§18.1 能源利用与社会发展
教学目标
1.初步了解人类发现、开发、利用能源的历史，能通过具体的事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
2、通过实例认识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相互转化。
3、初步认识科学及相关技术对人类社会发展的影响，有将科学服务于人类的展望。
教学重点与难点
1、了解能量转移和能量转化的方向性。
2、不可再生能源和可再生能源的特点。
教具、器材
能源图片
教学过程
导入新课
在广袤无限的太空里，有一颗蔚蓝色的球型天体，这就是我们的地球，地球是现在人们知道的唯一具有生命繁衍和高度文明发展的天体。随着社会的发展，科技的兴旺，工业革命的兴起，掌握了技术的人类无节制的开发着自然的资源，导致环境不断恶化，自二十世纪七十年代以来，能源、人口、粮食、环境、资源已被列为困扰人类的五大问题，其中能源问题至关重要。
问:同学们知道生活中有哪些可以称为能源呢?什么是能源呢？
学生举例:电、煤炭、石油、天然气、风、水、阳光等
总结：凡是能提供能量的物质资源都可以叫做能源。
讲授新课
人类进化发展的历史也是人类开发、利用能源的历史，请你说说人类经历了哪些能源利用阶段。
学生看书、思考、讨论
火的利用
提出问题：原始人钻木取火伴随能量转换吗？
讨论回答：有，机械能转化为内能。
在摩擦取火的一段漫长岁月里人类又逐步学会了使用畜力、风力驱动车船，也取得进步，伴随什么能量转换？
答：机械能内部相互转化的过程
２、化石能源的利用
蒸汽机是人类利用能量的新的里程碑，提出问题：我们前面学过蒸汽机和内燃机，它们伴随什么能量转化？
结：人类利用能源的过程，离不开能量转化和转移的过程
电能的利用
师问：（1）电能可以转化为哪些能量？请说出一两个事例。
（2）电能有哪些优越之处？
学生阅读课本，结合自己的知识进行交流，并知道（1）电能可以转化为内能等。（2）电能的来源广泛，便于输送，使用方便，污染少等。
核能的发现
20世纪初，科学家发现，某些原子核的结构发生变化时释放出巨大的能量。这种能量叫做核能。核能比煤炭燃烧时放出的化学能大的多。从此，人类开始可开发和利用核能的新纪元。
5能源的分类
为了研究和描述方便，也为了交流和实际使用方便，人们对能源进行了分类。请阅读课本回答下列问题：
（１）能源可以怎样分类？各举例
（２）结合实例说出可再生能源和不可再生能源的特点
A一次能源：能直接从自然界获取的能源。煤、石油、天然气等化学能源以及太阳能、风能、水能、地热能、核能、潮汐能等。
二次能源：不能直接从自然界获取，必须通过消耗一次能源才能获得的能源。电能、煤气等。
B可再生能源：能从自然界源源不断地得到的能源。太阳能、风能、水能等。
不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源。如：煤、石油、天然气以及核燃料等。
C常规能源：也叫传统能源。是指目前已经大规模生产和广泛利用的能源。如：水、煤炭、石油、天然气等。
新能源：由于技术、经济等因素而迄今尚未大规模使用的能源。如：太阳能、核能、地热能、氢能。
D清洁能源：对环境无污染或污染很小的能源。如：太阳能、水能、风能等。
非清洁能源：对环境污染较大的能源。如：煤、石油、天然气等。
这一堂课开始我们提到能源问题已被列为困扰人类的五大问题之一。目前作为人类主要能源的化石能源以及煤和石油转化而来的电能是取之求尽用之求竭的不可再生能源。开采越多，留给子孙后代的就越少。
分组讨论：面对这种现状，我们有什么好的解决办法？
畅谈体会：可以发展新能源，尽量利用可再生能源等
课堂小结
下面我们一起来小结一下我们这堂课的所学的知识。
让学生回答：这堂课学到了哪些知识？
当堂反馈
1、按转化和传递分为_________能源和_________能源。区别是----------------------
2、煤、石油以及风能、太阳能、核能、地热能等是可以_______________从自然界获得的，统称为 _________________________。电能、煤气等称为___________________。
3、按能源的性质分为_________能源和_________能源。区别-----------------------------------
4、按利用技术状况分为_________能源和_________能源。区别是___________________________。
5、按对环境污染情况分为_________能源和_________能源。区别是_________________________。
6下列能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A．太阳能 B．风能 C．水能 D．石油
7在下列能源中，属于化石能源的是（??? ）
A.核能、生物质能、水能????????????? B.电能、汽油、柴油
C.太阳能、地热能、风能????????????? D.煤、石油、天然气
8、下列关于能源的说法正确的是（??? ）
A.煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们是可再生能源
B.天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
C.如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽
D.水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源
9、下列关于能源的说法，其中正确的是（??? ）
A.能量就是能源 ??B.电能是一次能源?C.石油是可再生能源 ?D.生物质能是可再生能源
10、对于我们现在使用的天然气，以下说法正确的是??? （????? ）
A.天然气是气体不属于化石能源???????? B.天然气能从地下不断地开采，属于可再生能源
C. 天然气是一次能源???????????????????????? D. 天然气是由动植物埋在地下形成的，属于生物质能
11、关于风力发电，下列表述中正确的是（????? ）
A．风力发电是将电能转化为机械能???????????????? B．风能是不可再生能源
C．风力发电会对环境造成污染??????????????????????? D．风力发电机的工作原理是电磁感应
12、你认为风能、太阳能、核能……以及你想到的可能的能源，哪些有可能成为今后的理想能源？并简要说明理由。
13、目前石油、煤炭消耗量的迅速增长，易导致能源危机。因此，开发和利用新能源，成为全世界最为关注的问题之一。小明家的太阳能热水器内装有100kg、25℃的水，经过一天照射后，温度升高了50℃。则水吸收的热量及至少可以节约煤的质量是多少千克？ [水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值是3.0×107J/kg]
教师讲评，学生及时纠正
课后作业
课后ＷＷＷ第一题
2、.人类的生活离不开能源，我们现在每天都在大量的使用各种能源，目前， 和__________占了能源的绝大部分，且年消耗量还在不断的增长.
