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2019-2020年九年級物理 第十七章 能源與可持續(xù)發(fā)展 四、五節(jié)復習教案 人教新課標版 ●授課時間：3 月 19 日 ●教學目標 一、知識與技能 1.常識性了解能量轉(zhuǎn)化技術為人類帶來的變化，大致知道三次能源革命對社會發(fā)展的作用。 2.初步了解能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性。 3.初步認識科學及其相關技術對人類社會發(fā)展的影響，有將科學服務于人類的意識。 二、過程與方法 通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性，不可逆性的有關說法是否正確。 三、情感、態(tài)度與價值觀： 通過認識科學及其相關技術對人類社會發(fā)展的影響，有將科學服務于人類的意識。 ●教學重點 1.能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性； 2.培養(yǎng)創(chuàng)新和環(huán)保意識。 ●教學難點：培養(yǎng)創(chuàng)新和環(huán)保意識。 ●教學過程： 一、引入新課 太陽能、風能、地熱能等，通常要做轉(zhuǎn)化才能被我們所用．人類歷史上不斷進行著能量轉(zhuǎn)化技術的進步，這就是所謂的能源革命．能源革命導致了人類文明的躍進．讓我們先來了解這一人類進步的階梯吧． 二、新課教學 1．人類索取能源的歷史 遠古人類和其他動物一樣，只能利用無私的太陽所賜予的天然能源——太陽能．如圖1所示，各圖按能量轉(zhuǎn)移的先后順序串聯(lián)起來為：草通過光合作用吸收太陽能，兔子吃草吸收草的能量，人或其他動物吃兔子吸收兔子的能量，獵人通過吸收食物的能量才能進行各種運動． 圖1 （1）柴薪馬車——農(nóng)業(yè)文明 柴薪是人類第一代主體能源．是人類在能量轉(zhuǎn)化方面最早的一次技術革命．從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，導致了以柴薪作為主要能源的時代的到來．當時的人類用樹枝、雜草等作為燃料，用于燃燒、煮食和取暖，這就是人類第一次能源革命．相對于當時的人口和當時的生產(chǎn)力，柴薪是一種數(shù)量巨大、能夠方便獲取的可再生能源，它們不僅用于燃燒，還被用于飼養(yǎng)牲畜，靠人力、畜力并利用一些簡單機械作動力，從事手工生產(chǎn)和交通運輸活動．從遠古時代直至中世紀，在馬車的低吟聲中，人類度過了近一萬年的悠長的農(nóng)業(yè)文明時代． （2）煤炭蒸汽機——工業(yè)文明 蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑．人類從此逐步以機械動力大規(guī)模代替人力和畜力，它直接導致了第二次能源革命．人類的主要能源由柴薪向煤、石油、天然氣等化石能源轉(zhuǎn)化． 18世紀西歐產(chǎn)業(yè)革命開創(chuàng)的工業(yè)文明，逐步擴大了煤炭的利用．煤氣燈的使用，照亮了人類的漫漫長夜．蒸汽機的發(fā)明，使煤炭一躍成為第二代主體能源，以煤炭作燃料的蒸汽機的應用，使紡織、冶金、采礦、機械加工等工業(yè)獲得迅速發(fā)展．同時，蒸汽機車、輪船的出現(xiàn)，使交通運輸業(yè)得到巨大進步．19世紀以來，電磁感應現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使得由蒸汽機作為動力的發(fā)電機開始出現(xiàn)，煤炭作為一次能源被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的二次能源——　 電能． 電能是由其他形式的能轉(zhuǎn)化來的二次能源．它最終還要轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、動能等其他形式的能，才能為人類所用．電能被廣泛應用，是由于它的優(yōu)勢是便于輸送和轉(zhuǎn)化． （3）石油內(nèi)燃機——現(xiàn)代文明 公元前250年，中國人首先發(fā)現(xiàn)石油是一種可燃的液體．1854年，美國賓西法尼亞州打出了世界上第一口油井，石油工業(yè)由此發(fā)端．19世紀末，人們發(fā)明了以汽油和柴油為燃料的奧托內(nèi)燃機和狄塞爾內(nèi)燃機．1908年，福特研制成功了第一輛汽車．此后，汽車、飛機、柴油機輪船、內(nèi)燃機車、石油發(fā)電等，將人類飛速推進到現(xiàn)代文明時代．