能量。
地球自形成以来就受到太阳的照射，在漫长的演化过程中所积累的太阳能是我们今天所用大部分能源的源泉。
今天，我们开采化石能源来获取能量，实际上就是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。
（2）太阳能的利用
人类对太阳能的利用有着悠久的历史，人们很早以前就知道利用太阳能取暖、晒衣物、发展农业。
随着科学技术的发展，人类找到了更多利用太阳能的方法和途径。
例如，人们利用太阳能热水器加热水，利用太阳能灶做饭，利用光伏电池将太阳能直接转化成电能，建造太阳能电厂将太阳能转化为电能等。
（3）太阳能的发展
我国大部分地区纬度较低，太阳光照强，太阳能资源丰富。
尤其是西部地区和广大农村，开发利用太阳能解决能源不足的问题大有可为。
读图
1．从图4-12可以看出，我国太阳能的分布有什么规律？
【我国太阳能大致由东南沿海向西北内陆递增，西多东少。
这是由于西部地势高，大气清洁，晴天多，日照时间长，而东部地区阴雨天气的时间长。
】
2．我国哪些地区具有太阳能资源的优势？
【我国太阳能最丰富的地区是青藏地区，具有利用太阳能的优势，西藏的拉萨有日光城之称，其次是西北地区。
】
3．在你的家乡，人们是怎样利用太阳能的？
【根据家乡的实际情况回答。
如太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能发电等。
】
尽管太阳能是一种取之不尽、用之不竭、不会污染环境的能源，但由于太阳能存在明显的分散性、间断性等特征，这对人们大规模利用太阳能提出了挑战。
怎样安全高效利用好太阳能是科学研究的一个重要课题。
2.核能
核能包括裂变能和聚变能两种类型。
目前运行的核电站都是利用裂变能来发电的。
（1）裂变能
由于原子核裂变时会产生放射性较强的核废料和公众对核能安全性的担心等因素的存在，限制了这类核电站的进一步发展。
视频：
链式裂变反应
（2）聚变能
①含义：
聚变能是指较轻的原子核聚合成较重的原子核而释放出能量，如氢的同位素氘和氚聚合成氦核会释放出巨大能量。
视频：
核聚变
②量大、几乎是取之不尽：
氘在海水中有极其丰富的蕴藏量，1升海水所含的氘产生的聚变能相当于300升汽油燃烧所释放出的能量。
海水中氘的储藏量可供人类使用几十亿年。
③优点：
由于聚变的废料是氦，聚变能就变得更清洁、安全。
这就是世界各国尤其是发达国家不遗余力地研究聚变能的原因。
④展望：
目前，为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划——“国际热核聚变实验堆计划”，其目标是建造可实现大规模聚变反应的聚变实验堆，验证和平利用聚变能的科学和技术可行性，并将在21世纪中叶实现利用聚变能发电，造福人类。
该计划的七个成员是欧盟、中国、韩国、俄罗斯、日本、印度和美国，覆盖的人口接近全球的一半。
视频：
世界核工业
阅读
聚变能
核聚变释放出的聚变能是宇宙间所有恒星（包括太阳）释放的光和热的源泉。
太阳内部氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。
这些能量再从太阳核心向外扩展到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。
人类早在上世纪50年代就实现了核聚变——氢弹，但这样的核聚变过程是不可控制的。
人类要和平利用核聚变产生的能量，就需要对核聚变过程进行控制，即实现受控核聚变。
受控核聚变能够为人类提供几乎取之不尽的理想洁净能源。
这一直是人类半个多世纪以来追求的梦想，它承载了人类未来新能源的希望。
3.潮汐能
（1）概况
海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。
在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。
（2）潮汐发电
潮汐发电就是利用海湾、河口等有利地形，建筑水坝，形成水库，大量蓄积海水，并利用安装在大坝中的水轮发电机进行发电。
4.风能
（1）概况
风具有能量，是一种天然能源。
空气流动速度越快，风能就越大。
（2）风力发电
风力发电就是利用风力推动叶轮转动，然后叶轮带动发电机转动产生电能。
在风力发电场上安装多台大型风力发电机，并根据地形和主风向排列，共同向电网供电。
（3）优点
风力发电无污染，再加之建造风力发电厂比较方便，很少占用土地资源。
因此，风力发电是最廉价的发电方式之一。
5.生物质能
（1）含义
由生物体产生的能量称为生物质能。
（2）储存形式
生物质能是以化学能的形式储存在生物体中的太阳能，它来源于绿色植物的光合作用。
地球上的植物进行光合作用所消耗的能量，占太阳照射到地球总辐射能量的0.2%。
（3）来源
生物质能主要来自于柴薪、人畜粪便、城市生活垃圾、绿色植物等。
（4）研究开发
目前，生物质能技术的研究与开发已成为热门课题。
如通过生物质能热分解技术，可以制取人造石油、生物炭和可燃气体，使生物质能得到充分利用。
6.未来理想燃烧——氢
（1）氢燃烧后的产物只是水，不产生有害气体，也不会产生烟、雾或酸雨，是无污染的燃料。
氢的热值高。
将氢气冷却到-252.7℃以下，再加以压力，可变成液态氢。
液态氢燃烧时放出的热量，几乎是同体积汽油的3倍。
它与天然气相似，能够通过管道运输。
（2）制取氢的原料极为丰富。