3、人类在耗用各种能源时，不可避免的会对环境造成影响，大量燃烧化石能源势必造成__________和___________的加剧；依靠柴薪能源，又会加剧__________和___________.
我国研究生产一种电子高效节能灯,一个又一个11W的这种的灯照明亮度相当于60W的白织灯,如果国内700万个60W的白灯都换成该节能灯,按每天使用1小时,每年节约电多少千瓦时?
.目前，作为人类主要能源的__________能源，并非取之不尽，用之不竭的，因此我们应该努力寻找一些理想的能源来代替它们，如__________和___________.
预习下节《核能》，思考获得核能的重要途径有哪些？
§18.2核能
教学目标：1.知道释放核能的二种方式;
2.了解铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程。
教学重点：释放核能的二条途径——重核的裂变和轻核的聚变。
教学难点：核电站的工作原理
教学过程：
一．前提测评
我国已于2006年1月1日开始实施《可再生能源法》。这部法律不仅向人们显示了可再生能源对于未来社会生活的重大意义，同时，也为可再生能源未来的发展指出了明确的方向。（1）目前我国常用的能源有煤炭、石油、天然气、风能、水能、核燃料、太阳能等，其中属于可再生能源的是____________________。
（2）与不可再生能源相比，可再生能源的主要优点是（只要求写出一条）____________。
2.下列关于能源的说法正确的是（ ）
A.太阳能取之不尽，用之不竭，所以使用太阳能热水器不必考虑节约
B.家中无人时，电冰箱应该断开电源，停止工作
C.电视机关机后应该断开电源，否则还会消耗一定的电能
D.能量是守恒的，所以不会发生能源危机
3.下列能源中属于新能源的是（ ）
A.煤B.天然气C.石油D.太阳能
4.下列能源中，属于非清洁能源的是（ ）
A.水能B.风能C.天然气D.太阳能
5.启东毗邻黄海，有较丰富的风力资源，东部沿海即将并网的十万千瓦风力发电机组年发电量为2百万千瓦时，相当于燃烧____Kg的煤放出的能量？（煤的热值为2×107J/Kg）
6.原子由带正电的____和带负电的____构成，其中，____占有整个原子的绝大部分质量，原子核又由带正电的____的不带电的____构成。
二．新课教学
1．核能
简单介绍；核能是一种先进的、可以替代常规能源的新能源。目前世界上利用核能发电的核电站已经有400多个。其年发电总量约占全球年发电总量的17%，到下一世纪，核能有可能成为一些国家的主要能源。
结合学生的预习情况，让学生讨论、解决、回答如下问题：
原子的结构是怎样的
(这里让学生回答，教师看情况作相应的补充)
一切物质由分子组成，分子又由原子组成．有些物质的分子就是一个原子．原子十分小，它的直径不到一个纳米．原子由质子、中子、电子三种粒子组成．质子带正电荷，电子带负电荷，中子不带电．质子和中子的质量比电子大得多，挤在处于原子中心的构成非常小的原子核中，就像几颗豆粒挤在大广场中央一小块弹丸之地一样．
原子核中的各个粒子为什么能紧紧地结合在一起。
（这里也可以让学生进行大胆猜想，然后教师补充。但时间应该很短）
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的．但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能．
（3）有几种方法可以让原子核中蕴藏的能量释放出来？
核能是能源家族的新成员，它包括核裂变能和核聚变能两种主要形式．
教师可以根据学生的具体情况，作相应的提示、指导。（估计这里没有太大的问题）
2．核裂变和链式反应
裂变
图1
（这里可以让学生先自己看书，教师检查学生的阅读效果）
教师总结并强调：科学家发现用中子轰击铀235（质量数为235的铀），铀核会分裂成大小相差不很大的两部分，这种现象叫做裂变（图1）．发生裂变时有核能释放出来，这时裂变后的产物以很大速度向相反方向飞开，与周围的分子碰撞，使分子动能增加，转化为物体的内能．裂变释放的核能十分巨大，1 kg铀235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量相当于2500 t标准煤完全燃烧放出的能量．
图2
用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量．这好比用火柴点燃木材，木材才能燃烧，放出能量一样．假如外界的中子停止轰击，裂变也就停止．然而实验表明，铀核裂变时，还同时放出2~3个中子，放出的中子又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变．这样，裂变将不断地自行继续下去（图2）．这种现象叫做链式反应．
图3 图4
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的（图3及图4）．
（这里可以结合课堂实际，让学生阅读P/103页《原子弹》后谈谈已经知道的关于原子弹的知识，教师作适当的补充）
3.核电站
如果控制链式反应的速度，使核能慢慢地平稳地释放出来，就便于和平利用了．能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做核反应堆．
让学生看书后弄清以下问题：
核电站的主要组成部分（核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等）
核电站和火力发电的主要区别（燃料不同）