到20世紀60年代，全球石油的消費量超過煤炭，成為第三代主體能源． 20世紀40年代，物理學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——反應堆，拉開了以核能為代表的第三次能源革命的序幕．幾十年來，核電已經(jīng)成為一種相當成熟的技術．由于核電比火電更清潔、安全、經(jīng)濟，核能在許多經(jīng)濟發(fā)達國家已經(jīng)成為常規(guī)能源． （4）綠色能源革命——未來文明 隨著全球人口的急劇膨脹，人類的能源消費大幅度增長．眾所周知，煤炭、石油均為礦物能源，是古生物在地下歷經(jīng)數(shù)億年沉積變遷而形成的，不可再生，其儲量極為有限．按現(xiàn)代的能源消耗，世界上的石油、天然氣和煤等生物化石能源將在幾十年至200年內(nèi)逐漸耗盡．另外，大量礦物能源的燃燒，是造成大氣污染、“酸雨”和“溫室效應”的罪魁禍首． 60年代以來，“能源革命”的呼聲日漸高漲．“能源革命”的目的，是以綠色能源，包括新能源（如核能）和可再生能源（包括水電能、太陽能、風能、地熱能、海洋能和氫能等）逐步代替礦物能源．綠色能源將有望為21世紀人類社會的發(fā)展提供持久的動力． 2．能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)移的方向性 在課本中豆子生長的過程，按順序應為B、A、C、F、E、D．我們在電影、電視中看到，可以通過技術處理使植物生長、花開的次序逆向，但在現(xiàn)實世界中這是不可能的．自然界的實際過程是有方向性的． 冬天，火爐把自己的內(nèi)能傳遞給房間里的空氣，供人們?nèi)∨坏搅舜禾?，能夠把這些內(nèi)能重新收集起來，來年再用嗎？顯然不能．一般情況下，內(nèi)能只能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反．否則會引起其他的變化，消耗別的能． 汽車制動時，由于摩擦，動能轉(zhuǎn)變成了地面、空氣的內(nèi)能，這些能量能夠自動地用來再次開動汽車嗎？顯然不能．這些能量雖然沒有消失，但是我們不能利用它． 能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的．我們是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用．能源的利用是有條件的，也是有代價的．有的東西可以成為能源，有的卻不能． 3.指導學生閱讀課本P162STS, 討論：人類在能源革命的進程中給自己帶來了便利，也給自己造成了麻煩，說一說你的看法？ 三、小結(jié) 通過本節(jié)課的學習你對人類索取能源的歷史又有哪些了解？ 四、板書設計： 第四節(jié) 能源革命 一、人類索取能源的歷史： （1）柴薪馬車——農(nóng)業(yè)文明 （2）煤炭蒸汽機——工業(yè)文明 （3）石油內(nèi)燃機——現(xiàn)代文明 （4）綠色能源革命——未來文明 二、能量轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)移的方向性 能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的 教學反思：本節(jié)課從生活實際出發(fā)，讓學生了解”自然界中熱傳導過程和能量轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移的是有一定方向的”，在這部分教學中，通過學生查資料，使其對能量的轉(zhuǎn)移有一個直觀地認識對能源危機給世界格局帶來的影響，和對世界環(huán)境的危害有更為直觀地認識和深刻的體會。 通過本節(jié)課程的學習，學生應該了解能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向，能夠舉例說明，能夠理解并應用熱力學定律分析解決問題；能夠舉例說明現(xiàn)在社會使用的能源的種類，能夠大致說明能源危機的內(nèi)容，能夠?qū)Νh(huán)境污染有明確的定義和深刻的理解，了解可持續(xù)發(fā)展的含義和意義，能由自己做起，節(jié)約資源，保護環(huán)境 第五節(jié)　　能源與可持續(xù)發(fā)展 ●授課時間：3 月 21 日 ●教學目標 一、知識與技能 1.通過實例了解世界和我國能源消耗的趨勢。 2.認識伴隨大量能源消耗所產(chǎn)生的環(huán)境問題。 3.了解未來理想能源的特征。 