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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 一、二、三節(jié)復習教案 人教新課標版 ●授課時間：3 月12 日 ●教學目標 一、知識目標 1.通過實例了解不同形式的能量 2.常識性了解什么是能源；什么是一次能源、二次能源及其特點；什么是不可再生能源、可再生能源及其特點。 二、過程和方法 通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷能源與人類生存和社會發(fā)展的說法是否正確，培養(yǎng)學生的觀察能力、初步分析問題和解決問題的能力. 三、情感、態(tài)度、價值觀 1.從能源問題到能源科學引發(fā)學生的學習興趣和學習欲望。 2.通過實踐操作,使同學們養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度和熱愛科學的情感. ●教學重點 能源以及能源的種類 ●教學難點 能源以及能源的種類 ●教學準備： 掛圖 ●教學過程 一、新課導入 我們已經(jīng)認識了各種形式的能．金屬的冶煉、機器的運轉(zhuǎn)、汽車、火車等交通工具的行駛，都需要能量．日常生活中燒飯、取暖、照明等，也需要能量．人類生活的一切活動都需要能量． 二、新課教學 1．能源 凡是能提供能量的物質(zhì)資源叫做能源．能源的廣泛使用給人類文明帶來了巨大進步．我們生活中利用的這些能量，它們的來源在哪里？或者說，我們利用了哪些種類的能源呢？ 2．能源的種類 煤、石油和天然氣是由古代的動植物在長期地質(zhì)變遷中形成的，所以稱為化石能源．化石能源是當今人類利用的主要能源．我國目前利用的能源中90%以上是煤和石油．煤和石油的開采在我國國民經(jīng)濟中占有舉足輕重的地位．我國化石能源的儲量盡管豐富，但終究有限，而且開發(fā)利用后不能再生，長期大規(guī)模開采，終有開采完畢之日．水能是可以再生的，但可供開發(fā)的水能資源有限，全世界每年可以開發(fā)的水能只占現(xiàn)在能源總需求量的百分之十幾．一旦化石能源用完，只靠水能顯然不能滿足需要．同學們可能說我們可以用電能．要知道電能是由自然界提供的能源轉(zhuǎn)化而來的．像化石能源一樣，風能、太陽能、地熱能以及核能，是可以直接從自然界獲得的．這些可以從自然界直接獲取的能源，統(tǒng)稱為一次能源．其中煤炭、石油和天然氣是當今世界中一次能源的三大支柱，構(gòu)成了全球能源家族結(jié)構(gòu)的基本框架．我們使用的電能，無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源．包括電力、煤氣、汽油、煤油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等等． 人類生活中，還廣泛利用食物等生命物質(zhì)中存儲的化學能．這類由生命物質(zhì)提供的能量稱為生物質(zhì)能．生物質(zhì)能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式．它直接或間接來源于植物的光合作用．地球上的植物進行光合作用所消費的能量，占太陽照射到地球總輻射量的0.2%．這個比例雖不大，但絕對值很驚人，光合作用消費的能量是目前人類能源消費總量的40倍．可見，生物質(zhì)能是一個巨大的能源．人類和動物從植物或其他動物獲取生物質(zhì)能以維持生命． 化石能源、核能會越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源．而水的動能、風能、太陽能、生物質(zhì)能，可以在自然界里源源不斷地得到，所以它們屬于可再生資源． 實際上，自然界提供的能源我們還沒有充分利用．化石能源、水能、風能都是來源于太陽的輻射能即太陽能．化石能源可以用完，但太陽能可以說是取之不盡的．自然界存在的潮汐能、地熱能也還沒有充分利用．隨著人類日益深入地認識自然，上世紀還發(fā)現(xiàn)了核能． 開發(fā)和利用新能源，特別是核能和太陽能，是解決問題的主要出路． 太陽把地面和空氣曬熱，太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．