我国核电站的实际情况
核电站与火力发电的各自优、缺点 （包括污染情况、运行成本等）
4．核聚变
科学家们发现，较轻的核结合成较重的核，也能释放能量，这种现象叫做聚变．例如一个氘核（质量数为2的氢核）和一个氚核（质量数为3的氢核）结合时，就释放出核能（图5）．
图5
氢弹就是利用轻核聚变制成的．氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器．
太阳内部进行着大规模的聚变，释放的核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的生物每天都享用着聚变释放出的能量．
如何实现聚变，如何利用聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着．海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氚核．科学家预言，通过可控制聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题．
人们现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚变释放的核能，但是由于核聚变可以释放比裂变更大的核能，而且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题。目前世界上不少国家都在积极研究聚变的人工控制并已取得了一定的进展。我们国家在这方面也没有落后，自己研制的可控核聚变的实验装置--中国环流器1号已于1984年顺利启动，已经取得不少研究成果，至今仍在继续工作中。同学们将来也许能参与其中，成为我国和平利用聚变释放核能的有功人员，为开发我国的新能源作出重大的贡献，我们衷期待着这一天。
5. 课堂小结：让学生归纳总结本堂课主要学了什么知识。
三．当堂检测
1．关于核能的下列说法中，不正确的是（ ）
A、核电站是利用原子核裂变的链式反应的能量来发电的
B、如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间内会放出巨大能量，发生爆炸
C、氢弹是利用轻核聚变制成的核武器
D、原子弹是利用轻核聚变或重核裂变制成的核武器
2．目前已建成的核电站都是利用 ( )
A、物质的氧化反应产生的能量来发电
B、物质的还原反应产生的能量来发电
C、核裂变的链式反应产生的能量来发电
D、核聚变的链式反应产生的能量来发电
3．下列核武器的防护措施，不正确的是（ ）
A、不需离开污染区，但受污染的食品和水不得食用
B、在污染区要带好防毒面具或口罩
C、不可用眼看光球
D、增加建筑物，防护掩体的坚固程度
4．太阳内部进行的规模反应是（ ）
A、核裂变 B、核聚变 C、核裂变和聚变 D、无法确定是哪种
5．关于核能的说法中正确的是（ ）
A、物质由原子构成，原子中有原子核，所以利用任何物质都可以得到核能
B、到目前为止，人类获得核有两种途径，即利用原子核的裂变和聚变
C、原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成
D、自然界只有在人为条件下才可能发生原子核的裂变
课后布置：
1．阅读课本，知道什么是核能，了解释放核能的两条途径。
2．通过阅读“STS 核电站和核废料处理”让学生了解科技给人类带来便利的同时，也会给人类带来灾难。
§18.3 太阳能
教学目标
初步了解太阳能是巨大的天然能源及其优点，初步了解太阳能是一种重要的新能源。
通过对太阳能及其转化情况的讨论，培养用能量转化观点分析问题的习惯，进一步了解不可再生能源和可再生能源的特点。
初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难。
重点难点
教学重点：知道太阳能是人类能源的宝库。
教学难点：太阳能的应用
教学过程
前提测评：
常规能源有： 等化石能源和 等，可以开发利用的新能源有：
等
以学定教：
一、太阳能及其转化
1、太阳的能量不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且还包括由它所引起的水能、风能、潮汐能等。
2、地球上的各种能源
（1）光合作用：地球上的绿色植物通过光合作用把太阳能转化为化学能储存起来
（2）水能：太阳能使冰川熔化、水蒸腾——水力发电
（3）化石能源：古代动植物的尸体埋在地下，经过几百万年甚至更长时间的地质变化，从而形成煤、石油、天然气。而动植物利用的是太阳能
（4）生物质能：生命物质所蕴含的能量（间接利用太阳能）
3、太阳的能量来源：氢核聚变
4、太阳能的转化
二、太阳能的利用
（一）太阳能利用的三种方式：
1、光热转换——太阳能热水器——把太阳能转化为内能
2、光电转换——太阳能电池——把太阳能转化为电能
3、光化转换——光合作用——把太阳能转化为化学能
（二）目前人类利用太阳能的最好方法是：植树造林
（三）太阳能有哪些优点？
（1）安全；（2）清洁、无污染；（3）廉价；（4）取之不尽，用之不竭
（四）广泛利用太阳能的困难
1．太阳能虽然十分巨大，但它太分散
讲解：经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广．
2、太阳能不稳定，不能正常使用
讲解：由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难。
3．目前太阳能转换器的效率不高
