新版教科版九年级物理下册第11章物理学与能源技术全章教案.docx
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新版教科版九年级物理下册第11章物理学与能源技术全章教案
新版教科版九年级物理下册教案
第11章：
物理学与能源技术全章教案
第1节 能量守恒定律教案
教学目标
【知识与技能】
1．认识能量存在的不同形式，能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化．
2．理解能量守恒定律，知道永动机不可能制成．
3．通过能量的转化和转移，认识效率．
4．初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性．
【过程与方法】
1．通过回顾已学过的各种能量及能量转化的实例，了解生产、生活中各种形式能量的转化过程．
2．通过观察实验及课件演示，理解能量守恒定律，知道永动机不可能制成，并能应用能量守恒定律独立地分析问题．
【情感、态度与价值观】
1．通过分析自然界中各种能量的转化过程，渗透事物之间相互联系的观点．
2．让学生体会物理学中自然规律之美．
3．通过讲解永动机是不可能制成的，让学生了解事物的发生和发展都有其自然规律，使学生形成尊重科学、尊重规律的意识．
重点难点
【重点】
理解能量守恒与转化定律，并应用其解释实际问题．
【难点】
能量的转化与转移的方向性．
教学过程
知识点一 形形色色的能量
【自主学习】
阅读课本P38，完成以下问题：
1．机械能包括动能和势能，是物体由于运动、被举高或发生弹性形变所具有的能．
2．物体内所有分子做无规则运动的动能和分子间相互作用的势能的总和叫作物体的内能．
3．电流具有的能量叫作电能．
4．光能就是光所具有的能量．
5．由于物质间发生化学反应，物质的分子结构发生变化而产生的能量就是化学能．
6．核能是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量．
7．绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物体内部的能量叫生物质能．
【教师点拨】
能量的基本形式有机械能、内能、光能、声能、磁能、化学能、核能等.
知识点二 不同形式能量的相互转化
【自主学习】
阅读课本P39－41，完成以下问题：
1．能量由一种形式转化为另一种形式的过程叫作能量的转化.
2．若能量的形式没有发生改变，只是从一个物体传递给另一个物体，或者在同一个物体中传递，这样的过程是能量的转移.
3．从能量利用和转化角度来讲，现代化的生活就是以电能为中心的能量转化和利用的过程．
【合作探究】
演示一 能量之间的转化
分析下面各种过程中的能量转化情况．
1．小球左右摆动．
答：
小球左右摆动，动能、势能不断相互转化，在最高点时势能最大在最低点时动能最大．
2．小球在弹簧的牵引下上下运动．
答：
小球上下运动，动能和势能（包括重力势能和弹性势能）不断相互转化．
3．木块由a点出发，以速度v运动的木块到b点停止．
答：
由a点出发，以速度v运动的木块在摩擦力作用下到b点停止，木头的动能全部转化为内能．
4．电灯泡照明．
答：
灯泡照明时电能转化为光能和内能．
演示二 电能的重要地位
电能为什么是现代化生活能量转化和移动的中心？
答：
因为电能便于运输传递，应用最为广泛，从发电机发电，再到我们使用时将电能转化成各种各样的能量，都离不开电能．
演示三 太阳能的转化和利用
通过图片你分析出我们生产、生活中的能量最终都从哪里来？
答：
无论是化石能源，还是风能、水能乃至柴薪，其实都是来自于太阳的能量．
【教师点拨】
1．能量可以从一种形式转化为另一种形式，也可以从一个物体转移到另一个物体．
2．我们生活中所用到的各种形式的能量归根结底大都来源于太阳.
【跟进训练】
1．下列说法中正确的是（ C ）
A．冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为内能
B．用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能
C．高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量角度来看，是机械能与内能的相互转化
D．滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是内能转化为机械能
2．植物进行光合作用的过程，是（ A ）
A．光能转化为化学能B．内能转化为化学能
C．化学能转化为光能D．光能转化为内能
知识点三 能量守恒定律
【自主学习】
阅读课本P41，完成以下问题：
能量守恒定律：
能量既不能创造，也不会消灭；当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量不变.
【合作探究】
演示四 小球和钟摆
为什么小球摆动过程中达到的最高点越来越低？
为什么机械钟要定时上发条？
答：
这是因为小球或钟摆在摆动过程中受到了空气的阻力，不断产生热量，所以机械能不守恒．但是如果把小球或钟摆和空气分子的内能相加，总能量仍然不变．
【教师点拨】
所有能量的转化和转移过程，都遵循能量守恒定律.
