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3.5合理利用能源 教学设计
课题 合理利用能源 单元 环境与我们 学科 科学 年级 五下
学习目标 科学概念目标1.有一些能源是有限的。2.能源的利用过程会对环境带来影响。3.要节约能源，合理使用能源。目标解读：【对应课程标准的科学概念15.2：人类生存需要不同形式的能源。5~6年级能够“树立节约能源的意识，了解开发利用新能源的一些举措”。】通过本课学习，认识到地球上的有些能源并不是取之不尽、用之不竭的，认识到人类在使用能源的过程中对环境造成的污染问题。针对能源短缺，寻找解决方案，如节约能源、开发新能源。科学探究目标1.讨论合理使用能源的方法。2.能够模拟温室效应实验。科学态度目标培养学生的能源意识，养成合理利用能源、节约能源的习惯。科学、技术、社会与环境目标了解地球上的一些能源是有限的。
重点 1.有一些能源是有限的。2.能源的利用过程会对环境带来影响。3.要节约能源，合理使用能源。
难点 1.讨论合理使用能源的方法。2.能够模拟温室效应实验。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 新知导入：能源，是指能够提供能量的资源。这里的能量通常指热能、电能、光能、机械能、化学能等。可以为人类提供动能，机械能和能量的物质 。板书课题 了解能源 激趣导入
讲授新课 探索一：化石燃料为人们的生产生活提供了能量，但燃烧时也造成了污染，怎么解决这些矛盾？小结：化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，比如煤、石油、天然气等。这些化石燃料中的能量能够为我们的房间调节冷暖或带来光明，也能驱动车辆、烹调食物、转动机器。但我们燃烧这些化石燃料的同时也排放了污染大气的气体。 化石燃料燃烧时产生的污染物对环境的影响主要有两个方面。一是全球气候变化，燃料中的碳元素转变为二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的含量上升，从而导致温室效应加剧，改变了全球的气候。二是热污染，火电站发电所剩“余热”被排到河流、湖泊、大气或海洋中，在多数情况下会引起热污染。例如，这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度大约要高出7~8℃，使一些生物被迫离开该水域。探索一：班级讨论：我们为什么要关注能源？ 我们的日常生活和工业生产都离不开能源，化石燃料是我国能源使用最广泛的能量来源。化石能源会不会有消耗殆尽的一天？过度使用化石燃料会给环境带来哪些影响？电能是家庭生活中最常用和最为广泛的能源。我国的电能组成主要有水电、太阳能发电、风电、核电和火电（煤燃烧发出的电）。从下面左图可见，我国的电能来源主要采用火力发电的形式，这样必然会燃烧大量的煤炭等燃料。从下面右图可见，煤炭的消费居首，占比超过一半。石油、煤炭等化石能源是经过亿万年的变化才形成的，储备有限。据国际能源专家预测，地球上所蕴藏的煤将在200~400年内枯竭，石油只能开采30~40年。天然气按储采比也只能用60年。而在中国，这些能源的可利用年数还要更少一些。探索二：模拟温室效应实验1.认识温室效应许多科学家研究发现，在人类过度消耗煤、石油和天然气等化石能源的过程中，大大增加了大气中二氧化碳等气体的储量。这些增加的二氧化碳气体会使地表附近的大气温度上升。这种增温效果类似栽培植物的温室，被称作“温室效应”。2.模拟温室效应实验目的：通过实验帮助学生体验“温室效应”，理解气候变暖的原因。实验材料：两支型号相同的温度计、一个透明的塑料密封袋。实验步骤：（1）将一支温度计装入密封袋，封好袋口。把装入密封袋的温度计和另一支温度计并排同时放置在阳光下。（2）观察两支温度计的读数变化，思考“塑料袋”代表了什么。（3）五分钟内，每隔一分钟分别读取一次温度计读数，完成塑料袋内、外温度升高情况记录表。注意事项：温度计要轻拿轻放。实验开始前，两支温度计都先放置于阴凉通风处，待读数稳定不变后再开始实验。读数时，手不要触碰温度计的液泡。实验分析：阳光可以轻易地透过塑料袋，然而一旦进到袋里，阳光就会转化为热能，就不会轻易出来了。因此，塑料袋里的温度比塑料袋外面的温度要高。阳光也以同样的方式穿透地球的大气层，当阳光转化成热辐射时，就无法再轻易散发出去了。