二、過程與方法 通過收集自信、閱讀資料，從可持續(xù)發(fā)展角度分析能源、資源及日常諸多現(xiàn)象，提出自己的觀點及其可行的做法。 三、情感、態(tài)度與價值觀 1.通過了解能源消耗對環(huán)境造成的影響，認識科技對人類社會發(fā)展的負面影響，提高節(jié)能意識和環(huán)保意識，并在個人所能及的范圍內(nèi)對社會的可持續(xù)發(fā)展有所貢獻。 2.有將科學服務于人類的意識，有理想，有抱負，熱愛祖國，有振興中華的使命感和責任感。 ●教學重點：能源可持續(xù)發(fā)展。 ●教學難點：收集消耗能源對環(huán)境造成破壞的資料用以討論。 ●教學過程： 一、新課導入 教師：上節(jié)課我們已經(jīng)講了能源革命這節(jié)的內(nèi)容,現(xiàn)在同學們來回憶一下,在歷史發(fā)展的長河中,人類在能量轉(zhuǎn)化方面的進步歷程是怎么樣的呢? 學生：遠古人類和其他動物一樣,只能利用無私的太陽所賜予的天然能源--太陽能:鉆木取火是人類在能量轉(zhuǎn)化方面最早的一次技術革命;蒸汽機的發(fā)明直接導致了第二次能源革命;反應堆拉開了以核能為代表的第三次能源革命的序幕。 教師：同學們對上節(jié)課的內(nèi)容掌握得還不錯。進入21世紀，我們對能量轉(zhuǎn)化技術的掌握是日趨成熟完善，對能源的利用也日趨合理，到底21世紀我們的能源發(fā)展是怎么樣的呢？好，今天我們就來學習一下能源下可持續(xù)發(fā)展，來了解一下這個問題。 二、新課教學 1.21世紀的能源趨勢 教師：由于世界人口的急劇增加和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的消耗持續(xù)增長。特別是近三四十年來，能耗量增長速度明顯加快。同學們看下圖17.5-1，了解一下一個多世紀來，人類能源消耗的情況。 學生看完后，老師利用多媒體顯示一些有關近年來能源消耗的圖片，讓學生更形象地了解這方面的知識。叫學生討論交流，21世紀的能源趨勢是怎樣的？ 根據(jù)上一節(jié)課學過的能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性，我們知道目前作為人類主要能源的化石能源，并求是取之求盡、用之求竭?；茉?、核能等是不可再生的能源，我們現(xiàn)在開采得越多，留給子孫后代的就越少。人類自1973年以來，共向地球索取了5000億桶(約合800億噸)石油，剩下的石油按現(xiàn)有生產(chǎn)水平計算，還可保證開采44年。天然氣也只能持續(xù)開采56年，一些國家的煤炭資源已采掘殆盡。為了人類的未來，我們必須要節(jié)約能源。因此同學們以后不僅自己節(jié)約能源，看到浪費能源的行為也應該勇敢地站出來制止。 能源消耗的迅速增長，地球儲存的化石能源將日益減少，最終將枯竭，必須不斷開發(fā)新能源，提高能源的利用律，同時要節(jié)約能源，這是解決能源危機的主要途徑。 2.能源消耗對環(huán)境的影響 人類在消耗各種能源時，不可避免地會對環(huán)境造成破壞 完成課本P164想想議議：在消耗各種能源時，對環(huán)境造成怎樣的破壞呢？下表是某物理小組調(diào)查的結(jié)果，用“√”表示大量消耗能源對環(huán)境會有明顯的破壞，用“”表示對環(huán)境不會造成明顯的破壞。 能源種類 環(huán)境問題 石油和天然氣 煤 水力發(fā)電 核能 柴薪 空氣污染 √ √ √ 廢物 √ √ 有害輻射 √ 水土流失和沙漠化（破壞生態(tài)平衡） √ √ 學生通過各種媒體，可能對能源消耗對環(huán)境的影響有一些初步的認識。然后讓學生討論、舉出能源消耗還會對環(huán)境造成哪些影響，并且在老師的指導下，把課本圖17.5－2表中的空格填上，使學生認識到過量使用能源會對環(huán)境造成嚴重的破壞。 3.未來的理想能源 討論：你對未來的能源有什么樣的預想和打算，大家談一談。 化石能源的大量使用，不僅留給子孫后代的越來越少，而且造成嚴重的環(huán)境問題。根據(jù)學過的有關能源的知識，以及課本上提出的條件，在老師的指導下，讓學生說一說哪些是未來的理想能源，并說明其道理，同時在課堂上展開討論。 未來理想能源滿足的條件 （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(shù)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，可以保證不會嚴重影響環(huán)境。 三、課堂練習 1．你認為風能、太陽能、核能……以及你所想到的可能的能源，哪些有可能成為今后的理想能源？ 2．