曬熱的空氣上升，空氣流動形成風，又轉(zhuǎn)化為風能．太陽把水面和地面曬熱，并使一部分水蒸發(fā)，蒸發(fā)的水汽升到空中形成云，以雨、雪的形式落下來，流入江河，太陽能轉(zhuǎn)化為水能．植物吸收太陽能，發(fā)生光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為植物的化學能．植物作為食物被動物吃掉，又轉(zhuǎn)化成動物的化學能．古代的動植物在地質(zhì)變遷中變?yōu)槊?、石油、天然氣，轉(zhuǎn)化為這些燃料的化學能． 三、小 結(jié)： 本節(jié)主要學習了哪些知識？ 四、板書設計： 第一節(jié) 能源家族 一、能源的概念： 凡是能提供能量的物質(zhì)資源叫做能源 二、能源的分類： 1、一次能源:從自然界直接獲取的能源，統(tǒng)稱為一次能源．如：風能、太陽能、地熱能以及核能等。 2、二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源．包括電力、煤氣、汽油、煤油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等等． 3、生物質(zhì)能：人類生活中，還廣泛利用食物等生命物質(zhì)中存儲的化學能．這類由生命物質(zhì)提供的能量稱為生物質(zhì)能． 三、可再生能源與不可再生能源 化石能源、核能會越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界得到補充，所以它們屬于不可再生能源．而水的動能、風能、太陽能、生物質(zhì)能，可以在自然界里源源不斷地得到，所以它們屬于可再生資源． 教學反思：在教學過程中，鼓勵學生敢于發(fā)表自己的見解，與他人合作、交流，培養(yǎng)學生主動與他人合作的精神，勇于放棄或修正自己的錯誤觀點；有利于高學生表達能力，使科學的規(guī)律得以突現(xiàn)，老師則幫助學生體會任何科學認識都來源于科學實踐。通過本課和STS欄目將能源科學與社會、經(jīng)濟、戰(zhàn)爭等問題結(jié)合起來。從而為能源的可持續(xù)發(fā)展問題的引出打下伏筆。通過能源家族中兩種新能源的介紹按照物質(zhì)（物體）的結(jié)構(gòu)──能源的形成──能源的利用──能源的優(yōu)缺點──能源與社會。從而為能源的可持續(xù)提供了典型實例。 第二節(jié)　　核能 ●授課時間： 3月14 日 ●教學目標 1.知識與技能： 了解核能、核裂變和核聚變，知道核能的優(yōu)點和可能帶來的問題。 2.過程與方法： 通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷核能與我們的生活的有關(guān)說法是否正確。 3.情感、態(tài)度與價值觀目標： 初步認識科學及相關(guān)技術(shù)對于人類生活的影響有兩面性。 ●教學重點 核聚變、核裂變 ●教學難點 核聚變、核裂變的過程。 ●教學準備：鏈式反應模型、各種掛圖。 ●教學過程： 1.原子、原子核 一切物質(zhì)由分子組成，分子又由原子組成。有些物質(zhì)的分子就是一個原子．原子十分小，它的直徑不到一個納米。原子由質(zhì)子、中子、電子三種粒子組成．質(zhì)子帶正電荷，電子帶負電荷，中子不帶電。質(zhì)子和中子的質(zhì)量比電子大得多，擠在處于原子中心的構(gòu)成非常小的原子核中，就像幾顆豆粒擠在大廣場中央一小塊彈丸之地一樣。 2.核能 質(zhì)子、中子依靠強大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或重新組合是極其困難的．但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能釋放出驚人的能量，這就是核能．核能是能源家族的新成員，它包括核裂變能和核聚變能兩種主要形式。 3.裂變 科學家發(fā)現(xiàn)用中子轟擊鈾235（質(zhì)量數(shù)為235的鈾），鈾核會分裂成大小相差不很大的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變（上圖左）．