它被地球表面吸收，使得地球像温度一样，温度上升。实验结论：密封袋内的空气温度上升得比密封袋外的快。探索三：探寻解决方案解决能源问题可以从节约能源以及开发新能源两方面入手。1.节约每一度电。功率为1千瓦的电器使用1小时所消耗的电能就是1度电。燃煤发出1度电，大约消耗309克标准煤，排放大约844克二氧化碳、600克废水、0.6克烟尘等污染物。所以，世界各国都强调节约用电。2.开发新能源。目前人们使用的能源，有些是可再生的，有些是不可再生的。不可再生能源如最常见的化石燃料（石油、煤和天然气），终有用尽的一天。可再生能源是指太阳能、风能、地热能、海洋能等非化石能源形式。太阳能、风能、核能、地热能、海洋能。探索四：为了节约能源，说说我们能够做些什么●夏季空调温度再调高1℃。●在大部分时间里使用电风扇的中低档。●随手关灯。●用自行车、步行或乘坐公交车代替自驾车出行。●不用电器时要切断或关掉电源。●开启空调时关好门窗。●购买电器选择低耗节能产品。●调整火苗的燃烧范围，使其不超过锅底外缘，取得最佳加热效果。●建议家里使用新能源。研讨：可以怎样通过科学、合理地安排生活达到节能减排的目的？小结：以“有效、合理地利用能源”为标准，从衣、食、住、行等方面说一说，可以怎样通过科学、合理地安排生活达到节能减排的目的？1.衣（1）穿衣方面：少买不必要的衣服。（2）洗衣方面：每月手洗一次衣服，每次少用15克洗衣粉。2.食（1）节约粮食，避免浪费。（2）少使用一次性餐具。3.住注意随手关灯，使用高效节能灯泡。尽量节约厨房里的能源。洗手、洗衣服、洗菜的水可以收集起来擦地或冲马桶……4.行目的地较近时，骑自行车出行最经济实惠；行李不大时，公共汽车是最好的选择；如果方便，可以与好友拼车，省油省钱更省心。 对教师所提问题展开回答。分组实验并记录 温故知新勤思考，聚集焦点解新疑。科学探索求真知，名师点拨解疑难。
课堂练习 幻灯呈现
课堂小结 通过本课的学习你有哪些收获？
板书
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3.5合理利用能源
一、填空题
1、（ ）是家庭生活中最常用和最为广泛的能源。
2、我国电能的主要来源是（ ）和（ ）。
3、人们使用的能源，可以分为（ ）能源和（ ）能源两大类。
4、人们说的“温室效应”是指环境问题引发的大气含量中（ ）气体增多，使得地表附近的大气温度（ ），这与人类（ ）使用化石能源有关。
二、判断题
1、温室效应会让气温升高，感觉更舒服，对地球环境没有什么太大影响。（ ）
2、1度电是指功率为1千瓦的电器使用1小时所消耗的电能。（ ）
3、我们花钱交电费，不用考虑节约用电问题。（ ）
4、我国长江三峡水电站是目前世界上最大的水力发电站和清洁能源基地。（ ）
三、选择题
1、从下列人们开发利用的能源中选出新能源（ ）。
2、下列属于可再生能源的是（ ）。
A．煤和天然气 B．石油和天然气 C．太阳能、风能和地热能
3、某小组在做“模拟温室效应”的实验时，设计与记录正确的是（ ）。
A．取两支型号相同的温度计，分别放在有阳光和阴凉的位置
B．两支型号相同的温度计，一支装到自封袋里与另一支同时放到阳光下
C．实验的结果是装在自封袋里的温度计温度较低
4、下列浪费资源，没有节能减排的行为或做法是（ ）。
A．小明的家离学校不远，早上自己步行走到学校，不让爸爸开车送
B．我们在打印时，经常采用单面打印文件
C．李叔叔把家里的白炽灯都换成了节能灯
四、综合应用
大气污染正影响着每个人的健康，减少大气污染是当前环境保护的一个重要课题。
１、产生大气污染的原因主要是（ ）。
A.动物呼吸排放出大量的二氧化碳
B.火山喷发产生大量的有害气体
C.工业生产、汽车等排放的废气
2、下列出行方式最有利于减少大气污染的是（ ）。
A.骑自行车 B.驾驶小汽车 C.乘公交车
3、下列发电方式造成大气污染最严重的是（ ）。
A.燃煤发电 B.水力发电 C.太阳能发电
4、新房子装修完后，一般要空置几个月才能入住，这主要是因为（ ）。
A.新买的电器会产生辐射
B.水泥、石灰等建材会排放出有害气体
C.油漆、胶水等会排放出有害气体
5、地球大气层的平均温度不断上升。报刊杂志上常说，二氧化碳排放增加是20世纪地球大气层平均温度不断上升的主要原因。下面是20世纪二氧化碳排放量与地球大气层平均温度变化曲线图。