【跟进训练】
根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ C ）
A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
知识点四 永动机是不可能实现的
【自主学习】
阅读课本P41－42，完成以下问题：
永动机是一种可以不消耗能量，就可以永远运动下去，并连续不断做功的机器，由于违背了科学规律，所以是不可能制成的，从反面证明了能量守恒定律的正确性．
【合作探究】
演示五 分析一种永动机
这种永动机利用上水池的水向下的冲力使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池，甚至水轮发电机还可以抽出一部分电能供用电器使用．可是这个永动机不能持续运转．你能分析一下这种永动机失败的原因吗？
答：
永动机不可能实现，因为抽水机在此过程中，有部分机械能会转化为内能，即机械能会逐渐减少，所以机械能总量不守恒，永动机装置不能实现．
【教师点拨】
永动机违背了能量守恒定律，因此不可能实现．
【跟进训练】
1．生活中能量转化的实例很多．下列描述中，错误的是（ B ）
A．摩擦生热是把机械能转化为内能
B．摩擦起电是把电能转化为机械能
C．电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D．燃料燃烧放热是把化学能转化为内能
2．（广西柳州中考）如图所示，哪种机器是不可能制造出来的（ B ）
使用蓄电池的电动汽车 一种设想中的永动机
A B
蒸汽机车 飞机
C D
课堂小结
能量守恒定律
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：
实验视频见课件．
第2节 能量转化的方向性和效率教案
教学目标
【知识与技能】
1．通过能量的转化和转移，认识效率．
2．初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性．
【过程与方法】
1．通过回顾已学过的各种能量及能量转化的实例，了解生产、生活中各种形式能量的转化过程．
2．通过交流、观察及课件演示，理解能量转化的效率．
【情感、态度与价值观】
1．通过分析自然界中各种能量的转化过程，渗透事物之间相互联系的观点．
2．培养学生简单地进行科学研究的能力．
重点难点
【重点】
理解能量转化的方向性并应用其解释实际问题．
【难点】
能量转化中的效率问题．
教学过程
知识点一 能量转化的方向性
【自主学习】
阅读课本P43－44，完成以下问题：
1．能量转移的过程中存在一定的方向性.比如，热量总是自发地从高温物体转移到低温物体，或从同一个物体的高温部分转移到低温部分，而不能自发地从低温物体转移到高温物体．
2．能量在转化过程中也存在一定的方向性.比如：
内燃机工作时要散失一部分热量，而这些热量不可能再收集起来供内燃机工作．
【合作探究】
演示一 交流讨论下列情形可行吗
1．一杯水静置一段时间后，其中的一部分水自行从另一部分水中吸取热量，沸腾成水蒸气，另一部分水则内能减少，凝结成冰．
答：
热传递的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方向自发地进行，但是向相反的方向却不能自发地进行．
2．枯萎的花儿，自发从空气中吸取能量和水分，重焕青春．
答：
枯萎的花儿，也不可能自发从空气中吸取能量和水分．
3．坡底的巨石从周围环境中获取能量，滚向坡顶？
答：
机械能可以全部转化为内能，而内能不可能全部转化为机械能而不引起其他变化．
4．汽车从北京开到天津，掉转车头，可以不再消耗新的燃料，从空气、尾气中吸取能量，返回北京？
答：
这是不可能的．因为被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性．
【教师点拨】
不只能量，包括气体的扩散、自然现象等都具有方向性．
【跟进训练】
因为能量是守恒的，所以我们不需要节约能源，这种说法对吗？
如果不对请说明原因．
答：
这种说法不正确，因为能量转化具有方向性．现实的宏观世界中，物体间一旦存在温差，就会有热量的传递；摩擦无处不在，机械能会不断转化为内能．我们对能量的利用，无法避免涉及热量的生成与转移．于是，每一次能量的利用．都会减少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量．这就是为什么虽然能量是守恒的，我们仍然要节约能源的原因．
知识点二 能量转化中的效率
【自主学习】
阅读课本P44－45，完成以下问题：
1．有效能量：
直接（或间接）转化（或转移）为有用的能量．
2．无效能量：
散发到大气中被其他物体利用的能量．
3．输入能量＝输出有效能量＋输出无效能量．
4．能量转化效率η＝！
！
！
###，在任何情况下，能量转化效率η都小于1.