讲解：光热转换的效率为50～60%，而光电转换的效率只有10%左右．所以还要下大力气研制高转换效率的材料。
三、结束语
要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．有人预言，到21世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一．
当堂检测：
1.下列能源中，不来源于太阳辐射能的是（ ）
A．石油 B．天然气
C．江河水流能 D．核能
2.下列的能源中属于二次能源的是（ ）
A．由热电厂提供取暖的热能 B．水库里的水的势能
C．由水力发电站与火力站提供的电能 D．天然气
3.在太阳内部，氢原子核在超高温下发生________，释放出巨大的_________能
4.太阳能热水器是将太阳能转化为______能；太阳能硅光电池将太阳能转化为______能；在绿色植物的光合作用过程中太阳能被转化为_______能
1.D 2. C
3.聚变 核
4.内 电 化学
课后布置：
1.讨论： 结合地理知识，讨论我国哪些地区适宜开放太阳能
（我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原）
2课本P92 1、2
§18.4能量转化的基本规律
[教学目标]
1．知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的分析物理现象的意识。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。
3.讨论和分析两个具体的永动机设计方案，说明永动机是不可能的。
[教学重点和难点]
1．能量守恒定律
2．能量转化和转移的方向性
[教学过程]
（一）前提测评
1.能量既不会______，也不会______，它只会从一种形式______为其他形式，或者从一个物体______到另一个物体，而在转化和转移过程中，______的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
2.自然界中各种不同形式的能量都可以相互转化，电动机可以把______能转化为______能；太阳能电池把______能转化为______能；植物的光合作用可以把______能转化为______能，燃料燃烧时发热，将______能转化为______能。
3.. 秋千荡起来，如果不继续用力会越荡越低，甚至停止；皮球落地后，每次弹起的高度都会比原来低.在这两个过程中，机械能______了，转化成了______能。机械能______，能的总量______。
（二）、以学定教
自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动形式都有一种能量相对应．
能量无处不在.
1．各种各样的能量
教师可就表中每一栏的内容作简单的解释，然后再让学生对照后面的举例进行领会。
在上面学习的基础上，教师可通过将学生分组，然后以小组发言的形式讨论教材图4-6-1的内容. 图片中所展示的能量形式具有多样性，因此学生回答具有开放性，教学中不要拘泥于一种答案．水中航行的汽艇具有机械能等，发光的电灯具有电能、电磁能和内能等，燃烧的树枝放出内能和电磁能，原子弹爆炸释放的核能和内能．
如果条件许可，教师最好用多媒体展示不同形式存在的能量，然后让学生进行讨论，不必拘泥于教材．
2．能量之间的转化
上述物体所具有的能量都是其他能量转化而来的．轮船的机械能是由电能或燃料的化学能转化而来，发光的电灯所具有的电磁能和内能是由电能转化而来，原子弹爆炸释放的电磁能和内能是由原子能转化而来等．从而说明能量是可以相互转化的．
其实学生对能量的转化已具有许多的感性认识，大多数学生只是对能量的各种形式不是太清楚，所以不知道是由什么能量转化为什么能量．这要求教师尽量多举一些不同形式能量转化的例子，让学生体会不同能量的本质区别。
教材图4—6—2说明了太阳能和其他形式能量的相互转化，地面的水吸收太阳能蒸发变为水蒸气，水蒸气升腾到高空变为飘动的云，再变为降落的雨，高处的雨水向下流动经水电站变为电能为人类的生活、生产服务，植物(农作物、蔬菜、树木等)也必须经光合作用才能生长……教师还要适当引申，多举一些例子．如：煤炭、石油主要是古代树木等植物被埋葬后变成的，流动的空气主要是由于太阳光照射到空气上造成的温度差而形成的，洋流也主要是海水的温差而引起的……
教材图4—6—4用框图的形式说明了几种常见能量的转化，教师要提醒学生光能与机械能之间也可直接转化，如光压使风车转动，碰撞产生火花；化学能与电能也可直接转化，如生生物电的产生、电解等．适当利用多媒体技术，能更加直观地表示以上的转化．
3．能量守恒定律
能量守恒定律是自然界最基本、最普遍、最重要的自然规律之一，教师要想尽办法使学生将这种守恒的思想纳入到已有的知识结构中，并能随时提取、随时应用．
教材从机械能守恒人手，目的是让学生进一步思考：(既然物体的动能和势能在只有重力或弹力做功的条件下可以相互转化，使得机械能守碴，那么，自然界中其他形式的能量也是可以相互转化的，它们是否也遵从同样的规律呢?若遵从同样的规律，需要满足一定的条件吗？
在上面问题提出以后，让学生讨论与交流，对历史上曾出现的永动机进行分析，说明其失败的原因。
还可让学生分析一些现实问题：世界各国为了自身的发展，展开了能源抢夺战．如俄罗斯如何向中国和日本铺设石油管道的问题、伊拉克的石油问题、OPEC对世界的重大影响等都成了世界的焦点问题．设想若能量不守恒，一升汽油能让机器永远转动下去、一度电能让电灯永远发光，世界还是如今的样子吗?