根据曲线图，你认为地球大气层平均温度的上升与二氧化碳排放量有关吗？为什么？
3.5合理利用能源
答案及解析
一、填空题
1、电能 2、火电 水电 解析：火电是指利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧所产生的热能转换为动能以生产电能。水电是指将水能转换为电能，其中我国的火力发电占发电总量的62％以上，水力发电占19％左右。
3、可再生 不可再生 4、二氧化碳 上升 过度
二、判断题
1、× 解析：温室效应导致气温升高、气候异常，对地球环境有很大影响。
2、√ 3、× 4、√ 解析：长江三峡水利枢纽，是当今世界上最大的水利枢纽工程，利用水能发电是一种可再生的清洁能源。
三、选择题
1、C 解析：新能源是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和可再生能源。可再生能源是指太阳能、风能、地热能、海洋能等非化石能源形式。
2、C 3、B 解析：模拟温室效应的实验按照对比实验的方法进行设计，本实验是自然环境下和密封环境下作比较，不改变的条件是温度计的所放位置与型号，实验的结果是装在自封袋里的温度计温度较高。
4、B 解析：开车消耗汽油能源，产生二氧化碳等气体，小明选择步行减少了对不可再生能源的消耗，值得提倡；打印纸可以双面打印，能节约纸张，单面打印浪费了资源，增加了制造纸张的能源消耗，属于没有节能减排的做法；白炽灯的发光效率并不高，而一盏节能灯比一盏白炽灯节能80％，平均寿命延长8倍，所以李叔叔的做法属于节能减排。
四、综合应用
1、C 解析：大气污染与人类的活动有关，人类在生产和生活中产生的大量污染物进入大气，改变了大气成分，造成空气污染。
2、A 3、A 解析：燃煤发电会产生大量的二氧化硫、二氧化碳等气体以及粉尘颗粒，造成严重的大气污染。
4、C 解析：一般的油漆、胶水里都有挥发性化学物质，如一些苯化合物、甲醛等有害气体，长期吸入对身体有害。开窗通风可以使甲醛散掉，新房装修后一般要通风半年左右，降低有害气体的浓度。
5、有关。从曲线的整体走向，二氧化碳的排放量不断增加，大气层的平均温度也在不断上升，通过这组数据的对比可以看出二氧化碳排放量的增加与大气层平均温度的上升有一定的关联。
B.
C.
A.
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新知导入
能源，是指能够提供能量的资源。这里的能量通常指热能、电能、光能、机械能、化学能等。可以为人类提供动能，机械能和能量的物质 。
能源
合理利用能源
教科版 五年级下
新知讲解
聚焦
化石燃料为人们的生产生活提供了能量，但燃烧时也造成了污染，怎么解决这些矛盾？
化石燃料是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，比如煤、石油、天然气等。这些化石燃料中的能量能够为我们的房间调节冷暖或带来光明，也能驱动车辆、烹调食物、转动机器。但我们燃烧这些化石燃料的同时也排放了污染大气的气体。
化石燃料燃烧时产生的污染物对环境的影响主要有两个方面。一是全球气候变化，燃料中的碳元素转变为二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的含量上升，从而导致温室效应加剧，改变了全球的气候。二是热污染，火电站发电所剩“余热”被排到河流、湖泊、大气或海洋中，在多数情况下会引起热污染。例如，这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度大约要高出7~8℃，使一些生物被迫离开该水域。
新知讲解
一
探索
班级讨论：我们为什么要关注能源？
我们的日常生活和工业生产都离不开能源，化石燃料是我国能源使用最广泛的能量来源。化石能源会不会有消耗殆尽的一天？过度使用化石燃料会给环境带来哪些影响？
电能是家庭生活中最常用和最为广泛的能源。我国的电能组成主要有水电、太阳能发电、风电、核电和火电（煤燃烧发出的电）。从下面左图可见，我国的电能来源主要采用火力发电的形式，这样必然会燃烧大量的煤炭等燃料。从下面右图可见，煤炭的消费居首，占比超过一半。
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
煤炭
石油
天燃气
非化石能源
57.7%
18.9%
8.1%
