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课题 11.5 能源开发与可持续发展
教学目标:
1.知识与技能
（1）了解某些常规能源储量的有限性。
（2）了解利用能源过程中产生的问题。
（3）了解新能源的种类以及广泛的利用前进。
2.过程与方法
（1）通过阅读书籍、上网查阅相关资料和与他人交流等，学习如何搜集、分析与一定内容的相关的各种信息。
（2）通过对各种新能源利用的构想，锻炼科学想象力。
3.情感态度与价值观
（1）在学习能源的储存量有限的过程中，产生能源危机感，形成合理的利用能源和节约能源的意识。
（2）通过学习新能源的开发情况，激发学习物理的兴趣。
（3）认识人类使用能源过程中对周围环境所造成的危害，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
教学重点：
能源利用问题及对策和可持续发展的意识。
教学难点：
开发新能源。
教学用具：
多媒体课件。
教学互动设计：
一、创设情景，导入新课
能源技术的创新不断地推动着人类社会的进步，但是能源不断消耗带来的能源危机、环境污染和生态破坏等问题，又反过来制约社会的发展，给社会的持续发展带来越来越多的困难。因此，研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪的世界各国共同的任务。回顾历史，能源的开发创新的源泉来自于物理学的进步；面向未来，解决能源利用中问题，实现可持续发展也必须发挥物理学在科技创新中的重要作用。下面，请同学们通过查阅和进一步查阅有关数资料，从学完初中物理的高度来认识这个基本问题。
二、新课讲授，师生互动
(一)能源利用中的问题及其相应的对策
世界经济的发展和人口的增加，伴随着能源需求量的迅速增长。目前，世界各国一充分认识到地球上传统的一次能源远远不能满足人类长期的需要。21世纪人类正面临严重的能源匮乏。传统能源储存量的有限性与需求量的逐年增加是当今能源问题的关键。因此，研究开发新能源，以减少对传统能源的依赖程度是当今世界各国面临的重要任务。
能源的有限性
迄今，煤、石油、天然气、水力仍是能耗主力，占 90% 以上，被称为常规能源。目前世界耗能每年达 1010t 标准煤，而且以 2% 的速度递增，人们担心这样下去，常规能源还能支持多久。我国虽然是个能源大国，煤的储量居世界第三；水力资源居世界第一，但我国又是一个人口大国，我国的人均能源消费量低于世界平均水平。中国人均一次能源消费量为 1.08t 油当量，为世界平均水平的66％，是美国人均水平的13.4％，日本人均水平的26.7％。中国原油进口占世界贸易量的6.31％，而美国占26.9％，日本占11.3％。人均年用电 600kW · h ，约为世界人均的 1/4 ，可见我国是一个资源穷国。因此我们更应该加紧开发新能源，以应对愈来愈激烈的国际竞争。
能源利用中的问题及相应对策
能源利用中的问题主要包括三个方面：
1．传统能源煤、石油、天然气会逐渐枯竭。
2．能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放造成对环境及生态的破坏。
3．突发事件引起的能源短缺或能量供应中断——能源安全问题。
解决能源问题：
1.形成全民节能意识，注意技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放。
2.依靠科学技术创新，开发核能、太阳能、风能、地热能，加强能源利用的防护措施，提高能源使用安全性。
（二）新能源的开发与利用
1.核能的开发利用。核裂变发电、核聚变的燃料（氘）在海水中的含量有4.0×1013t，可满足人类数十亿年的需要。
2．太阳能的利用开发
利用太阳能加热、利用太阳能发电。
3.地热能的开发利用
4．其他能源的开发利用
三、板书设计，整体提升
四、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法正确的是 （ ）
A.煤、石油、天然气开采不会枯竭
B.能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘大量排放对环境及生态造成破坏