發(fā)生裂變時有核能釋放出來，這時裂變后的產(chǎn)物以很大速度向相反方向飛開，與周圍的分子碰撞，使分子動能增加，轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能．裂變釋放的核能十分巨大，1 kg鈾235中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的能量相當于2500 t標準煤完全燃燒放出的能量。 用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量．這好比用火柴點燃木材，木材才能燃燒，放出能量一樣．假如外界的中子停止轟擊，裂變也就停止．然而實驗表明，鈾核裂變時，還同時放出2~3個中子，放出的中子又可以轟擊其他鈾核，使它們也發(fā)生裂變．這樣，裂變將不斷地自行繼續(xù)下去（151頁圖17.2－2），這種現(xiàn)象叫做鏈式反應。 如果對裂變的鏈式反應不加控制，在極短的時間內(nèi)就會釋放出巨大的核能，發(fā)生猛烈爆炸，原子彈就是根據(jù)這個原理制成的。如果控制鏈式反應的速度，使核能慢慢地平穩(wěn)地釋放出來，就便于和平利用了。能夠緩慢、平穩(wěn)地釋放核能的裝置，叫做核反應堆。 4.聚變 科學家們發(fā)現(xiàn)，較輕的核結(jié)合成較重的核，也能釋放能量，這種現(xiàn)象叫做聚變．例如一個氘核（質(zhì)量數(shù)為2的氫核）和一個氚核（質(zhì)量數(shù)為3的氫核）結(jié)合時，就釋放出核能（左圖）。 氫彈就是利用輕核聚變制成的．氫彈是一種比原子彈威力更為巨大的核武器． 太陽內(nèi)部進行著大規(guī)模的聚變，釋放的核能以電磁波的形式從太陽輻射出來，地球上的生物每天都享用著聚變釋放出的能量。 如何實現(xiàn)聚變，如何利用聚變釋放的核能，科學家正在積極地探索著。海水中蘊藏著豐富的、可以實現(xiàn)聚變的氚核。科學家預言，通過可控制聚變來利用核能，有望徹底解決人類能源問題．愿同學們今后對此做出貢獻。 5.小 結(jié)： 通過八節(jié)課的學習你又學到了什么知識？ 板書設計： 第二節(jié) 核能 一、核能　　 二、裂變 三、聚變 教學反思：從課堂的反映可以看出，部分同學的知識面還是很寬的，他們對原子彈的了解出乎我的意料，，他們說來津津有味，興趣一下就提高起來，在此基礎上我適時提出，原子彈為何有那么大的威力呢？促使學生想去了解這樣的問題，再引導他們看書，從原子核的結(jié)構(gòu)到原子核的鏈式反應、熱核反應，從而搞清獲得核能的途徑、核能的利用及防護。 從本課所產(chǎn)生的效應可以看出新課程理念下創(chuàng)設問題情境的重要性。這為教學問題創(chuàng)造了良好的教學氛圍，引起學生對教學內(nèi)容的興趣，激發(fā)學生的求知欲望，為達成課程目標打下基礎，為教學活動的順利開展創(chuàng)造條件；為了在課堂教學中順利地實現(xiàn)三維目標，必須首先要創(chuàng)設問題情境。 第三節(jié)　　太陽能 ●授課時間：3 月 16 日 ●教學目標 一、知識技能 1.知道太陽能的由來及特點。 2.大致了解太陽能的利用方式。 二、過程方法 通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷太陽能與我們的生活的有關(guān)說法是否正確。 三、情感、態(tài)度與價值觀 由太陽能的優(yōu)點和利用的有限性增加學生學習的動力和創(chuàng)造欲望。 ●教學重點：太陽能的利用。 ●教學難點：發(fā)明裝置。 ●教學過程： 一、引入新課 人類利用的常規(guī)能源是什么？可以開發(fā)利用的新能源有哪些呢？ 學生回答后，教師講解：前面我們已經(jīng)學習了核能的開發(fā)和利用，用鈾做燃料的反應堆雖然能大大減少能源的消耗，但是鈾的儲量也是有限的，而且使用時要產(chǎn)生放射性污染；輕核的聚變雖然比裂變干凈，還能釋放更多的能量，但是至今還沒有真正解決和平利用的問題，所以還要開辟新能源．隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)太陽不但一直間接地向人類提供生存和發(fā)展的能量，而且還是可能為人類長期地直接提供巨大能量的新能源．