在你生活的地區(qū)是否適宜開發(fā)可再生能源？為什么？ 四、小結(jié) 通過本節(jié)課的學習你學到了哪些知識？ 五、板書設計： 第五節(jié) 能源與可持續(xù)發(fā)展 一、21世紀的能源趨勢 二、能源消耗對環(huán)境的影響 三、未來理想的能源及其條件 教學反思：“能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展”，要讓學生了解能源對人類文明的意義和有能源帶來的環(huán)境問題，引入可持續(xù)發(fā)展的概念。讓學生認識節(jié)約能源，開發(fā)新能源與可持續(xù)發(fā)展的關系，可以讓學生通過查閱相關材料，提出自己的見解。思考怎樣探索和使用未來的理想能源。通過本節(jié)的學習，學生了解我國和世界的能源狀況，我國發(fā)展能源的方針和對策。同時要求學生要關心科學發(fā)展前沿，具有可持續(xù)發(fā)展的意識，樹立科學的世界觀，有將科學服務于人類的使命感與責任感 第十七章 能源與可持續(xù)發(fā)展復習 ●授課時間： 3月 23 日 ●教學目標 一、知識與技能目標： 1.能結(jié)合實例，說出不可再生能源和可再生能源的特點；了解核能的優(yōu)點和可能帶來的問題。 2.初步了解在現(xiàn)實生活中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性。 3.能通過具體事例，說出能源與人類生存和社會發(fā)展的關系；嘗試對環(huán)境溫度問題發(fā)表自己的見解；了解核能的優(yōu)點和可能帶來的問題；了解世界和我國的能源狀況。 二、過程與方法 為學生形成對包括社會問題在內(nèi)的各方面問題的可持續(xù)發(fā)展意識奠定了基礎。 三、情感、態(tài)度與價值觀目標： 讓學生在親身討論、探究過程中感受、關注能源可持續(xù)發(fā)展問題，逐漸從情感參與角度對能源可持續(xù)發(fā)展問題形成穩(wěn)定的態(tài)度、價值觀。 ●復習的重點和難點 了能源危機等問題，以引起對能源可持續(xù)發(fā)展的重視。 ●教學過程： 一、知識梳理 化石能源 生物質(zhì)能 一次能源 分類 二次能源 可再生能源 不可再生能源 常規(guī)能源 新能源 能源 核裂變： 核能發(fā)電 核能的利用 核聚變： 能源與環(huán)境 能源危機 二、復習內(nèi)容 1、能源的分類可以有很多種。 ①按照能源在自然界形成的方式，可以分為一次能源和二次能源。一次能源是指自然形成和現(xiàn)成存在的能源，如：煤、石油、天然氣、太陽能、風能、水能、地熱能等。二次能源是指由一次能源經(jīng)過人為加工轉(zhuǎn)換而成的能源，如：焦碳、煤氣、汽油、煤油、電等。 ②一次能源中又可分為可再生能源和不可再生能源。可再生能源是指可以從自然界里源源不斷得到的能源。不可再生能源是指一次性消耗，就不可在短時期內(nèi)從自然界得到補充的能源。 ③按照一次能源使用的狀況，可以分為常規(guī)能源和新能源兩種。核能、太陽能、地熱能、海洋能、潮汐能等能源，新近才開始利用，叫做新能源．(按照能源來源可以分為四類：①太陽能②原子核能③地熱能④潮汐能，前3種實質(zhì)上都屬于原子核能。) ④清潔能源與非清潔能源: 清潔能源是指對環(huán)境無污染或污染很小的能源.如:太陽能、水能、風能等.非清潔能源是指對環(huán)境有污染或污染很大的能源.如:煤、石油、天然氣等化石燃料. 2、核能 （1）核裂變: 重原子核分裂成兩個或兩個以上中等質(zhì)量原子核的過程稱為核裂變反應，簡稱裂變．原子核裂變時放出巨大的能量和中子． （2）鏈式反應 鈾核裂變時，同時放出2～3個中子，如果這些中子再引起其他鈾核裂變，有可使裂變反應不斷進行下去．這種反應叫做鏈式反應． 鏈式反應，如不加控制,就會在極短的時間內(nèi)釋放出大量的核能,發(fā)生猛烈的爆炸，原子彈就是根據(jù)這個原理制成的． （3）核電站---把核能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電設備叫做核電站． 核能發(fā)電原理:核電站主要由原子反應堆、熱交換器、冷卻系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組成的．反應堆工作時，核燃料裂變釋放出的核能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使反應堆的溫度升高．為了控制反應堆的溫度，使它能正常工作，需要用水、液體金屬鈉或空氣等流體作冷卻劑，在反應堆內(nèi)外循環(huán)流動，不斷地帶走熱能．