第二十二章能源与可持续发展教案.docx

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第二十二章能源与可持续发展教案

第二十二章能源与可持续发展

第1节能源

【教学目标】

（一）知识与能力

1、了解什么是能源；知道一次能源和二次能源的概念，并能说出哪些能源属于一次能源，哪些能源属于二次能源。

2、了解主要能源的利用方法。

3、了解人类利用能源的历程

4、了解21世纪人类消耗能源的趋势，知道解决能源问题的重要性和主要出路。

（二）过程与方法

通过收集信息、阅读材料、相互交流，认识能源与人类生活的关系。

（三）情感态度与价值观

1、初步认识能源对人类社会发展具有巨大的促进作用。

2、将能源科学与生活实际相结合，引起学生学习物理的兴趣，养成节约能源的意识。

【教学重点】能源以及能源的种类

【教学难点】一次能源与二次能源的辨别

【教学准备】

教师准备：

多媒体、有关能源的资料

学生准备：

调查、了解生活中使用能源的情况

【教学设计】

一、创设情境，诱思导入

【创设情境】石油是世界是许多国家的主要能源，伊拉克是盛产石油的中东国家之一。

在2003年3月20日，以英美军队为主的联合部队以伊拉克藏有大规模杀伤性武器并暗中支持恐怖分子为由，对伊拉克发动了7年多的军事行动，摧毁了以萨达姆为首的伊拉克政权，你知道导致这场战争的真正原因是什么吗？

【导入新课】同学们，从能源的角度出发，这其实是一场美国为争夺石油资源而发动的战争。

你知道什么是能源吗？

你知道能源为什么这么重要吗？

揭示课题：

§22.1能源

（设计意图：

学生想不到导致美伊之间战争的原因竟然是因为争夺石油，所以极大地激起了学生的好奇心，顺利地进入本课的学习之旅。

）

二、共同探究：

（一）能源

1、水能发电

【投影展示】出示三峡水电站图片，并介绍：

三峡水电站是世界上最大的水力发电站，2012年7月4日，三峡水电站32台机组全部投入工作。

自2003年三峡工程正式开始发电，截至2012年7月，三峡电站发电量累计达到5648亿千瓦时，相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤，减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨。