15.3%
能源消费占比
我国能源消费结构图
新知讲解
一
探索
班级讨论：我们为什么要关注能源？
石油、煤炭等化石能源是经过亿万年的变化才形成的，储备有限。据国际能源专家预测，地球上所蕴藏的煤将在200~400年内枯竭，石油只能开采30~40年。天然气按储采比也只能用60年。而在中国，这些能源的可利用年数还要更少一些。
我们为什么要关注能源问题
1.地球上的石油储量是有限的，将在几十年后枯竭。
2.使用的电能大部分是由煤燃烧发电取得的，煤燃烧发电要消耗淡水、排放污染物……
点拨：化石能源是不可再生的，而且储量有限，会有消耗殆尽的一天。在化石燃料的使用过程中，也会产生二氧化碳，对环境造成污染。
新知讲解
二
探索
模拟温室效应实验
1.认识温室效应
许多科学家研究发现，在人类过度消耗煤、石油和天然气等化石能源的过程中，大大增加了大气中二氧化碳等气体的储量。这些增加的二氧化碳气体会使地表附近的大气温度上升。这种增温效果类似栽培植物的温室，被称作“温室效应”。
温室效应
新知讲解
二
探索
模拟温室效应实验
2.模拟温室效应
实验目的：通过实验帮助学生体验“温室效应”，理解气候变暖的原因。
实验材料：两支型号相同的温度计、一个透明的塑料密封袋。
实验步骤：（1）将一支温度计装入密封袋，封好袋口。把装入密封袋的温度计和另一支温度计并排同时放置在阳光下。
（2）观察两支温度计的读数变化，思考“塑料袋”代表了什么。
（3）五分钟内，每隔一分钟分别读取一次温度计读数，完成塑料袋内、外温度升高情况记录表。
注意事项：温度计要轻拿轻放。实验开始前，两支温度计都先放置于阴凉通风处，待读数稳定不变后再开始实验。读数时，手不要触碰温度计的液泡。
新知讲解
二
探索
模拟温室效应实验
实验记录：
29.6
31
1分钟
29
29.8
1分钟
28.4
28.6
1分钟
27.5
27.6
1分钟
26.5
26.6
1分钟
塑料袋里温度计的温度比塑料袋外面的高。
26
26
初温
我们的看法
塑料袋外温度℃
塑料袋内温度℃
时间
实验分析：
阳光可以轻易地透过塑料袋，然而一旦进到袋里，阳光就会转化为热能，就不会轻易出来了。因此，塑料袋里的温度比塑料袋外面的温度要高。阳光也以同样的方式穿透地球的大气层，当阳光转化成热辐射时，就无法再轻易散发出去了。它被地球表面吸收，使得地球像温度一样，温度上升。
实验结论：
密封袋内的空气温度上升得比密封袋外的快。
新知讲解
三
探索
探寻解决方案
解决能源问题可以从节约能源以及开发新能源两方面入手。
1.节约每一度电。
功率为1千瓦的电器使用1小时所消耗的电能就是1度电。燃煤发出1度电，大约消耗309克标准煤，排放大约844克二氧化碳、600克废水、0.6克烟尘等污染物。所以，世界各国都强调节约用电。
节能灯的发光效率大约是白炽灯的10倍左右。
新知讲解
三
探索
探寻解决方案
2.开发新能源。
目前人们使用的能源，有些是可再生的，有些是不可再生的。不可再生能源如最常见的化石燃料（石油、煤和天然气），终有用尽的一天。可再生能源是指太阳能、风能、地热能、海洋能等非化石能源形式。
新知讲解
三
探索
探寻解决方案
2.开发新能源。
（1）太阳能。太阳能是一种可再生能源。是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。比如太阳灶、太阳能热水器、太阳能电池板等。
（2）风能。风能是空气流动所产生的动能。风能资源的总储量非常巨大，一年中技术可开发的能量约为5.3~13千瓦时。风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。比如风力发电、风力提水、风力助航、风力发热。
（3）核能。核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量。核能可通过三种核反应之一释放：核裂变、核聚变和核衰变。目前，以核能发电为主要应用。
新知讲解
三
探索
探寻解决方案
2.开发新能源。
（4）地热能。地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，通过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5千米的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法就是直接取用这些热源，并抽取其能量。比如地热发电、地热供暖、地热务农。