C.突发事件引起的能源短缺不是能源安全问题
D.由于台风引起供电中断不是能源安全问题
2. 不属于解决能源问题的是 （ ）
A.形成全民节能意识
B.注重技术创新，提高能源的利用率
C.依靠科学技术开发太阳能、风能、地热能
D.各家各户用藕煤炉分散取暖
3. 下列不属于新能源的是 （ ）
A.天然气
B.太阳能
C.风能
D.地热能
4. 下列属于新能源的一组是（ ）
A.石油、海洋能、生物能
B.风能、氢能、地热能
C.天然气、煤、干木材
D.核能、潮汐能、柴油
5.我们在节约能源的同时应开发新能源，不符合未来理想能源要求的是（ ）
A.必须足够丰富，可以保证长期使用
B.必须足够便宜，可以保证大多数人用得起
C.必须足够安全、清洁，不会严重影响环境
D.必须足够贵，保证节约使用
参考答案：1.B；2.D；3.A；4.B；5.D。
五、作业、P59、人类利用能源经历了那几个发展阶段？
家庭作业：P58走向社会
家里使用能源变化情况调查
我国的能源状况及发展战略
P59 物理在线
人类利用能源的历程
教学反思：
本节主要体现以学生活动为主的理念，培养学生科学调查的能力、查阅相关资料的能力和科学想象力，培养学生的合作精神。在学习过程中，应更多地关注过程性评价，以及学生在情感、态度与价值观方面的表现。
能源开发与可持续发展
1．形成全民节能意识、注重技术创新，提高利用效率，减少废气、废物排放。
2．依靠技术创新开发核能、太阳能灯新能源，加强利用防护措施，提高安全性。
对策
能源利用中的问题及对策
1．煤、石油、天然气开采会逐渐枯竭——能源危机。
2．利用排放硫化物、碳氧化物和粉尘对生态破坏。
3．突发事件引起能源短缺或能量供应中断——安全问题
问题
1．核能的开发利用：重核裂变，燃料持续释放巨大能量——核能发电。
2．太阳能利用开发：加热——太阳能热水器；发电——太阳能电池。
3．地热能开发利用：正在因地制宜开发利用。
4．其他新能源开发利用：风能、海洋能、生物能和氢能。
新能源的开发利用
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" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共42张PPT)
10.5 能量开发与可持续发展
教科版 九年级下册
制作 高文超
教学目标
1.知识与技能
（1）了解某些常规能源储量的有限性。
（2）了解利用能源过程中产生的问题。
（3）了解新能源的种类以及广泛的利用前进2.过程与方法
（1）通过阅读书籍、上网查阅相关资料和与他人交流等，学习如何搜集、分析与一定内容的相关的各种信息。
（2）通过对各种新能源利用的构想，锻炼科学想象力。
教学目标
3.情感、态度与价值观
（1）通过学习新能源的开发情况，激发学习物理的兴趣。
（2）认识人类使用能源过程中对周围环境所造成的危害，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
教学重点：
能源利用问题及对策、可持续发展的意识
教学难点：
开发新能源
新知导入
新知导入
中国节能产品认证标志，由“energy”的第一个字母“e”构成一个圆形图案，中间包含了一个变形的汉字“节”，寓意为节能。
新知导入
缺口的外圆又构成“CHINA”的第一字母“C”，“节”的上半部简化成一段古长城的形状，与下半部构成一个烽火台的图案，一起象征着中国。
新知导入
“节”的下半部又是“能”的汉语拼音第一字母“N ”。整个图案中包含了中英文，以利于国际接轨。
新知讲解
能源的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（例如2003年发生在美国和加拿大的“大停电”），这称为能源的安全问题。
新知讲解
要解决能源问题：一方面必须形成全民的节能意识，注意技术创新，提高能源的利用效率，减少废气、废物排放的污染因素；另一方面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，加强能源的利用中的防护措施，提高能源的使用的安全性。