【发电原理】出示图片，提问：

你能说出水电站发电的工作原理吗？

鼓励学生回答，对学生的回答给予简评。

2、能源

【认识能源】电能只是人类生活、生产活动中广为使用的能量中的一种，人类的生活、生产活动，无法离开能量的使用。

我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？

要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢？

煤，煤气，柴薪、天然气、汽油、煤油或者柴油等它们在起什么作用？

提问：

各种能量都是由能源提供的，你知道什么是能源吗？

【列举实例】你知道我们的生活中还有哪些可以提供能量的能源吗？

肯定学生的回答，然后进行总结：

在生产生活中，各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。

（设计意图：

从旧知识和生活实际出发引入新知，激发学生思考，让学生理解和体会生活处处离不开能量，锻炼学生概括整理的能力。

）

【牛刀小试】下列物质不属于能源的是（）

A、煤B、石油、天燃气

C、石头D、流水和风

（二）人类利用能源的历程

1、柴薪：

钻木取火

【过渡】自从原始人发现使用火的方法以后，能源就成为人类文明跃进的重要物质基础。

让我们沿着这个进步历程来认识各种各样的能源。

【自主学习】指导学生自主自学教材，然后提问：

钻木取火在人类利用能量的历史上有什么重要的意义？

【过渡问题】人类以柴薪为主要能源的时代，持续了近一万年，现在，柴薪仍是某些落后地区的重要生活来源。

但是，随着人口的增加和生产力的发展，，柴薪作为重要的生活能源还合适吗？

为什么？

2、煤：

蒸汽机的发明

【蒸汽机】人类一直没有停止开发新能源的脚步，蒸汽机的发明就是人类利用能量的新里程碑。

请同学们讨论一下，蒸汽机的工作过程中能量是怎么转化的？

蒸汽机的的发明有什么重要意义？

3、化石能源

【化石能源】你知道今天使用的煤、石油、天然气是怎么形成的吗？

强调：

由于煤、石油、天然气形成的年代久远，所以我们把煤、石油、天然气称为化石能源，化石能源仍是是当今世界的主要能源。

4、能源分类

【能源分类】提出以下问题让学生思考：

1、像煤、石油、天然气这样的化石能源可以直接从自然界获得吗？

这样的能源叫什么能源？

2、电能可以直接从自然界获得吗？

你知道怎样获得电能吗？

这样的能源叫什么能源？

【列举实例】你知道哪些能源是一次能源？

哪些是二次能源？

鼓励学生大胆回答，并作出简评。

风能地热能

液化石油气焦炭

5、电能的使用

【电能优点】提出问题让学生思考：

生活中各种用电器的作用是什么？

你能举出生活中利用电能的事例吗？

既然电能是由其他形式的能转化而来，最终还要转化为其他形式的能，那人类为什么还要使用电能，而不直接使用一次能源呢？

引导学生自由讨论，然后简评。

（设计意图：

让学生充分认识各种能源，体会一次能源与二次能源的区别，了解人类在追求和利用能源的过程，感受到人类的文明和进步。

）

【牛刀小试】下列属于二次能源的是（）

A、石油B、核能C、风能D、电能

（二）21世纪的能源趋势

1、能源消耗急剧增长

【过渡】由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗急剧增长。

【能源趋势】近几十年来，能源消耗增长速度明显加快，如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2003年接近140亿吨，2007年达到160亿吨。

【化石能源缺点】提出问题：

1、化石能源作为当今世界的主要能源，是否是取之不尽用之不竭的？

2、使用化石能源有什么缺点？

被石油污染的海面

被破坏的生态环境

【自由讨论】引导学生自由讨论交流：

1、你在生活中能感受到能源的紧张吗？

请你结合身边的事例谈一谈。

2、你认为我们应当怎样解决能源问题？

2、核能发电

【过渡】随着科学家对物质结构研究的不断深入，20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。

【核能发电】出示图片，提问：

你能根据图片，尝试说出利用核能发电的过程吗？

（设计意图：

让学生了解我国和世界能源现状并了解新能源的开发利用情况，让学生养成节约能源的意识。

）

【知识延伸】我国在核能利用方面的技术走在世界前列，已经建造了大亚湾、泰山等十多座核电站。

请同学们自由发言，说一说核能发电有什么优缺点？

中国大亚湾核电站

（设计意图：

增加学生对各种能源形式的认识，扩大学生的知识面，了解我国在核能方面的发展，激起学生的民族自豪感和学习物理的兴趣。

）

【牛刀小试】如图所示为核电站发电的流程示意图．下列有关核电站发电过程中能量转化顺序的罗列，其中正确的是（　　）

A、核能、机械能、化学能、电能

B、核能、机械能、内能、电能

C、核能、内能、机械能、电能

D、核能、内能、化学能、电能

STS:

科学·技术·社会

指导学生阅读《石油危机和能源科学》

三、课堂小结：

引导学生对本节知识点进行总结，并提出疑惑，师生共同解决：

1、什么是能源？

什么是化石能源？

2、人类利用能源有几个历程？

3、什么是一次能源？

什么是二次能源？

常见的一次能源和二次能源有哪些？

4、21世纪能源的趋势是什么？

四、课堂检测：

出示课堂检测题，然后讲评。

见附件1

五、布置作业：

布置作业，见附件2

【板书设计】

第1节能源

一、能源的概念

凡是能提供能量的物质资源叫做能源

二、人类利用能源的历程

柴薪　　　煤炭　　　石油　电能

三、能源的类型

1．一次能源：

化石能源（煤、石油、天然气）、核能、太阳能、地热能、水能、风能

2．二次能源：

电能

四、21世纪的能源趋势

1、能源消耗急剧增长

2、核能发电

【教学反思】

一、“亮点”之处

本节课运用新的课程理念，对知识要求不高，收集资料式探究是本节课的主要探究形式，即通过让学生搜集事例和事实，把能量的有关知识让学生通过各种途径进行了解；开放式教学是本节课的主要学习方式，即在老师的引导下，通过学生的自主学习和自由讨论发言，培养学生的能力。