最后强调，机械能只是能量的一种形式．因此，要保证机械能守恒就必须保证它不和其他形式的能量相互转化，即满足只有重力或弹力做功的条件．而能量守恒定律包含了所有形式的能量，所以一种形式的能量减少多少，另一种形式的能量必然增加多少．
4．能量转化和转移的方向性
为了节省篇幅，教材试图通过事例，揭示能量转化和转移的方向性，让学生有个感性认识．教师在上课时可灵活处理这部分内容．
许多学生在学习了能量之间的转化和转移后，再来学习这部分内容可能会说：各种形式的能量都是可以相互转化的，为什么还说具有方向性呢?对此问题，教师可让学生回忆课本上的另一句话：人类发明的许多技术装置都是为人类服务的能量转化器．也就是说，许多能量的转化和转移必须借助于技术装置，而在自发进行转化和转移的情况下是有方向性的．所以要使房间降温必须借助于空调；要吃雪糕必须借助于冰箱等技术设备．
（三）当堂检测
1. 克服摩擦或压缩气体做功时，消耗______能，使______能转化为______能，而且消耗多少______能，就得到多少______能，在这个过程中，能量的总量______。
2. “和平”号空间站完成使命后，安全坠入南太平洋海域，当“和平”号进入稠密大气层时，燃起了熊熊大火，这是将______能转化为______能，在“和平”号坠入南太平洋的过程中，它的______能增加，______能减少，而能的总量______。
3.. 人类历史上不断进行着能源革命，_______是人类在能量转化方面最早的一次能源革命；__________的发明，直接导致了第二次能源革命；物理学家发明的__________是以核能为代表的第三次能源革命。
4. 当今世界的主要能源是__________，人们最方便的能是__________。
5. 自然界中能量的转移和转化是有_______的，人们是在能量的转化或转移过程中利用能量的。
6. 人类在能源革命的进程中给自己带来了便利，也给自己造成了麻烦，大量燃烧化石能源会造成__________和__________；过分依靠柴薪能源，会加剧_______和_______，所以，人类不能无限制的向大自然索取。
7. 在过去的二十世纪中，人类所使用的能源主要有三种，就是__________、__________、和__________。这些能源短期内不能再生,因此必须开发新能源。
二、选择题?
8. 下列说法中正确的是（ ）
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. 洗澡时，用毛巾擦背，感觉后背发热，是机械能转化为内能?
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?
9. 在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是（ ）?
A. 机械能一定守恒? B. 各种形式的能量都守恒?
C. 各种形式能的总量一定守恒? D. 内能一定守恒?
10. 给电动机通电后电动机带动其他机器运转起来，同时电动机的外壳也变得烫手，则下列说法中正确的是（ ）
A. 电能全部转化为机械能?
B. 电能的一部分转化为机械能，另一部分转化为内能?
C. 电能全部转化为内能?
D. 电能的一部分转化为内能是通过克服摩擦力做功来完成的?
11. 初温、质量都相同的水和铁球，从相同的高度自由落下，落地时，假若它们的势能全部转化为内能，使各自的温度升高，则（ ）?
A. 水的温度高? B. 铁球的温度高?
C. 水、铁球的温度一样高? D. 无法确定?
12. 学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是（ ）?
A. 我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施
B. 电力部门应加快进行将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失（ ）?
C. 我国应进一步开发利用江河水利资源?
D. 随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器?
§18.5能源与可持续发展
[教学目标]
1.认识能源消耗对环境的影响。
2.通过能量的转化和转移，认识效率。
3.了解世界和我国的能源状况，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
4..收集资料，讨论能源的利用带来的环境影响，如大气污染、酸雨、温室效应等，探讨应该采取的对策。
[教学重点和难点]
能量转化与效率，能源与可持续发展
对效率的认识
[教学过程]
（一）前提测评
上节课我们已经讲了能量转化的基本规律这节的内容,现在同学们来回忆一下,在历史发展的长河中,人类在能量转化规律方面的进步历程是怎么样的呢?
