人教版 初中物理 九年级全册 22.4 能源与可持续发展 教案（2022新课标）

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第二十二章 能源与可持续发展
22.4 能源与可持续发展
教学目标：
1.物理观念：
（1）知道能量的转化和转移有一定的方向性。
（2）了解我国和世界的能源状况和能源消耗的趋势。
（3）了解未来理想能源的特征。
2.科学思维：
能用辩证的观点来看待资源利用与环境保护的关系。
3.科学探究：
（1） 认识能源的利用对环境的影响
（2）了解太阳能、风能、氢能等能源的开发对可持续发展的意义。
4.科学态度与责任：
认识伴随大量能源消耗所产生的环境问题，对于能源的开发和利用有可持续发展的意识。
教学重点：了解世界和我国的能源状况。
教学难点：知道能量转化和转移的方向性。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。
西藏，地势高，太阳光的透明度也好，太阳辐射总量最高值达921kJ／cm2·a，居世界第二位，其中拉萨是世界著名的阳光城。
青藏高原，格尔木发电站是世界上最大的太阳能光伏发电项目，每天发电24小时可以供一个中等规模城市用电一年？
光伏发电站，是目前技术成熟的新能源发电项目，光伏发电的优势就是可以无限使用太阳能。
内蒙古东部地区有着丰富风能资源建设的千万千瓦级风电基地，是国内最大的风力发电场，人口稀少且土地开阔，保障地区的电源供应，还有利于国内进行低碳经济的转型。
氢能源，是公认的清洁能源，优势很多，一是能量密度高，氢气热值大约是石油的3倍；二是零污染，产物只有水，水可以再次分解氢；三是储量丰富，可从海水中开发。
根据中国煤炭工业协会数据，2021年我国氢气产能约4000万吨/年，产量3300万吨，产量同比增长32%，达到工业氢气质量标准的约1200万吨，我国已经成为世界第一产氢大国。目前，我国主要以煤制氢、工业副产氢为主，煤制氢技术成熟，制氢工艺体系和产业链条相对完整，各制氢技术占比分别为：煤制氢63.6%，天然气制氢13.8%，工业副产制氢21.2%，电解水1% 。
二、新课讲授，师生互动
（一）能量转移和能量转化的方向性
既然能量是守恒的，为什么我们还常说要节约能源呢？
我们知道，在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使热量从低温物体流向高温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。
同样，汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能自动地用来驱动汽车。
可见，涉及热现象的能量转化过程是有方向性、不可逆的，消耗掉的内能不能被收集起来再利用。实际上，能量的转化、能量的转移，都是有方向性的，人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些不能。能量的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，需要节约能源。
（二）能源消耗对环境的影响
人类在消耗各种能源时不可避免会对环境造成影响。例如，化石能源产生的大量内能，其中相当一部分没有被利用，从而造成了热污染。汽车尾气就是造成城市热岛效应的罪魁祸首之一。不仅如此，由于现代生活中化石能源的广泛应用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，也大大加剧了地球的温室效应。
除了二氧化碳以外，作为热机燃料的煤、石油、天然气等燃料往往也含有杂质，致使燃料生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃烧的高温还会促使氮氧化物的生成，燃料不完全燃烧能产生粉尘和一氧化碳。产生的酸性气体最终会形成酸雨，可致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件造成危害。全世界因使用煤、石油等燃料，每年排入大气的有害物质达几亿吨之多。这些烟尘废气排放到大气，污染了大气。
一座1.0×107kW的燃煤电厂，每年燃煤约13.5×106t，向大气排放二氧化碳、二氧化硫、微尘及其他致病的有害物质可达1.09×106t 。
想想议议
在耗用各种能源时，对环境是否会造成破坏呢？在下表中，用“√”表示大量耗用该类能源会对环境有明显破坏，用“×”表示对环境不会造成明显破坏。
石油和天然气 煤 水力发电 核能 柴薪
空气污染
废物
有害辐射
水土流失和沙漠化