新知讲解
能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础。由于不可再生能源（煤、石油、天然气等）日益枯竭，而能源的需求量不断增加，因此，寻找行的能源就成为关系人类可持续发展的重大课题。
20世纪70年代以来，新能源的开发与利用在以下几个方面取得了长足进展。
新知讲解
1.核能的开发与利用
重核裂变可以释放能量，少量的核燃料就可以在核反应堆中持续放出巨大的能量。只要做好技术保护，核能是没有污染的。
秦山核电站
新知讲解
核（裂变）发电技术已经成熟，许多国家都纷纷建起数百万千瓦的大型核电站，形成了核电工业体系。我国核电工业也迅速发展，继浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站
秦山核电站
新知讲解
核（裂变）发电技术已经成熟，许多国家都纷纷建起数百万千瓦的大型核电站，形成了核电工业体系。我国核电工业也迅速发展，继浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站
大亚湾核电站
新知讲解
我国核电工业也迅速发展，继浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站建成并投入使用之后，正在建设还有江苏田湾核电站等。
田湾核电站
新知讲解
核电技术的特殊性使用在世界能源结构中的比例不断提高，已达到20%以上。据2021-03-12科普中国《核能在世界能源版图中将何去何从？》人类能否依靠核能将净碳排放削减至零，即实现所谓的“净零排放”？从切尔诺贝利到福岛，两次特大核电站事故或许能让我们更深刻地理解核能与核技术所面临的挑战。如今，核电供应了全球约10%的能源，低于2010年的13%。这一下降趋势可能还会继续，尽管在未来几十年里，核电仍将是全球能源结构的一部分。
新知讲解
要从根本上满足人类对能源的需求，还期待物理学在可控核聚变研究中实现质的突破。可控核聚变目前处于研究阶段。据科学家预计，核聚变发电在20年至30年内进入工业化实际应用阶段。按聚变的原料（氘）在海水中的含量约为4.0×1013t，可满足人类数十亿年的需要。
新知讲解
人造太阳又称EAST，它实际上是我国的最新的一款核聚变装置，该装置高11m，直径为8m，而重量则高达400吨。热功率超过了10兆瓦，等离子体储能提升到300千焦，等离子体中心电子温度首次达到1亿度。
新知讲解
在2018年，我国实现了人造太阳的等离子体中心电子温度首次达到了一亿温度，在2021年，东方超环实现了在一亿温度的情况下运行了将近十秒。一旦完成，也意味着人类核聚变的能源问题被推向了新的高度。
新知讲解
2.太阳能的开发与利用
太阳每年投射到地球上的能量为5.29×1029J，是现在每年人类总消耗能量的10000多倍。因此，太阳能的利用，具有巨大的潜力。
太阳能利用
新知讲解
太阳能技术包括太阳跟踪系统，各种太阳能收集装置（真空管集热器、透镜式聚光集光器等）。
太阳能利用
新知讲解
太阳能电池（硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池等） ，太空太阳能发电站（美国曾设想在距地球36000km的同步轨道上建造一个功率为8.5×106kW太阳能发电站）以及各种太阳能热水器等。目前这种技术都有了不少进展。
太阳能利用
新知讲解
太阳能电池（硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池等） ，我国的祝融号在火星上利用太阳能工作的。
祝融号利用太阳能工作
新知讲解
太阳能电池（硅太阳能电池、砷化镓太阳能电池等） ，我国的嫦娥五号在月球上利用太阳能工作的。
嫦娥五号号利用太阳能工作
新知讲解
什么样的装置可以使太阳光“只进不出”？请观察实际的太阳能集热器，自己动手做一个。
新知讲解
什么样的装置可以使太阳光“只进不出”？请观察实际的太阳能集热器。
新知讲解
吸收太阳光材料——黑色材料，吸收太阳能能力强，面积大，吸收太阳能量多；
防止热量损失——减少热传递，用绝热材料制成容器。
储存热量的介质——比热容大的水。
