5.2能源的利用方式、5.3能量的转化与守恒、5.4能源与环境教学设计

《能源的利用方式》、《能量的转化与守恒》、《能源与环境》教学设计
教学目标：
了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式，培养科学探究精神，形成物理观念；
初步了解核裂变与核聚变，培养科学态度与责任感；
通过讨论能量的转化和转移，体会能量的复杂性；
理解能量守恒定律及其重要意义，形成物理观念，培养科学态度。
教学重点：
利用水能、风能、太阳能和核能的方式；
能量守恒定律。
教学难点：
能量的转化与转移
教学方法：
创设情境，设置问题引导，开展自主学习，讲授。
课时安排：1课时
新课教学：
水能：水能是一种能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。
情境：三峡水电站大坝工程包括主体建筑物及导流工程两部分，坝轴线全长约2309米，坝顶高程185米，蓄水高175米，通过引水管道将高位的水引导到低位置的水轮机。
【思考问题】（1）请分析水力发电过程的能量转化情况是怎样的？
水力发电有什么特点？
三峡水电站带来了哪些效益？
例题1：水能是可再生能源，可为人类提供清洁的能源。如果一水利发电站水的平均流量为（m3/s），落差为，发电效率为，则全年发电量是多少千瓦时？
风能：因空气流动而提供给人类的一种可利用的能量。
【观察与思考】如图所示示风力发电原理示意图，请简述风力发电的工作原理。
例题2：风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机叶片、齿轮箱、发电机等，如图所示。
风轮机叶片旋转所扫过的面积为风力发电机可接收风能的面积，设空气密度为，气流速度为，风轮机叶片长度为，求单位时间内流向风轮机的最大风能。
在风速和叶片数确定的情况下，要提高风轮机单位时间接收的风能，可采取哪些措施？
三、太阳能
【思考问题】你知道现在利用太阳能主要有哪些方式吗？
【观察与思考】如图所示是太阳能热水器原理示意图，请简述太阳能热水器的工作原理。
例题3：如图所是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为 7×103J/（m2·s）。一台热水器的聚热面积为2 m2 ，若每天相当于太阳直射热水器4 h，太阳能的 20%可转化为水的内能，那么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
四、核能（或称原子能）：一种储存在原子核内部的能量。
1、核裂变：由较重的原子核（主要是指铀核或钚核）分裂成两个或多个质量较轻的原子核的反应。
2、核聚变：有两个质量较轻的原子核（如氘或氚）在一定条件下聚合成一个较重的原子核的反应。
能量的转化和转移
【讨论与交流】如图所示是太阳能转化为其他形式能量的过程示意图。图中存在着哪些形式的能量？简要写出太阳能转化为其他形式能量的过程。
能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程中其总量不变。
能量转化（转移）的方向性：在自然界的一切自发过程中，能量的转化（转移）都是方向性的，但都不违反能量守恒定律。
【讨论与交流】（1）请列举生产生活中的能源，并对能源进行分类。
（2）能源开发利用对环境有哪些影响？
列举生产生活中造成环境污染的例子，思考如何减少污染。
课堂小结：
能用能量转化与守恒定律的知识解释自然现象；
知道保护环境、节约能源、促进可持续发展的重要意义。
布置作业：
完成练习册