5．提高能量中的转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一．
【合作探究】
演示二 测量烧水过程中能量转化效率
用电水壶烧开水，测量消耗的电能、水温变化、水的质量，你能得出烧水过程中的能量转化效率吗？
答：
消耗的电能就是输入能量，水吸收的能量就是输出有效能量，可通过水温变化和质量得出，最后
带入能量转化效率公式即可求出烧水过程中的能量转化效率．
【教师点拨】
1．在所有的能量利用过程中，能量损耗不可能避免．
2．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一．
【跟进训练】
1．下列说法正确的是（ C ）
A．能量是守恒的，所以无须节约能源
B．物体的温度越高，含有的热量越多
C．热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反
D．相同质量的0℃的水比0℃的冰内能少
2．下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是（ D ）
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
课堂小结
1．能量的转化具有方向性：
涉及了热量，能量的转化（和转移）是有方向的，无法自发地沿反方向发生，除非我们耗费额外的能量提供帮助．
2．能量转化中的效率：
输入能量＝输出有效能量＋输出无效能量，能量转化效率η＝
，即η＝
，任何情况下，η<1.
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：
实验视频见课件．
第3节 能 源教案
教学目标
【知识与技能】
1．通过实例了解自然界中有哪些不同形式的能量．
2．常识性了解能源的概念和分类．
3．了解世界能源储量及人类能源消耗的增长和需求状况．
【过程与方法】
1．通过学习能源的划分种类，认识到事物可以从不同角度划分．
2．通过对各种新能源利用的构想，培养科学想象力．
【情感、态度与价值观】
1．在学习能源储量有限性的过程中，产生能源危机感，形成合理利用能源和节能意识．
2．通过学习新能源的开发情况，激发学习物理的兴趣．
重点难点
【重点】
形成能源危机和可持续发展的意识．
【难点】
让学生区别能源从不同角度分类的情况．
教学过程
知识点一 能源的分类
【自主学习】
阅读课本P46－47，完成以下问题：
1．凡是能为人类提供某种形式的能量的物质资源都叫作能源．
2．按产生方式可以将能源分为一次能源和二次能源.一次能源：
指从自然界直接获取，而不改变其基本形态的能源．二次能源：
无法直接从自然界获取，由一次能源经过加工，转换成另一种形态的能源．
3．按利用的程度可将能源分为常规能源和新能源.新能源：
指目前尚未被广泛利用而正在积极研究以便推广的一次能源．
4．按再生性可将能源分为可再生能源和不可再生能源.不可再生能源：
指须经过地质年代（亿万年）才能形成而短期内无法再生的一次能源．
【合作探究】
演示一 应用前景广阔的生物质能——沼气
1．请说出沼气是如何产生的？
答：
有机物质在厌氧环境中，在一定的温度、湿度、酸碱度的条件下，通过微生物发酵作用，产生的一种可燃气体叫作沼气．
2．沼气应用有哪些优点？
答：
沼气是一种可再生能源，将在能源日益枯竭的情况中发挥重要作用；沼气还是一种清洁能源，不会对环境造成污染，因此前景广阔．
演示二 地球上不可再生能源情况
种类
储量（按标准煤计）/1012kg
以探明
潜在
煤
900
2700
石油
100
36
天然气
74
60
铀
1300
1600
通过表中数据，可以得出什么信息？
答：
通过表中数据，可以知道我们目前主要使用的能源大部分是不可再生能源，随着不断地使用，总会有枯竭的一天．
演示三 讨论交流：
能源的分类
能源种类繁多，分类标准也不是唯一的．如果根据能源消耗后是否造成环境污染来分类，可分为污染型能源和清洁型能源．请试着分析：
煤炭、风能、潮汐能、石油、水力、电力、太阳能、柴火、地热能、核能以及你所能了解的其他类型能源中，哪些属于污染型能源，哪些属于清洁型能源．
答：
污染型能源：
煤炭、石油、柴火；清洁型能源：
风能、潮汐能、水力、电力、太阳能、地热能、核能．
【教师点拨】
1．能源是一切物质生活和社会经济发展的基础．
2．能源的分类标准不唯一．
【跟进训练】
1．下列能源中，一旦消耗就很难再生的是（ D ）
A．太阳能 B．水能
C．风能D．石油
2．下列有关能源的说法中正确的是（ B ）
A．石油是可再生能源B．煤炭是不可再生能源
C．电能是一次能源D．太阳能是二次能源
3．下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的是（ B ）
A．核能B．风能
C．石油D．煤
知识点二 世界能源储量及需求
【自主学习】
阅读课本P48，完成以下问题：
1．缓解“能源危机”的途径是提高能源的利用率，节约能源.