1．各种各样的能量
2．能量之间的转化
3．能量守恒定律
4．能量转化和转移的方向性
(3)写出下列现象中能量的转化或能量的转移关系。
①木炭燃烧发出光和热。 化学能转化为内能
②冬天双手互相摩擦感觉暖和。 机械能转化为内能
③用钢锉锉工件,工件发热。 机械能转化为内能
④水轮机带动发电机工作。 水能转化为电能
⑤点燃爆竹后,爆竹腾空而起。 化学能转化为动能
⑥给蓄电池充电。 电能转化为化学能
⑦热水瓶中的水蒸气把瓶塞冲起。 内能转化为动能
⑧风吹动帆船前进。 风能转化为动能
⑨人跑动时,身体发热出汗。 机械能转化为内能
⑩一杯热水慢慢变凉。 热传递
同学们对上节课的内容掌握得还不错。进入21世纪，我们对能量转化技术的掌握是日趋成熟完善，对能源的利用也日趋合理，到底21世纪我们的能源发展是怎么样的呢？好，今天我们就来学习一下能源下可持续发展，来了解一下这个问题。
二、以学定教
1、21世纪的能源趋势 由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。特别是近三四十年来，能耗量增长速度明显加快。同学们看图片，了解一下一个多世纪来，人类能源消耗的情况。
学生看完后，老师利用多媒体显示一些有关近年来能源消耗的图片，让学生更形象地了解这方面的知识。叫学生讨论交流，21世纪的能源趋势是怎样的？
2、能量转化与效率
同学们看课本99页图18-24了解白炽灯工作时，能量的转化情况。
我们再来看小娇车的情况，看图18-25，同学们有什么看法？
同学们再看课本图18-26，进行分析引出效率，给出效率的计算方法。
引导学生看课本100页热机的效率，谈热机的效率，如何提高热机的效率。
效率：输出的有用能量与输入的总能量的比值叫做能量转换装置的效率。其计算表达式为效率。
对热机而言，其效率就是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。由于热机在工作中或多或少总有能量损失，所以热机的效率总小于1。提高热机效率的措施：①让燃料尽量充分燃烧；②减小各种能量损失；③在使用时注意保养，减少因摩擦而消耗的额外功。
例题 一台内燃机运动时能量损耗大致为：汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的效率为_______________。
精析：在本题中，只给出输出的无用能量占输入的总能量比例，所以要先假设内燃机燃烧燃料所产生的能量为E，在计算出其输出的有用能量。
全解：这台内燃机输出的有用能量为E-E×25%-E30%-E×10%=E×35%。
根据，可得这台内燃机的效率为：
根据上一节课学过的能量转移和转化的方向性，我们知道目前作为人类主要能源的化石能源，并求是取之求尽、用之求竭。化石能源、核能等是不可再生的能源，我们现在开采得越多，留给子孙后代的就越少。人类自1973年以来，共向地球索取了5 000亿桶(约合800亿吨)石油，剩下的石油按现有生产水平计算，还可保证开采44年。天然气也只能持续开采56年，一些国家的煤炭资源已采掘殆尽。为了人类的未来，我们必须要节约能源。因此同学们以后不仅自己节约能源，看到浪费能源的行为也应该勇敢地站出来制止。
3、能源消耗对环境的影响
人类在耗用各种能源时，特别是目前石油、煤炭占了能源的绝大部分，而且年消耗量在不断增长，不可避免地会对环境造成影响。现在我们来看下影像，了解一下它对环境有哪些影响呢？
学生通过各种媒体，可能对能源消耗对环境的影响有一些初步的认识。然后让学生讨论、举出能源消耗还会对环境造成哪些影响，并且在老师的指导下，看课本图18-27，使学生认识到过量使用能源会对环境造成严重的破坏。
4、能源与可持续发展
下面我们进一步讨论能源危机、能源污染、能源开发等综合性问题，最终形成能源的可持续发展的意识。
能源作为过去人类文明发展作出过重大贡献的功臣，在给人类带来无限欣喜的同时，也使人类产生了深深的忧虑与困惑。在能源的利用中，既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后代人的利益为代价来满足当代人的需求。
5、未来的理想能源
化石能源的大量使用，不仅留给子孙后代的越来越少，而且造成严重的环境问题。根据学过的有关能源的知识，以及课本上提出的条件，在老师的指导下，让学生说一说哪些是未来的理想能源，并说明其道理，同时在课堂上展开讨论。
（三）当堂检测
一、填空题
1．人类在利用能源时给自己带来了极大的便利，也给自己造成了不少的麻烦。总的来说表现为对 造成影响，具体说的是___________污染和_________效应。
2．农作物的秸杆是一种宝贵的资源，但不少农民在收割后为了方便，在农田里大量焚烧。请你指出大量焚烧秸杆的害处（举出两条）：
⑴________________________________；⑵____________________________________。
二、选择题
3．目前工厂生产中所用的节能措施中，你认为错误的是 （ ）
A.增加热电机组 B.改造工业锅炉
C.沟汰能耗大的机器 D.生产电子高效节能灯
4．如图18-5为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为 （ ）
A.η=×100% B.η=×100%
C.η=×100% D.η=×100%
5.S195型柴油机的部分技术规格如下表所示：
汽缸数
汽缸直径
额定功率
转速
燃油消耗率
冷却方式
1
95mm
8.8kw
2000 r/min
0.27 kg/（kw·h）
蒸发水冷
其中，“额定功率”是指柴油机正常工作时对外做功的功率：“燃油消耗率”是指柴油机正常工作时，每输出1kW·h的能量，柴油机所消耗柴油的质量。已知柴油的热值为3.3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），则：