这样的教学方式很好地鼓励了学生关心国家和世界大事，提高节约能源的意识，关注人类使用能源的现状和前景，增加了学生学习物理的兴趣。

二、不足之处

学生受到知识面和生活环境等的限制，课前对能源有关知识的收集的广度和深度不够，另外，有部分学生对核能发电的过程不太理解。

附件1：

课堂检测

1、我国目前使用的能源中所占比重最大的是（）

A、水能和地热能B、煤和石油C、核能和潮汐能D、太阳能

2、能源的日益紧张已影响了人们的日常生活．则下列做法不应提倡的是（　　）A．出行时尽量使用自行车B．大力开发太阳能、水能

C．节约用水、用电、用气D．电脑整天处于待机状态

3、“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题，以下措施可行的是（）

A.人人要做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品

B.关闭所有火力发电站

C.各地都要建立水力和风力发电站

D.停止使用石油资源，以核能和太阳能取代

4、以下各种形式的能源：

柴薪、煤、石油、天燃气、水能、地热能、核能、潮汐能、太阳能、风能、电能，在这些能源中，属于化石能源的是_________________________,属于一次能源的是_________________________，属于二次能源的是_________________________。

5、火力发电厂“吃”的是煤，“发”的是电，在整个发电过程中，能量转化的情况如下，请你在方框中填入相应的能量形式：

6、能源是人类社会存在和繁荣的物质基础之一，图甲为近两个多世纪以来，人类能源消耗曲线图，图乙为某燃煤电厂全景图。

（1）由图甲可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况是______________________。

A.显著增长B.平稳增长C.稳中有降D.显著减少

（2）图乙中的电厂发电功率为1×107kW，要维持这样的发电功率，该厂每小时约需燃烧5×106kg煤，这些煤完全燃烧可产生的热量大约是__________J。

煤燃烧过程中，排放到大气中的有害物质可达1.2×106kg，从环保角度分析，这种燃煤电厂存在的主要问题是________________。

（煤的热值是3×107J·kg-1）

7、太阳能热水器有经济、安全、卫生、环保和节能等优点．图所示为一种太阳能热水器，该热水器的集热器的有效采光面积为3m3，能在8h内将225L水的温度升高40℃．设热水器每平方米面积每秒接收太阳辐射能1.4×1O3J，即P0=1.4×1O3J/（m2·s）。

该太阳能热水器的效率是多大？

（结果保留两位有效数字）[水的比热容c=4.2×1O3J/（kg·℃）]。

参考答案：

1、B2、D3、A4、煤、石油、天燃气；柴薪、煤、石油、天燃气、水能、地热能、核能、潮汐能、太阳能、风能；电能5、内能；机械能6、

（1）A

（2）1.5×1014；向空气中排放粉尘和含二氧化硫的废气，造成空气污染7、31%

附件2：

作业思考题

根据你的了解，说出你家庭近几十年能源使用的变化。

要求说明能源形式的变迁情况和人均能源消耗数量的变化情况。

答案提示：

我们生活的环境不同，决定了我们使用的能源的种类和数量一般不同。

一般来说，我们现在家庭使用的能源主要有煤、天然气、电等能源，煤和天然气是化石能源，煤以千克或吨为计量单位，天然气一般以立方米为计量单位；电能是二次能源，以“度”为计量单位。