制作：
如用一个泡沫箱装水，泡沫箱口用黑色薄膜蒙着密封，让泡沫蒙着黑色摸的箱口正对太阳光，就制作一个简易的集热箱。
新知讲解
太阳能的综合利用正在进入建筑设计专家的蓝图并付诸实施。把绿色能源和现代建筑结构融为一体，可形成环保型建筑。
太阳能汽车
绿色建筑
新知讲解
3.地热能的开发与利用
地热资源是指地球陆地表面以下10km深度以内，温度为15～400℃的地热能量。
全球地热储量相当于3.57×1016 t标准煤，500m内地热储量相当于4.95×1015t标准煤。
地热发电
新知讲解
目前，世界各国的地热研究机构有500多个，针对不同的地热类型（水热型、地压型、热干岩型、岩浆型）采用不同的研究方法。各国地热资源的开发与利用，正因地制宜地广泛展开，前景十分广阔。
地热资源
新知讲解
4.其他新能能的开发与利用
除了核能、太阳能和地热能外，世界各地正竞相开发风能、海洋能、生物能和氢能等绿色能源。
江厦潮汐发电站的涡轮发电机
新知讲解
4.其他新能能的开发与利用
氢燃料发动机技术的突破，可望从燃料和环境两个方面为人类带来福音。近年来，日本核欧美许多国家投入大量人力、物力和资金竞相开发氢燃料发动机技术。我国也把开发这项技术列为战略重点。
我国生产的氢燃料汽车
新知讲解
4.其他新能能的开发与利用
目前，氢燃料发动机的成本太高，还不能普遍推广，有待技术研究的进一步突破。
我国生产的氢燃料汽车
课堂练习
1.下列说法正确的是 （ ）
A.煤、石油、天然气开采不会枯竭
B.能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘大量排放对环境及生态造成破坏
C.突发事件引起的能源短缺不是能源安全问题
D.由于台风引起供电中断不是能源安全问题
B
课堂练习
2.不属于解决能源问题的是 （ ）
A.形成全民节能意识
B.注重技术创新，提高能源的利用率
C.依靠科学技术开发太阳能、风能、地热能
D.各家各户用藕煤炉分散取暖
D
课堂练习
3.下列不属于新能源的是 （ ）
A.天然气
B.太阳能
C.风能
D.地热能
A
课堂练习
4.下列属于新能源的一组是（ ）
A.石油、海洋能、生物能
B.风能、氢能、地热能
C.天然气、煤、干木材
D.核能、潮汐能、柴油
B
课堂练习
5. 我们在节约能源的同时应开发新能源，不符合未来理想能源要求的是（ ）
A.必须足够丰富，可以保证长期使用
B.必须足够便宜，可以保证大多数人用得起
C.必须足够安全、清洁，不会严重影响环境
D.必须足够贵，保证节约使用
D
课堂总结
一、能源利用中的问题及相应对策：问题：1.传统能源会逐渐枯竭； 2.能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘对环境及生态破坏。 3.突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断。对策：1.提高全民的节能意识，注意技术创新，提高利用率，减少废气、废物排放；2.依靠科学技术创新开发清洁型能源，提高安全性。
二、新能源的开发与利用：1.核能： 核燃料在核反应堆中持续放出巨大的能量。2. 太阳能：加热、发电。3.地热能：不同的地热类型，因地制宜地开发利用。4.其他新能源：风能、水力、海洋能、生物能、氢能。
板书设计
一、能源利用中的问题及相应对策：问题：1.传统能源会逐渐枯竭； 2.能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘对环境及生态破坏。 3.突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断。对策：1.提高全民的节能意识，注意技术创新，提高利用率，减少废气、废物排放；2.依靠科学技术创新开发清洁型能源，提高安全性。
二、新能源的开发与利用：1.核能： 核燃料在核反应堆中持续放出巨大的能量。2. 太阳能：加热、发电。3.地热能：不同的地热类型，因地制宜地开发利用。4.其他新能源：风能、水力、海洋能、生物能、氢能。
作业布置
家庭作业：P58走向社会
家里使用能源变化情况调查
我国的能源状况及发展战略