保护环境，控制和消除大气污染，已经成为当前世界需要解决的重要课题。我们既要有效利用能源，又要很好地控制和消除污染。总之，人类不应当无限制地向大自然索取，我们必须在提升物质文明的同时，保持与自然、环境的和谐与平衡。
（三）能源与可持续发展
能源的利用要考虑可持续发展，既要满足当代人的需要，又要考虑后人的需求。一方面，应该提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏；另一方面，则需要发展新的理想能源。
化石能源、核能等能源会越用越少，不能再短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源。由于全世界能源消耗逐年上涨，这些不可再生能源会在不太长的时间内消耗殆尽。
未来理想能源能够大规模替代石油、煤炭和天然气等化石能源，首先必须丰富，可以保证长期使用。像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到，所以我们把它们称为可再生能源。可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。
除此之外，未来理想能源必须满足以下几个条件：必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。秉承可持续发展的思想，开发和探索各种新能源是人类未来进一步发展所要解决的重要课题。
想想议议，
你认为风能、太阳能、核能以及你所想到的可能的能源，哪些有可能成为未来的理想能源，为什么？
我国的人造太阳，创造了世界纪录超过了1亿摄氏度，达到了1.2亿摄氏度。并且在1.6亿摄氏度20秒等离子运行。可控核聚变一旦成功，人类将进入下一个科技纪元。让聚变电站用几千年，氘和氚在地球上的储备也是足量的，人类真正可以摆脱能源束缚。
潮汐能发电：在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐。是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。
潮汐能是一种不消耗燃料、没有污染、不受洪水或枯水影响、用之不竭的再生能源。中国早在20世纪50年代就已开始利用潮汐能，在这一方面是世界上起步较早的国家。
地热能发电：利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。
我国利于发电的高温地热资源，主要分布在滇、藏、川西和台湾 。据估计，喜马拉雅山地带高温地热有255处 5800MW。
三、总结反思，超越自我
1. 能量转移和能量的转化的方向性。涉及热现象的能量转化过程有方向性、不可逆，消耗的内能不能收集起来再利用。
2.化石能源产生的内能，没有被利用的造成了热污染。汽车尾气、烟尘废气污染了大气。
3.化石能源、核能等是不可再生能源。风能、水能、太阳能等是可再生能源。理想能源必须足够便宜；技术必须成熟；必须足够安全、清洁。
四、板书设计，整合提升
1. 能量转移和能量的转化的方向性。涉及热现象的能量转化过程有方向性、不可逆，消耗的内能不能收集起来再利用。
2.化石能源产生的内能，没有被利用的造成了热污染。汽车尾气、烟尘废气污染了大气。
3.化石能源、核能等是不可再生能源。风能、水能、太阳能等是可再生能源。理想能源必须足够便宜；技术必须成熟；必须足够安全、清洁。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 在热传递过程中，热量只能自发从高温物体转移到低温物体
B. 汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能
C. 涉及热现象的能量转化过程是有方向性、不可逆的
D. 消耗掉的内能可以被收集起来再利用
2．下列说法不正确的是（ ）
A.人类在耗用各种能源时，会对环境造成影响
B.化石能源产生大量内能，其中相当一部分没有利用，造成热污染
C.燃料燃烧产生大量的二氧化碳，不会加剧地球的温室效应
D.汽车尾气是造成城市热岛效应的罪魁祸首
3．关于能源与可持续发展，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，所以不需要节约能源
4．在煤炭、石油、天然气和太阳能中属于可再生的能源的是（ ）
A.煤炭
B.石油
C.天然气
D.太阳能
5．在水能、风能、核能和太阳能中属于不可再生的能源的是（ ）
A.水能
B.风能
C.核能
D.太阳能
参考答案1.D；2.C；3.B；4.D；5.C。
六、作业：P181.T2
课外作业P181.T1、T3、T4、T5 。
教学反思：
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