⑴若柴油机的水箱中贮有10kg冷却水，当水的温度由20℃上升到40℃时，这些水吸收的热量是___________J。
（2）已知柴油机效率η= ×100%（式中W为柴油机在某时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的柴油完全燃料所产生的热量），则该柴油机正常工作时的效率约为_______________。
第十八章复习课 能源与可持续发展
★学习目标：
1 知道能的各种形式，能从不同分类的方式来认识能源。
2了解太阳能的特点及其转化情况。
3 知道能量守恒定律。
4 理解能量在转化或转移过程中的效率。
★自主学习（15分钟左右）：
基础知识：
一1能源的概念 。比较常见的能量形式有 。各种形式的能量之间是可以相互转化的。
2 能源的分类：
（1）一次能源和二次能源（按什么区分）
练习：如何将煤、石油、天燃气、化石能源、太阳能、风能、水能、电能、煤气、核能按一次能源和二次能源进行分类？
（2）可再生能源和不可再生能源（对 次能源进行区分）
练习：如何将太阳能、风能、水能、煤、石油、天然气、核燃料按可再生能源和不可再生能源进行分类？
（3）常规能源和新能源（如何区别）
练习：如何将水能、煤炭、石油、天然气、太阳能、核能、地热能、氢能按常规能源和
（4）清洁能源和非清洁能源（如何定义）
练习：如何将太阳能、水能、风能、煤、石油、天然气按清洁能源和非清洁能源进行分类？
二1 获取核能的两条途径： 和 。
2 叫做裂变， 叫做链式反应。
个原理制成的。
4 如使链式反应在人工控制下缓慢进行，就制成了核电站。它主要由 、 、
、 组成。新能源进行分类？核能发电用的燃料是 ，火力发电用的燃料是
。
三1 太阳能是由于太阳内部的 发生 产生大量的热，它的优点是 。
2 利用光热转化将太阳能转化为
利用光电转化将太阳能转化为
利用光化转化将太阳能转化为
3地球上除 、 、 3如对链式反应不加控制，就会在极短的时间内放出巨大的能量， 就是根据这以外的所有能量，几乎都来自于太阳。
四 1能量的转化和守恒定律的内容 。它是19世纪自然科学的 ，也是自然界最普遍、最重要的 之一， 把它称作“伟大的运动基本定理”。自然界的一切变化过程，只要有能的变化，都无一例外地遵循 。
2 能量的转移和转化具有 性。
五1 能量转换装置的效率为 ，即 。
2 如一个100瓦的白炽灯正常工作时，每秒产生的光能为10焦，其余的都转化成了内能，则它的效率是 。
3 提高热机的效率，其主要途径是 。
4 我国目前的能源结构以化石燃料为主，必然面临两个严峻的问题：一是
，二是 。
基本练习
1 自然界中有些能源一旦消耗就很难再生，因此我们要节约能源，在下列能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A 风能 B 水能 C 太阳能 D 石油
（答案D）
2 下列说法中正确的是 （ ）
A 目前我们国家使用的能源大多是化石能源
B 一次性能源都是不可再生能源
C 适当地利用地热能，在一定程度上能够缓解能源危机
D 核能具有很大的开发和利用价值，它属于可再生能源
（答案AC）
3 太阳灶是将太阳能直接转换成 能，绿色植物的光合作用是将太阳能转化成 能。
（答案：内能 化学（生物质））
4 下列装置中不是直接利用太阳能的是（ ）
A 电冰箱 B 太阳灶 C 光电池 D 太阳能热水器
（答案A）
5 各种形式的能量在相互转化时，遵循 ，由于能量的转化和转移具有 性，因此永动机是 的。
（答案：能量转化和守衡定律 方向 不可能制成）
6 生活中有如下能量的转化和转移的现象：①用嘴对手哈气，手变暖和；②双手摩擦，手变热了； ③人坐在火炉旁，觉得全身烤热了；④白炽灯通电发光；⑤点燃汽油，汽油燃烧，放出热量。分析比较说明①③说明 ；分析比较②④⑤说明 。
（答案：能量的转移具有方向性 能量的转化具有方向性）
7 根据能量的转化和守衡定律可知，能量在转化或转移过程中，其总量 ，电能可以使电灯发光，同时产生内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化电能，该现象说明能量的转化具有 。
（答案： 保持不变 方向性）
8 一辆汽车在关闭发动机后继续沿水平方向向前运动一段距离后停下来，从能量的转化角度来看（ ）
A动能不变 B机械能不变 C动能转化为势能 D机械能转化为内能
（答案 D）
9 太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为 能储存起来，供夜晚路灯照明．若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×107J，这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是 %（煤的热值为3.0×107J/kg）．
(答案：化学 0.9 28)
10 能源危机是人类社会面临的一个重大问题。有的能源消耗完了以后，不可能在短期内从自然界得到补充，我们称此类能源为“不可再生能源”。下列各种能源中属于“不可再生能源”的是（ ）
A．太阳能 B．水能 C．风能 D．化石能源
（答案：D）
11 太阳能的优点是：①能量十分____ ；②供应时间____ ；③分布____ ，获取方便；④安全、清洁、无____ 。
（答案：巨大，长久，广阔，污染）
12 直接利用太阳能有两条途径，一是把太阳能转化为____ 能，二是通过___ _转换装置把太阳能直接转化为____能。
（答案：内，光电，电） 13解决能源问题的两条途径是________和________、节约能源，它们都离不开科学技术的发展。
（答案：开发新能源，提高能源利用率）.