氢在常温常压下以气态存在于大气中，但是比例极小且难于收集。
不过地球上有丰富的水，人们可以通过分解水来获得氢气。
（3）氢具有其他能源物质无法比拟的优势。
人们首先将它使用在汽车上，以氢为燃料，汽车在低温下也能发动。
液态氢是导弹、火箭和宇宙飞船的最佳燃料。
曾经多次飞往月球的“阿波罗”宇宙飞船，就是用液态氢作为燃料的。
四、合理利用和开发能源
自工业革命以来，人们对能源的需求迅速增长，能源利用的方式也在不断地发生变化。
1.化石能源的利用
（1）利用现状
化石能源是不可再生的能源，储藏量有限，但目前世界各国仍然以持续增长的速度消耗着这些有限的能源。
视频：
地势的综合利用
（2）合理利用
以人类现阶段掌握的科学技术水平来看，目前合理利用能源的最好途径是提高能源的利用效率，并与增加利用当地的可再生能源相结合。
如何提高能源的利用效率？
能源专家提出了一些方案：
如循环利用家电和交通工具；购买能提高能源利用效率的新产品；在房屋上安装绝热材料、太阳能电池板或安装新型窗户来提高能源利用效率；发电厂使用可就近获取的替代型能源以减少对化石能源的依赖等。
读图
说出图中使用了哪几种能源？
【使用的能源主要有畜力、水力、煤炭、石油、氢能等】
2.新能源的开发
人们在节约能源和提高能源利用效率的基础上，还需要开发新技术以拓展能源来源，且要逐步转向以利用核能及可再生能源（太阳能、风能、水能、生物质能）为主的新能源。
3.合理利用和开发能源的意义
能源的大量使用，极大地提高了人们的生活质量，推动人类社会不断向前发展。
但是，对常规能源的过度开发和利用，也不可避免地给人类生存环境造成了严重影响。
为保障人类不断增长的能源需求，需要改变现有能源利用的不合理结构和能源利用方式，探究能源利用的新途径，开发出人类可持续发展的理想能源，最终实现人类与自然、环境的和谐发展。
思考与讨论
1．我国的能耗明显高于西方发达国家的原因有哪些？
怎样提高我国的能源利用率？
【我国生产技术落后，生产规模偏小，产业结构以初加工产品，低附加值产品为主，这些产品都是高能耗、低价值的，而发达国家产业主要由高附加值产品和金融、信息等高赢利的服务业构成，它们都是低能耗、高价值的。
提高我国能源利用率的方法：
发展科技；提高节能意识；改善产业结构。
】
2．列举家庭节电省能的几种方法。
【随手关灯、尽量用节能灯、将长期不用的，但处于待机状态的电器彻底关闭电源，夏天可以将空调温度调得高些尽可能手洗衣服等。
】
了解能源的种类
知道一次能源与二次能源
知道不可再生能源与可再生能源
知道常规能源和新能源
了解煤的成分和形成
了解石油的成分和形成
了解天然气
了解化石能源的综合利用
了解化石能源发展方向
读图分析
了解新能源
了解太阳能
知道太阳能的利用
读图分析
了解核能
了解核聚变
了解潮汐能
了解风能
了解生物质能
了解氢能源
了解化石能源的利用
了解新能源的开发
知道合理利用和开发能源的意义
思考与讨论
介绍能源的种类
介绍一次能源与二次能源
介绍不可再生能源与可再生能源
介绍常规能源和新能源
介绍煤的成分和形成
介绍石油的成分和形成
介绍天然气
概述化石能源的综合利用
介绍化石能源发展方向
引导读图分析
介绍新能源
介绍太阳能
介绍太阳能的利用
指导读图分析
介绍核能
介绍核聚变
介绍潮汐能
介绍风能
介绍生物质能
介绍氢能源
介绍化石能源的利用
介绍新能源的开发
介绍合理利用和开发能源的意义
指导思考与讨论
课堂练习
1.煤炭、石油的共同特点是（D）
①属于可再生能源；②来自太阳辐射的能源；③容易污染环境；④由远古地质历史时期生物转变而成；⑤在世界上的分布比较均匀。
A.①③④B.②④⑤
C.③④⑤D.②③④
2.氢气是未来的理想能源。
根据氢元素在自然界的存在形式及氢气的性质分析，在氢能源的开发和利用中，需解决的课题有（D）
①探索廉价的制备氢气的方法；②研究氢气燃烧产物的处理技术；③开发安全、高效的储氢技术。
A.只有①B.只有②
C.①②D.①③
3.《汉书•地理志下》中说，上郡高奴县（今延安）“有洧水，可燃”。
《水经注》道：
“高奴县有洧水，肥可燃。
”唐代段成式《酉阳杂俎》亦云：
“石漆，高奴县石脂水，水腻，浮水上，如漆，采以膏车入燃灯，极明。
”这些古代文献中记载的洧水或是石脂指的是（A）
A.石油B.天然气C.煤炭D.矿泉水
4.人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前核能的利用水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法中正确的是（A）
A.核电站控制裂变的链式反应速度
B.原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C.原子弹对聚变的链式反应不加控制
D.原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
习题训练
知识应用与理解
课堂小结
1.能源是人类生存和发展不可缺少的基础
2.核能是通过原子核的裂变或聚变而产生的能量。
利用核能可建设核电站。
太阳能是一种取之不尽的能源，但要真正大规模利用太阳能还有待于我们的努力。
3.合理利用能源，积极寻求开发清洁能源和新能源，是人类亟待解决的重大课题。
知识小结
总结概括
板书
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