每个月各种能源的使用需学生自己查找计算。

第2节核能

【教学目标】

知识与技能

1、常识性了解原子和原子核的组成。

2、常识性了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理及核反应堆的作用

过程与方法

1.通过搜集信息、阅读资料、相互交流，判断核能与我们的生活的有关说法是否正确。

2.通过阅读学习相关知识，养成学生关注高新科学技术在生产和生活中的应用。

情感、态度与价值观

1、养成学生的科学态度和探索精神。

2、启发学生树立为祖国现代化建设事业贡献力量的理想。

【教学重点】

了解原子核裂变和链式反应，核聚变的原理及如何利用核能更多的给人类造福。

【教学难点】

原子核裂变和链式反应，聚变的原理。

【教学准备】

多媒体课件视频资料、火柴

【教学过程】

一、创设情景，新课引入

【图片展示】你知道日本广岛吗？

年月日早晨时整，架美机又从高空进入广岛上空。

这时很多广岛市民并未进入防空洞，而是在仰望美机。

在此以前，已连续数天飞临日本领空进行训练，但这一次的架飞机中，有一架已经装上了一颗吨重的名为“小男孩”原子弹。

此时正奉命来轰炸广岛，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。

据日本有关部门统计，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多。

幸存者辐射病广岛被夷为平地

【过渡语】同学们观看刚才的图片时有什么样的感受？

原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？

因为它们都利用了核能。

如何获得核能？

核能还用哪些应用呢？

学习了本节知识后就能知道答案。

【板书课题】

第二节核能

二、合作探究，获得新知

（一）核能

【自主学习】

请同学们结合下面图片阅读课本并结合相关化学课上的原子结构的知识，回忆原子的结构并自主学习核能的获得途径。

【归纳讲述】原子结构：

质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能又称原子能。

分裂聚合

（二）裂变

【过渡语】核武器的威力究竟有多大？

它释放的巨大能量是从哪里来的？

核电站是怎样利用核燃料发电的？

请同学们阅读课本171页-172页裂变部分内容找到答案。

【提出问题】

通过看书知道1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。

用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。

外界中子停止轰击，裂变也就停止了。

怎样才能让裂变继续下去呢？

【Flash展示】

核裂变、链式反应的过程

【动手实验】

用火柴模拟类比链式反应，将火柴搭成如课本图19．2-3所示的结构，点燃第一根火柴后，观察所发生的现象。

用火柴模拟链式反应原子核的裂变

【归纳总结】

用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。

这就是裂变中的链式反应。

【知识应用】

（）加以控制的链式反应核电站

请同学们看下图核电站工作原理图思考：

核电站是根据什么原理建造的？

它的核心设备是什么？

能量是如何转化的？

核反应堆核电站能流图

（2）不加以控制的链式反应——原子弹

原子弹结构爆炸时产生的蘑菇云

【一分为二】

你能回答核电站和原子弹的相同点与不同点吗？

核电站的核心设备是核反应堆。

核反应堆的作用就是控制链式反应。

如果链式反应不加控制，就会释放出巨大的能量。

这就制成了原子弹。

中国人民热爱和平，但为了抵制核大国的威胁，于1964年10月16日第一颗原子弹试验成功。

我们制造原子弹是为了消灭原子弹。

我们需要和平利用核能。

（设计意图：

知道核能的和平利用能够促进人类进步，用于战争会给人类带来灾难。

激发学生爱国热情，树立民族荣辱观）

（三）聚变

【比较认知】

前面的学习知道电能生磁，磁能生电。

科学家利用逆向思维的方法发现，两个较轻的原子核，在超高温下结合成新的原子核，同时释放出核能的过程叫聚变。

有时称为热核反应。

【图片展示】

请同学们看下图，它所获得核能的途径是怎样的？

氘核、氚核在超高温下聚合成氦核

【拓展延伸】

核聚变目前无法控制，但可以用来制造氢弹。

我国科学家用不到三年的时间研制，于1967年6月17日，第一颗氢弹试验爆炸。

氢弹的威力大于原子弹。

请同学们观看“中国氢弹爆炸视频”。

【科学畅想】

可控聚变尚未实现，海水中蕴藏着丰富的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。

望同学们努力学习今后世界的发展做出贡献。

（四）核电站和核废料处理

（三）阅读与交流

请同学们阅读sTs科学.技术.社会——核电站，了解核泄露的危害和核废料的处理。

。

鼓励学生说出核废料可能带来的问题、对环境的影响和核废料处理方法。

（设计意图：

认识科学与技术对人类生活的影响有两面性，培养学生建立将科学服务于人类的意识的同时，也培养学生的环保意识。

）

三、课堂小结：

本节课你有哪些收获？

还有哪些疑惑?