14 通过自主复习，觉得还存在的问题。
★合作学习（15分钟左右）
对前置学习的内容，以小组为单位，组织学生进行合作交流。相互订正，自我释疑，寻找问题所在。教师巡视指导，解决个性问题，搜集共性问题。最后教师再组织全班学生围绕共性问题集体研讨，重点是难点解疑、方法点拨和举一反三。
★巩固训练（重在对重点知识、难点知识的再认识和进一步理解。10分钟左右）
1 判断下列说法正确的是?( ?)
A.能量就是能源 B电能是一种二次能源 C石油是一种常规能源
（答案 BC）
2太阳能热水器是把太阳能转化为__________的装置;太阳能电池是把太阳能转化成__________的装置．?
（答案：内能 电能）
3 下列能源属于不可再生能源的是（ ）
A．水的动能 B．风能 C．石油 D．太阳能
（答案：C）
4 仔细观察上海轨道交通明珠线列车停靠的沿途各站时，可以发现某些站的站台高度比两侧高，也就是说列车是在制动之前利用惯性驶上一个倾角约为5度的斜坡后停靠在站台的，重新启动后，又通过另一侧的斜坡下驶到导轨上运动，这一设计主要是为了（ ）
A．防止站台积水 B．节约能源 C．突出站台造型 D．改善站台通风
（答案：B）
5 永久性解决人类对能源需求的根本方法是（ ）
A．充分利用地球上的化石燃料资源 B．改进工艺，提高能源利用率
C．依靠科技进步，不断开发新能源 D．尽可能地少用能源
（答案 C ）
6 保护环境、节约能源要从我做起，下列做法中需要改正的是（ ）
A．及时关掉未关紧的水龙头；养成人走灯灭的习惯
B．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
C．及时将生活垃圾、废电池装在一起丢弃到垃圾箱中
D．用洗脸水冲厕所；将废报纸、洒瓶等送到废品收购站
（答案 C）
7 学习了“能源与可持发展”一章后，某班学生就利用和开发能源问题展开了热烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是（ ）
A．目前利用的能源主要是煤，应着力研究如何使煤充分燃烧以减少热量损失的措施。
B．正在建设中的田湾核电站，将解决连云港市乃至华东地区的电力紧张问题，但在输电过程中能量损失较大，若能用超导体送电，将大大提高输电效率、
C．连云港市位于黄海之滨，应尽研究开发海洋能源。
D．随着能源的不断消耗，最终应致力于研究一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器。
（答案 D）
8 我们今天使用的能源有化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、核能、电能、生物质能等。下列对这些能源分类正确的是（ ）
A．地热能、电能、生物质能都是“一次能源”
B．太阳能、地热能、电能都是“二次能源”
C．化石能源、核能、太阳能都是“不可再生能源”
D．风能、水能、生物质能都是“可再生能源”
（答案：D）
9 完成下面的填空和计算：
⑴ 参加化学反应的各物质的质量总和 反应后生成的各物质的质量总和，这个规律就叫做质量 。根据这个规律，写化学反应方程式时，“等号”两边各原子的数目 。
⑵ 能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而转化和转移过程中， 保持不变。这个规律叫做
。
⑶ 根据能量守衡定律，如果小孩从滑梯的顶端开始滑下时具有1400焦机械能，而滑到中点时只剩下1150焦机械能，那么滑到滑梯底端时他的动能为多少？（设他受到的摩擦力大小不变）整个过程有多少机械能转化为内能 ？
（答案：⑴等于 守衡定律 相等 ⑵能量 能量守衡定律 ⑶900焦 500焦）