2．随着科学技术的发展和社会的进步，人类开发出新的能源，解决“能源危机”．
【合作探究】
演示四 人类对能源需求情况
年份
需求量（按标准煤计）/1012kg
年份
需求量（按标准煤计）/1012kg
1980
7.5
2020
15.0
1984
7.8
2040
18.0
2000
11.0
2060
21.0
1.通过上表我们可以知道什么？
答：
世界经济的发展和人口的增加导致能源需求量迅速增长．
2．面对“能源危机”，我们应该怎么做？
答：
我们应该关注“可持续发展”的问题，研究开发新能源，以减少对传统能源的依赖程度．
【教师点拨】
1．目前人类使用的化石能源是不可再生能源.
2．传统能源储量的有限性与需求量的逐年增加是当今世界面临的能源问题的核心．
【跟进训练】
解决人类对能源需求问题的根本出路是（ C ）
A．积极寻找富含能源的星球供人类定居
B．加快开采地球上的化石燃料资源
C．依靠科学技术，不断开发新能源
D．尽可能节约能源
课堂小结
1．能源的分类
（1）能否直接从自然界直接获取：
一次能源、二次能源．
（2）当前是否被广泛利用：
常规能源、新能源．
（3）短期内是否能够不断补充：
可再生能源、不可再生能源．
2．世界能源储量及需求
研究开发新能源，以减少对传统能源的依赖程度，是世界各国面临的重要任务．
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：
实验视频见课件．
第4节 核 能教案
教学目标
【知识与技能】
1．了解原子和原子核的组成．
2．了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理．
3．知道核反应堆的作用以及核电站的大致工作过程．
【过程与方法】
1．以阅读讨论为主，应鼓励学生积极参与讨论．
2．观察核裂变模拟动画，获得对核裂变过程比较直观的了解．
【情感、态度与价值观】
1．通过常识性介绍可控核聚变的重大意义，启发学生想象人类开发利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情．
2．通过初步认识物质世界的本质，体会探索微观世界的乐趣．
重点难点
【重点】
知道核能利用的两种方式．
【难点】
1．核电站的工作原理．
2．核结构的探索．
教学过程
知识点一 原子核 核能
【自主学习】
阅读课本P49－50，完成以下问题：
1．一切物质都是由分子组成，分子又由原子组成，有些物质的分子就是由一个原子构成的．
2．原子由原子核和核外绕核旋转的电子组成，原子核由质子和中子组成，质子带正电，电子带负电，中子不带电．
3．质子和中子依靠强大的核力紧密结合在一起．
4．释放核能的两种方式：
一种是由重原子核分裂成较轻的原子核释放出来的，叫作裂变；另一种是由较轻原子核结合成较重的原子核释放出来的，叫作聚变．
【合作探究】
演示一 原子结构图示
原子核是原子中最小的结构吗？
电子为什么会绕原子核运动？
答：
原子核不是原子中最小的结构．原子核也是可分的，它是由质子和中子组成的．原子核中的质子带正电，电子带负电，原子核吸引电子绕核转动．原子的质量几乎集中在原子核中，质子和中子的质量几乎相同．原子核的体积相对于原子的体积来说非常小，相当于足球场上的一个鸡蛋．
【教师点拨】
由于原子核结构发生变化而释放出的巨大能量叫作核能．
【跟进训练】
核能来源于（ D ）
A．质子的内能 B．中子的动能
C．电子的势能D．原子核的结合能
知识点二 核裂变能及其利用
【自主学习】
阅读课本P50－52，完成以下问题：
1．铀核受到中子的轰击发生裂变，释放出巨大的核能，同时还释放出中子，如果中子继续轰击其他铀核而发生裂变，就可以使反应不断地进行下去，这种反应叫作链式反应.
2．能够控制链式反应的装置叫作核反应堆.