见附件1

四、课堂检测：

教师巡视、讲评见附件2

五、布置作业：

导学本节内容。

【板书设计】

§22.2核能

一、核能

1、定义：

一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放惊人的能量，这就是核能。

2、获得核能的两种途径：

裂变和聚变

二、裂变

1、可控链式反应：

核反应堆

2、不可控链式反应：

原子弹

三、聚变制造氢弹

【附件1】

【教学反思】

一、教案中的亮点；

1、历史故事视频引入，激发了学生的学习兴趣和求知欲。

由于核能、裂变、聚变、链式反应等概念均涉及到核反应知识，而学生头脑里，这部分知识是一个空白。

因此，讲授过程中要贯彻通俗性原则，不宜过深，尽可能采取恰当的比喻来帮助学生理解这些知识。

2、关于情感态度价值观的教学，结合我国在核能领域的成就，增强学生的民族自豪感。

通过介绍核武器给人类带来的伤害，和核电站的利用，让学生认识到认识到科技可以给人们带来便利的同时也会给人类带来灾难，利用核能是一面双刃剑。

二、教案中的不足：

1.通过教学发现课堂时间比较紧张。

2.在设计练习题时，题量较小。

【附件2】课堂检测

1.链式反应中，在中发生的是可以控制的，在时发生的是不可控制的。

2.下列说法正确的是（）

A、核能是指原子核发生变化时所释放的能量

B、煤炭、石油、天然气、太阳能都是化石能源

C、原子弹和氢弹都是利用核裂变

D、目前核电站获得核能的途径是核聚变

3.为缓解电力紧张的状况，我国多措并举：

合理调煤保电、优化利用水能资源、开发利用新能源，近年来陆续建成了一些核电站。

下图为核电站发电流程图，在核电站发电过程中，关于核能的获取途径与能量转化顺序，下列说法正确的是（）

A．聚变；核能→内能→化学能→电能

B．聚变；核能→内能→机械能→电能

C．裂变；核能→内能→机械能→电能

D．裂变；核能→内能→化学能→电能

4.2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图甲所示．

（1）核电站是利用能来发电的，其能量是原子核发生了核（选填“裂变”或“聚变”）；

（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中．图乙中是核辐射标志的是（）

（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用的方法来改变内能的；

（4）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。

下列说法中需要改正的是（）

A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器

B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯

C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站

D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱

（5）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106t的煤炭．6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量为多少？

（煤炭的热值为3×107J／kg）．

【答案】

1.核电站原子弹爆炸

2.A

3.C

4．

（1）核裂变

（2）C（3）热传递（4）D（5）1.8×1017

第三节太阳能

【教学目标】

知识与技能

1.初步认识太阳的结构，知道太阳是巨大的核能火炉。

2.初步了解太阳是人类资源的宝库。

3.知道太阳能的利用方式。

过程与方法

1、通过观察学习了解太阳能的特点，理解太阳能属于可再生一次能源。

分析化石能源来自太阳能。

提高学生分析归纳能力。

2、通过太阳能的利用方式学习，提高学生综合分析问题的能力。

情感、态度、价值观

养成学生开发和利用太阳能的意识，通过光伏产品推广提高创新节能意识。

【教学重点】了解太阳能，结合生产生活实际知道利用太阳能的方式

【教学难点】太阳能利用中的能量转化

【教学准备】课件多媒体

【教学过程】

一.情境导入：

【图片展示】

你看，在太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，平常我们看到的航天器上的类似铁翅膀的装置。

【提出问题】

想知道它们的作用吗？

二、合作探究，探究新知：

（一）太阳是巨大的核能火炉（课件展示）

1.太阳的结构

2.太阳内部时刻发生核聚变

【自主学习】

请同学们阅读课本并回答以下问题：

1.太阳的结构是怎样的？

2．太阳为什么是一个巨大的“核能火炉”，是哪一种形式的核能？

太阳能是以怎样的方式向外传递的？

太阳的“核能火炉”，永无止境的燃烧下去吗？

【知识归纳】

1.太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1500万摄氏度。

太阳表面温度约6000℃，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。

2.在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。

太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”

【重点强调】太阳内部时刻发生核聚变

【跟踪练习】

1.下列利用核聚变供能量的是（）

A.核电站B.核潜艇C.原子弹D.太阳

2、太阳内部发生的是，太阳能电池是把能转化为能

3、大部分太阳能以和的形式向四周辐射开去。

（二）太阳能是人类的能源宝库

1.化石能源来源于太阳能

【知识引桥】

太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。

太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。

【自主学习】化石能源的形成

请同学们结合图片和课本，完成以下问题：

化石能源是怎么形成的？

【课件展示】

石油、天然气的形成煤的形成

【知识归纳】

远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。

经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。

经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。

2.生物质能、风能、水能来源于太阳能

【想想议议】

根据下图所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用，转化和守恒的情况。

看看哪位同学说的好。

[分析]地球上不同地方吸收太阳的热能量不均匀，空气的冷暖就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；周围冷空气过来补充，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。

地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。

万物生长靠太阳，植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物为食物，获取生物质能以维持生命。

所以说地球上的风能、水能、