這就是反應堆的冷卻系統(tǒng)，它同時可以用來輸出熱能．利用反應堆工作時釋放出的熱能使水汽化以推動汽輪發(fā)電機發(fā)電，這就是核電站． （4）核能發(fā)電的前景 核電站消耗的“燃料”很少．一座一百萬千瓦的核電站，每年只消耗30噸濃縮鈾，而同樣功率的火力發(fā)電站，每年卻要消耗250萬噸煤．核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能，核能將成為21世紀的主要能源之一．核電站的建設必須采用可靠的保護措施，以保證電站的安全運行，防止放射性物質(zhì)泄漏，避免造成放射性污染． (5)核聚變 輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核并放出巨大能量的過程稱為核聚變反應，簡稱聚變．聚變又稱為熱核反應． 目前已實現(xiàn)的人工聚變是氫彈的爆炸，它利用重核裂變時發(fā)生的爆炸造成極高溫度，從而使其間的輕原子核發(fā)生劇烈而不可控制的聚變反應． 氫彈是利用迅速而劇烈的、不可控制的熱核反應原理設計制造的炸彈，利用原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫，使聚變反應能迅速而劇烈地發(fā)生，當然人也無法控制它的進程。 3、太陽能 （1）溫度高: 表面溫度6000℃,內(nèi)核溫度1.5107℃. （2）能量大: 每三天向地球輻射的能量相當于地球上蘊藏的所有化石燃料能量的總和,約是全世界全年消耗總能量的1.5倍 優(yōu)點:分布廣,獲取方便,不會造成污染,是人類未來的理想能源. 4、能源革命與可持續(xù)發(fā)展 未來的理想能源必須滿足以下四個條件：第一，必須足夠豐富，可以保證長期使用；第二，必須足夠便宜，保證多數(shù)人用得起；第三，相關技術必須成熟，可以保證多數(shù)人可以使用；第四，必須足夠安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環(huán)境。 三、例題講解 例1： 能源可以分為可再生能源（可在自然界里源源不斷地得到的能源）和不可再生能源（不可能短期內(nèi)從自然界得到補充的能源）。下列能源屬于不可再生能源的是 A．水的動能　　 B．風能 C．石油　　 D．太陽能 例2：《深圳商報》xx年3月11日報道：近日一種新型太陽能公共衛(wèi)生間落戶北京東郊民巷，該衛(wèi)生間的能源全部由位于頂部的太陽能電池板提供，這還能將多余的能量儲存在蓄電池里，這種能量轉(zhuǎn)化和儲存的方式是（ ） A．太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為電能 B．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為化學能 C．太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為化學能 D．太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能 四、堂上練習 1、仔細觀察上海軌道交通明珠線列車?？康难赝靖髡緯r，可以發(fā)現(xiàn)某些站的站臺高度比兩側(cè)高，也就是說列車是在制動之前利用慣性駛上一個傾角約為5的斜坡后?？吭谡九_的，重新啟動后，又通過另一側(cè)的斜坡下駛到導軌上運動，這一設計主要是為了（ ） A．防止站臺積水 B．節(jié)約能源 C．突出站臺造型 D．改善站臺通風 2.永久性解決人類對能源需求的根本方法是（ ） A．充分利用地球上的化石燃料資源 B．改進工藝，提高能源利用率 C．依靠科技進步，不斷開發(fā)新能源 D．盡可能地少用能源 3．保護環(huán)境、節(jié)約能源要從我做起，下列做法中需要改正的是（ ） A．及時關掉未關緊的水龍頭；養(yǎng)成人走燈滅的習慣 B．盡可能用太陽能熱水器代替電熱水器 C．及時將生活垃圾、廢電池裝在一起丟棄到垃圾箱中 D．用洗臉水沖廁所；將廢報紙、灑瓶等送到廢品收購站 4．學習了“能源與可持發(fā)展”一章后，某班學生就利用和開發(fā)能源問題展開了熱烈討論，提出了如下幾條建議和設想，其中永遠做不到的是（ ） A．目前利用的能源主要是煤，應著力研究如何使煤充分燃燒以減少熱量損失的措施 B．正在建設中的田灣核電站，將解決連云港市乃至華東地區(qū)的電力緊張問題，但在輸電過程中能量損失較大，若能用超導體送電，將大大提高輸電效率 C．連云港市位于黃海之濱，應盡研究開發(fā)海洋能 D．隨著能源的不斷消耗，最終應致力于研究一種既可以不消耗能源，又能不斷對外做功的機器