3．核电站的特点：
消耗很少的核燃料，最后可以产生大量的电能；可以大大减少燃料的运输量，特别适合在能源缺乏地区使用；对大气基本无污染．
【合作探究】
演示二 链式反应示意图
1．如果不对链式反应加以控制，将会发什么情况？
答：
假设不加以控制，链式反应的速度将会爆炸式增加，能量将会瞬间释放出来，原子弹就是这样制造出来的．
2．针对控制链式反应速度，人类采取了什么措施，有什么意义？
答：
人类制作了核反应堆以控制链式反应的速度，这对人类和平利用核能起到了非常积极的作用．
演示三 核电站示意图
1．核电站是怎么发电的呢？
答：
利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽机带动发电机发电．
2．由上图可知核反应堆有厚重的保护层，这是为什么呢？
答：
这是因为用于核反应的燃料，是具有强烈放射性的物质，能够发出射线．如果没有足够的保护措施，这些射线会对人体健康造成严重伤害．
【教师点拨】
1．核电站消耗很少的燃料却能放出非常多的能量．
2．核反应堆能控制链式反应的速度．
3．核燃料具有强烈的辐射，一定要做好防护措施，避免泄露．核废料同样具有放射性．
【跟进训练】
从核能到电能，下列能量转化过程中正确的途径是（ B ）
A．核能→机械能→内能→电能B．核能→内能→机械能→电能
C．核能→内能→电能D．核能→电能
知识点三 核聚变
【自主学习】
阅读课本P52－53，完成以下问题：
1．聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因而聚变反应又称热核反应.
2．氢弹是根据轻核聚变的过程中会释放大量能量的原理制成的．
3．太阳内部进行着大规模的聚变，并以电磁波的形式向外释放核能，这就是太阳的来历．
【合作探究】
演示四 轻核聚变
1．观察上图，说明轻核聚变的过程．
答：
氢的同位素氘和氚的原子核在超高温下就可能聚合成氦核，并释放出巨大的能量．
2．既然聚变需要高温，那么，会出现“入不敷出”的现象吗？
答：
不会，聚变释放的核能远远大于“点火”所需的能量，甚至比裂变还大很多，所以根本不会出现这种情况．
3．举出聚变的实例．
答：
氢弹，威力比原子弹还大；太阳，46亿年来从未停止过聚变．
4．人类目前的核聚变研究到什么阶段了？
答：
虽然可控核聚变研究已经在实验室取得重大进展，可要达到真正利用还有相当长的路要走．不过海水中有着丰富的氘，因此一旦攻克，就有望彻底解决人类的能源需求．
【教师点拨】
1．聚变是轻原子核结合成较重的原子核并释放出核能的反应．
2．目前，核聚变不可控．
【跟进训练】
（多选）关于轻核聚变，下列说法正确的是（ BD ）
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量
B．同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能．
课堂小结
1．原子核是由质子和中子组成的．
2．获得核能两种方式：
重核裂变和轻核聚变．
3．裂变：
重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变．链式反应可制成原子弹．
4．核电站的主要组成部分及能量转化．
5．轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫聚变．氢弹就是根据核聚变原理制成的．
练习设计
完成本课对应训练．
温馨提示：
实验视频见课件．
第5节 能源开发与可持续发展
教学目标
【知识与技能】
1．能够区别能源从不同角度划分的种类，并且能够举出实例．
2．了解某些常规能源储量的有限性．
3．了解利用能源过程中所产生的问题．
4．了解新能源的种类以及广泛利用的前景．
5．进一步认识科学规律对人类社会发展的巨大促进作用．
【过程与方法】
1．通过学习能源的划分种类，认识到事物可以从不同角度划分．
2．通过对各种新能源利用的构想，培养科学想象力．
【情感、态度与价值观】
1．在学习能源储量有限性的过程中，产生能源危机感，形成合理利用能源和节能意识．
2．通过学习新能源的开发情况，激发学习物理的兴趣．
重点难点
【重点】
形成能源危机意识和可持续发展意识．
【难点】
让学生区别能源从不同角度分类的情况．
教学过程
知识点一 能源利用中的问题及相关对策
【自主学习】
阅读课本P55，完成以下问题：
能源利用中的问题主要包括以下三个方面：
（1）传统能源煤、石油、天然气随着不断开采会逐渐枯竭，人们称其为“能源危机”.
（2）能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放对环境及生态造成破坏．
（3）由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断，这称为能源利用的安全问题.
【合作探究】
解决能源利用问题的相应对策有哪些？
答：
（1）必须形成全民节能意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放的污染因素．
（2）依靠科学技术创新开发核能、太阳能、风能、地热能等清洁型能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性．
知识点二 新能源的开发与利用
【自主学习】
阅读课本P55－
升级会员 