沪科版九年级物理全册教案：第二十章第二节能源的开发和利用 教案

第二节 能源的开发和利用
设计说明 本节内容讨论了能源的开发和利用对人类社会的生存和发展的正反两个方面的影响，以及介绍了太阳能、核能等新能源。重点介绍了可再生能源与不可再生能源，介绍了能源的消耗所产生的一些环境、生态问题，目的是引导学生关注社会，关注人类；“能源与社会”的教学突出了能源与人类生存和社会发展密切相关，知道人类发现、开发、利用能源的历史，就是其认识自然、理解自然的历史；“能源和环境”这部分内容是让学生知道能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏，学会辩证地思考问题、学会关注自然、关注社会；“开发新能源”这部分内容向学生介绍了太阳能与核能等新能源的利用情况，让学生知道直接利用太阳能的两种途径以及核反应的方式，核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。 本节内容可与政治、地理、历史等人文学科进行很好的融合，也可以与生物、化学学科联系，有丰富的教学素材。教学方法力求灵活生动。比如可以用“煤的利用导致第一次工业革命和电的发明导致第二次工业革命”说明能源的利用和开发起对人类社会的进步和发展起到了积极的推动作用，也可以采用举办小型报告会的方式让学生讨论“能源的利用与环境保护”等问题。 教学目标 【知识与技能】 1．了解什么是可再生能源和不可再生能源。 2．知道太阳能、核能、地热能、潮汐能和风能是新能源，了解直接利用太阳能的两种途径。 3．了解核裂变、核聚变，知道原子弹、氢弹的制造原理，知道核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。 【过程与方法】 能通过具体事例，了解能源与人类生存和社会发展的关系。 【情感、态度与价值观】 通过对能源危机的认识，知道能源问题的最终解决要靠科学技术的进步，激发学生具有振兴中华的使命感和责任感。 重点难点 教学重点 1．知道可再生能源和不可再生能源的区别。 2．了解能源与环境的关系，增强环境保护的意识。 3．太阳能与核能的利用情况。 教学难点 理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系。 教学方法 实验探究法、讲解法、讨论法、启发诱导、活动体验、控制变量法、对比法、归纳法。 教具、学具 计算机多媒体教学系统、教学课件及自制教具等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 我们已经认识了各种形式的能，在日常生活中做饭、照明、取暖等都需要能量。在工厂里机器的运转、在公路上汽车等交通工具的动力的产生等都需要能量。人类自身生命的运动、生长也需要能量……人类生活的一切活动都离不开能量，没有能量，人类将无法生存！ 今天我们来研究能源的开发和利用。 讲授新课 一、能源与社会 1．自主学习 自主阅读教材第198～199页“能源与社会”的有关内容，独立思考并完成下列问题： （1）什么是可再生能源和不可再生能源？ （2）人类对能源的使用经历了哪几个历程？ 2．师生总结： （1）不可再生能源：一旦消耗就很难再生的能源称为不可再生能源。如煤、石油、天然气、铀矿等。 可再生能源：可以长期提供或可以再生的能源称为可再生能源。如太阳能、风能、水能等。 （2）人类利用能源的历程 ①利用自然能源 人类对木材、水力、风力、畜力等自然能源的利用促进了人类文明的发展。 ②化石能源的使用 蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源转向热值更高的煤。随后石油、天然气先后成为人类广泛使用的能源。 ③电能的利用 通过对电磁的研究，人类找到了开发和利用能源的新途径。电能的利用为人类带来一个光明、灿烂的新世界。各种电器设备的发明，使人们的生活水平或生活质量得到了极大的改善，但人类对能源的需求和依赖越来越大。 ④开发和利用核能成为人类获取能量的一个新途径。 二、能源与环境 1．自主学习 自主阅读教材第199～200页“能源与环境”的有关内容，独立思考并完成下列问题：能源的大量开发和利用，造成了哪些生态污染和环境破坏？ 2．师生总结： （1）工厂排出大量的二氧化碳气体和烟尘，造成空气污染。 （2）温室效应增强，全球变暖，导致冰川融化。 （3）泄漏的石油会污染海洋、煤燃烧产生的二氧化碳和烟尘会造成空气污染、温室效应。 三、开发新能源 1．自主学习 自主阅读教材第200～203页“开发新能源”的有关内容，独立思考并完成下列问题： （1）为了解决好利用能源与保护环境这一问题，人类开发了哪些新能源？ （2）人类直接利用太阳能的方式有哪两种？ （3）太阳能热水器的基本原理是什么？ （4）核能的开发和利用有哪两种方式？什么是核裂变？什么是链式反应？什么是核聚变？ （5）潮汐能发电的基本原理是什么？ （6）风能发电的基本原理是什么？ 2．师生总结： （1）新能源主要包括：太阳能、核能、地热能、潮汐能和风能。 （2）人们直接利用太阳能的两种方式：一方面直接转化为内能；另一方面利用太阳能发电。 （3）太阳能热水器的工作原理：太阳光的照射使加热管内水的温度上升，由于热水的密度比冷水小，管内的热水不断上升并储存在储水箱上部；同时，储水箱内温度较低的水下降到加热管内，通过水的不断对流，最终使得储水箱内水的温度升高。 （4）核能的开发和利用可以采用两种方法：①利用核裂变释放能量；②利用核聚变释放能量。 核裂变是较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。放在一起的铀超过了一定质量，就会发生剧烈的核反应。一个铀原子核分裂出2至3个中子，这2至3个中子又要去轰击2至3个铀原子核，使这些铀原子核也发生裂变，如此下去就会产生系列化的越来越剧烈的反应。这种核反应称为链式反应。如果这种核反应不加以控制，将快速地进行下去，并在极短的时间内释放巨大的能量，发生强烈的爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。 核聚变是较轻的原子核结合为较重的原子核的一种核反应。氢弹就是根据这个原理制造的一种威力比原子弹更大的核武器。 （5）潮汐能发电的基本原理：涨潮时，潮水从导流孔流入水库的同时推动水轮机转动，水轮机带动发电机发电。随着潮水的不断涌入，水库水位逐渐上涨，储存能量。 退潮时，海水奔腾而去，水位陆续下降，水库的水流从导流孔流向大海，推动水轮机再次转动，水轮机又一次带动发电机发电。 （6）风能发电的基本原理：利用空气高速流动带来的能量，将风的机械能转移为风叶的机械能，带动发电机发电，将机械能转化为电能。风能利用起来比较简单，且无污染。但风能不稳定，也不好储存，我国沿海岛屿和内陆草原牧区有较丰富的风能。 课堂小结：学生谈收获 当堂达标 1．下列各组能源中，均属于不可再生能源的是（ ） A．煤、石油、天然气 B．太阳能、地热能、风能 C．电能、汽油、风能 D．核能、水能、生物能 答案：A 2．内燃机的发明，引起了汽车、飞机、轮船的广泛应用。内燃机的出现主要是由于下列哪一类能源的广泛使用（ ） A．电能 B．核能 C．火的利用 D．化石能源 答案：D 3．关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（ ） A．化石能源、水能、风能均是可再生能源 B．目前的核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的 C．太阳能无法被人类直接利用 D．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机 答案：B 4．为防止环境污染和温室效应的加剧，下列燃料中最理想的是（ ） A．煤 B．氢 C．木柴 D．石油 答案：B 5．关于核电站、能量和能源，下列说法正确的是（ ） A．目前人类已建成的核电站，都是利用核聚变发电 B．核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场 C．所有能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律 D．水能、风能和太阳能都属于不可再生能源 答案：C 6．关于能量与能源，下列说法错误的是（ ） A．能量的转化、能量的转移，都是有方向性的 B．核电站能控制裂变的反应速度 C．化石能源、水能、核能，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源 D．人类在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响 答案：C 7．世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”顺利完成环球飞行之旅中的第一站。该飞机安装了超过17 000块太阳能电池板，每天产生340千瓦时的电能。关于太阳能飞机，下列说法中正确的是（ ） A．太阳能电池板的作用是将太阳能转化成电能 B．太阳光不属于电磁波 C．太阳能属于不可再生能源 D．太阳光在真空中的传播速度是 答案：A 8．如图所示是一种核反应，这种核反应的原理可用于制造（ ） A．原子弹 B．氢弹 C．导弹 D．普通炮弹 答案：B 板书设计 第二节 能源的开发和利用 一、能源与社会 1．可以长期提供或可以再生的能源称为可再生能源。 一旦消耗就很难再生的能源称为不可再生能源。 2．人类利用能源的历程 （1）利用自然能源 （2）化石能源的使用 （3）电能的利用 （4）开发利用核能 二、能源与环境 （1）工厂排出大量的二氧化碳气体和烟尘，造成空气污染。 （2）温室效应增强，全球变暖，导致冰川融化。 三、开发新能源 1．利用太阳能的两种方式：（1）直接转化为内能；（2）利用太阳能发电。 2．获得核能的两种方法：（1）核裂变；（2）核聚变。 3．地热能 4．潮汐能 5．风能