P59 物理在线
人类利用能源的历程
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php中小学教育资源及组卷应用平台
课题 11.5 能源开发与可持续发展
导学目标:
（1）了解某些常规能源储量的有限性。
（2）了解利用能源过程中产生的问题。
（3）了解新能源的种类以及广泛的利用前进。
重点：能源利用问题及对策和可持续发展的意识。
难点：开发新能源。
导学方法：讨论法
课 时：1课时
导学过程
课前导学
1．能源利用中的问题及相应对策：问题：一是传统能源会逐渐 ； 二是能源利用中 物、碳氧化物和 对环境及生态 ；三是突发事件引起的能源的短缺或能量供应的 。对策：一方面提高全民的 意识，注意技术创新，提高 的利用效率，减少 、废物排放；另一方面依靠科学技术 开发 型能源，提高能源使用的 性。
2.核能的开发与利用：重核 可以释放能量，少量的核燃料就可以在 中持续放出巨大的能量。只要 技术保护，核能是没有 的。
3. 太阳能的开发和利用：一是利用太阳能 ；二是利用太阳能 。
4.地热能的开发和利用：世界各地针对不同的 类型，因地制宜地 与利用。
5.除了核能、太阳能和地热能外，世界各地正竞相开发 能、 能、 能和 能等绿色能源。
课堂导学
一、能源利用中的问题及其相应的对策
1．能源利用中的问题及相应对策：问题：一是传统能源会逐渐 ； 二是能源利用中 物、碳氧化物和 对环境及生态 ；三是突发事件引起的能源的短缺或能量供应的 。对策：一方面提高全民的 意识，注意技术创新，提高 的利用效率，减少 、废物排放；另一方面依靠科学技术 开发 型能源，提高能源使用的 性。
二、新能源的开发与利用
2.核能的开发与利用：重核 可以释放能量，少量的核燃料就可以在 中持续放出巨大的能量。只要 技术保护，核能是没有 的。
3. 要从根本上满足人类对能源的需求，还期待物理学在可控核 研究中实现质的突破。可控核 目前处于研究阶段。据科学家预计，核 发电在20年至30年内进入工业化实际应用阶段。按聚变的原料（氘）在 中的含量约为4.0×1013t，可满足人类数 年的需要。
4. 太阳能的开发和利用：一是利用太阳能 ；二是利用太阳能 。
5.地热能的开发和利用：世界各地针对不同的 类型，因地制宜地 与利用。
6.除了核能、太阳能和地热能外，世界各地正竞相开发 能、 能、 能和 能等绿色能源。
教师引导、学生归纳小结
课堂练习
1. 下列说法正确的是 （ ）
A.煤、石油、天然气开采不会枯竭
B.能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘大量排放对环境及生态造成破坏
C.突发事件引起的能源短缺不是能源安全问题
D.由于台风引起供电中断不是能源安全问题
2. 不属于解决能源问题的是 （ ）
A.形成全民节能意识
B.注重技术创新，提高能源的利用率
C.依靠科学技术开发太阳能、风能、地热能
D.各家各户用藕煤炉分散取暖
3. 下列不属于新能源的是 （ ）
A.天然气
B.太阳能
C.风能
D.地热能
4. 下列属于新能源的一组是（ ）
A.石油、海洋能、生物能
B.风能、氢能、地热能
C.天然气、煤、干木材
D.核能、潮汐能、柴油
5.我们在节约能源的同时应开发新能源，不符合未来理想能源要求的是（ ）
A.必须足够丰富，可以保证长期使用
B.必须足够便宜，可以保证大多数人用得起
C.必须足够安全、清洁，不会严重影响环境
D.必须足够贵，保证节约使用
课后练习
课后反思
参考答案：
课前导学
1.枯竭、氮氧、粉尘、破坏、中断、节能、能源、废气、创新、清洁、安全。2. 裂变、核反应堆、做好、污染。3.加热、发电。4.地热、开发。5.风、海洋、生物、氢。
课堂导学
1.枯竭、氮氧、粉尘、破坏、中断、节能、能源、废气、创新、清洁、安全。2. 裂变、核反应堆、做好、污染。3.聚变、聚变、聚变、海水、十亿。4.加热、发电。5.地热、开发。6.风、海洋、生物、氢。
课堂练习
1.B；2.D；3.A；4.B；5.D。
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