今天我們就來學習太陽能． 二、進行新課 1.太陽—巨大的“核能火爐”： （1）太陽的結(jié)構(gòu)（154頁圖17.3－1）、直徑為地球的110倍、體積為地球的130萬倍、質(zhì)量為地球的33萬倍 （2）太陽內(nèi)部發(fā)生聚變，釋放巨大的能量，以光和熱向四周輻射。 （3）太陽已經(jīng)穩(wěn)定地燃燒了50億年，在經(jīng)過50億年才會燃盡。 2.太陽能是人類能源的寶庫： 煤及石油的形成過程：遠古時期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體的化學能。在它們死后，軀體埋在地下和海底，腐爛了。滄海桑田，經(jīng)過幾百萬年的沉積、化學變化、地層的運動，在高壓下漸漸變成了煤和石油。在石油形成過程中還放出天然氣。 想想議議：根據(jù)156頁圖17.3－4所示，說明太陽能輻射到地球的能量的利用，轉(zhuǎn)化和守恒的情況。 地球上的風能、水能、生物質(zhì)能等都是來源于太陽。地球上任何地方都在吸收太陽的熱能量，但是由于地面每個部位受熱的不均勻性，空氣的冷暖程度就不一樣，于是，暖空氣膨脹變輕后上升；冷空氣冷卻變重后下降，這樣冷暖空氣便產(chǎn)生流動，形成了風。地球表面的一部分水吸收太陽的能量經(jīng)過蒸發(fā)形成水蒸氣，暖濕氣流從地面升起，因絕熱達到過飽和而凝結(jié)成云，遇到冷空氣就形成雨。植物通過光合作用從太陽獲取能量，以化學能的形式存 儲在植物體內(nèi)，人類和動物從植物或其他動物獲取生物質(zhì)能以維持生命。 3.太陽能的利用： 想想做做：將質(zhì)量、溫度都相同的水分別倒入兩個相同瓶中，用白紙和黑紙分別將瓶包起來，然后將兩個瓶子放在太陽光下，經(jīng)過5min后，觀察兩個溫度計的變化。 （1）分析：由于黑色物體更容易吸收太陽光的能量，所以用黑紙包著的瓶中水溫度高。 利用太陽能加熱物體： ① 平板集熱器的箱面是玻璃，內(nèi)表面涂黑，箱內(nèi)溫度可比箱外高100℃。 ② 把反射鏡做成曲面，它們將陽光反射并會聚，也能獲得高溫。 （2）將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? 利用太陽能電池使太陽能轉(zhuǎn)化為電能 （3）太陽能電池的優(yōu)點：① 使用壽命長；② 保養(yǎng)費用低；③ 不需燃料 （4）太陽能電池的缺點：①效率低；② 制造費用大 想想議議：如圖所示為太陽能熱水器，說明工作原理：吸熱板吸收太陽光時，太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，吸熱板處的水的內(nèi)能增大、溫度升高、密度減小而上升，補給水箱內(nèi)的密度大的冷水流下來填補，同時被加熱后的水向下流進水儲水箱內(nèi)。 三、小結(jié) 通過本節(jié)課的學習你對太陽能又有哪些了解？ 四、作業(yè)布置 課本P158動手動腦學物理第1、2、3題。 五、板書設計： 第三節(jié) 太陽能 一、太陽能特點：清潔 豐富 經(jīng)濟 二、太陽能的利用： 1.直接加熱物體 2.間接利用 三、化石能源及其危害：煤 石油 天然氣 通過本節(jié)課學習我們知道：太陽能其基本原理是利用太陽能熱水器把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，將集熱器管道內(nèi)的水加熱。太陽能熱水器是采用太陽光對物體的作用來工作的；太陽能汽車在其結(jié)構(gòu)中采用了航天飛船和空間站上安裝的太陽能電池來提供能量。教材已經(jīng)擴展的內(nèi)容有：太陽的構(gòu)造，太陽的一生，煤、石油、天然氣的形成......。在本節(jié)課教學中注意培養(yǎng)學生在課上要多動腦、多實踐，給他們相對充裕的時間，他們總會有所得。同時也要培養(yǎng)他們嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，潛移默化教給他們正確的科學方法。另外還要通過種種措施和手段，激發(fā)學生在課后仍然保持科學探究的熱情，由課內(nèi)到課外、由被動到主動，逐漸使學生自然地學會科學的想事情、做事情，這也是組織科學探究活動最終目的之一。