（5）海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中。海洋能的利用是指利用一定的方法、设备把各种海洋能转换成电能或其他可利用形式的能。由于海洋能具有可再生性和不污染环境等优点，因此是一种亟待开发的具有战略意义的新能源。比如潮汐发电。
科学零距离
新能源
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能和海洋能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
新知讲解
四
探索
为了节约能源，说说我们能够做些什么
●夏季空调温度再调高1℃。
●在大部分时间里使用电风扇的中低档。
●随手关灯。
●用自行车、步行或乘坐公交车代替自驾车出行。
●不用电器时要切断或关掉电源。
●开启空调时关好门窗。
●购买电器选择低耗节能产品。
●调整火苗的燃烧范围，使其不超过锅底外缘，取得最佳加热效果。
●建议家里使用新能源。
新知讲解
四
探索
为了节约能源，说说我们能够做些什么
节约能源可以从以下四个方面做起：
1.节约电能。注意随手关灯，可以使用高效节能灯泡。不用电器时要切断或关掉电源，冰箱由让它处于无霜状态。夏季天气不算十分炎热时，最好用扇子或电风扇代替空调。
2.节约水资源。许多废水都可以循环使用。洗脸、洗手、洗菜、洗澡的水都可以收集起来擦地板、冲马桶、浇花等。淘米水则是很好的去污剂，可以用来洗碗筷等。
3.节约用纸。纸张的循环再利用，可以减少砍伐树木。据统计，回收一吨废纸能产生800千克的再生纸，可以少砍17棵大树。节约用纸就是保护森林资源，保护环境。
4.减少废气排放。交通废气和工业废气是生活废气的主要来源。我们出门尽量乘坐公共汽车或出租车，还可以骑自行车，尽量少乘坐私家车。工厂里的燃烧垃圾、生产商品而产生的废气要经过加工和过滤，再排放出来就可以减少污染。
合作探究
研讨
可以怎样通过科学、合理地安排生活达到节能减排的目的？
以“有效、合理地利用能源”为标准，从衣、食、住、行等方面说一说，可以怎样通过科学、合理地安排生活达到节能减排的目的？
1.衣
（1）穿衣方面：少买不必要的衣服。
（2）洗衣方面：
每月手洗一次衣服，每次少用15克洗衣粉。
2.食
（1）节约粮食，避免浪费。
（2）少使用一次性餐具。
3.住
注意随手关灯，使用高效节能灯泡。尽量节约厨房里的能源。洗手、洗衣服、洗菜的水可以收集起来擦地或冲马桶……
4.行
目的地较近时，骑自行车出行最经济实惠；行李不大时，公共汽车是最好的选择；如果方便，可以与好友拼车，省油省钱更省心。
科学零距离
地球一小时
地球一小时是世界自然基金会应对全球气候变化所提出的一项全球性节能活动，提倡于每年三月最后一个星期六的当地时间晚上20：30，家庭及商界用户关上不必要的电灯及耗电产品一小时，以此来证明他们对应对气候变化行动的支持。过量二氧化碳排放导致的气候变化目前已经极大威胁到地球上人类的生存。只有通过改变全球民众对于二氧化碳排放的态度，才能减轻这一威胁对世界造成的影响。
课堂练习
判断题
1、石油被誉为“工业的血液”，是一种重要的资源，它是取之不尽、用之不竭的。（ ）
2、1度电是指功率为1千瓦的电器使用1小时所消耗的电能。（ ）
×
√
课堂练习
选择题
1、关于“温室效应”，下列说法中错误的是（ ）。
A.温室效应与人类过度使用化石能源有关
B.大气中二氧化碳的含量大大增多导致“温室效应”
C.“温室效应”会导致全球变冷
C
课堂练习
选择题
2、某小组在做“模拟温室效应”的实验，设计与记录正确的是（ ）。
A.取两支型号相同的温度计，分别放在有阳光和阴凉的位置
B.取两支型号相同的温度计，一支装到密封袋里与另一支同时放在阳光下
C.实验的结果是装在密封袋里的温度计温度较低
B
课堂小结
通过本课的学习你有哪些收获？
板书设计
合理利用能源
电能的来源
解决方案
能源问题
本课思维导图
节约能源
水电
开放新能源
火力发电占大部分
产生污染
能源即将枯竭
我们的做法
合理使用空调
随手关灯
减少私家车出行
……
解决方案
温室效应
火电
太阳能
风电
核能
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