22.4 能源与可持续发展 教案 2023－2024学年初中物理人教版九年级全一册

22.4能源与可持续发展
【学习目标】
了解人类利用能源的发展足迹，知道能量的转移和转化都是有方向性的。
2．了解我国和世界能源消耗的增长状况，认识能源消耗对环境的影响。　
3．知道能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源可持续发展的重要意义
4．认识未来能源的特征。
5.使学生养成将科学服务于人类的习惯，有振兴中华的使命感和责任感。
【教学重难点】
重点：了解科学对人类社会的发展的影响；
难点：学会从可持续发展角度分析能源、资源及日常诸多现象。
【教学方法】
启发诱导法、讨论法、观察对比法。
【教学过程】
新课导入：
回忆：能量的转化和转移守恒定律
能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变。
既然能量是守恒的，为什么我们还要节约用电呢？
原来用电器在工作的时候把电能转化成其他的能量，比如：电灯工作时把电能转化成内能和光能。这些能量有的不是我们需要的，有的不能重复利用，不能再变成供电灯发光的电能了。
由此可见为了社会的可持续发展我们每个人应当节约能源。本节课我们就来学习能源与可持续发展。
新课讲授：
探究点一、能量转移和转化的方向性
活动1：思考与交流讨论：
1.请回忆在热传递的过程中，热量是怎样转移的？
2.冷水能把内能自发地转移给热水吗？
教师总结：在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。
学生回答：1.热量从高温物体转移到低温物体。
2.不能。
活动2：思考与交流讨论：你见过生活中热量从低温物体转移到高温物体的吗？
学生回答：冰箱、空调等
活动3：PPT展示电冰箱，并总结归纳：
在热传递的过程中，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转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。例如电冰箱、空调就需要消耗电能。
活动4：PPT展示行驶的汽车，学生思考与交流讨论：
1.汽车制动时，消耗的动能转化成什么能？
2.这些消耗的能量能不能再自动地被用来驱动汽车？
活动5：引导学生分析：汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。
活动6：火力发电消耗的是煤炭的什么能？得到的是什么能？得到的电还能变成煤炭吗？
活动7：引导学生正确认识我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
总结归纳：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，有些则不能。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
探究点二、能源消耗对环境的影响
活动1：课件展示：大量燃烧煤、石油
提出问题:学生思考与讨论：
燃烧煤的能量转化？
能量有没有完全利用？
有无环境污染？
讨论交流后得出结论：化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，造成了热污染。
活动2：课件展示：汽车尾气
思考与讨论：你看到什么现象，你发现汽车尾气有何危害？
讨论交流后得出结论：汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。燃料燃烧产生的大量二氧化碳，加剧了地球的温室效应。
活动3：课件展示：酸雨、酸性气体
思考与讨论：从图中你能发现什么问题？为什么会这样？
讨论交流后得出结论：除了二氧化碳以外，作为热机燃料的煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃烧时的高温还会促使氮氧化物的生成，燃料的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。
活动4：【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对环境会有明显破坏，用“×”表示对环境不会造成明显破坏。
思考与讨论：针对以上事例，你对能源的利用有什么看法？怎样能更好的利用能源？
讨论交流后得出结论：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。我们既要有效地利用能源，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。
探究点三、能源与可持续发展
活动1：阅读课本相关内容，讨论交流后回答：能源按是否可以再生利用的方式怎么分类？
学生回答：
不可再生能源：煤、石油、天然气、核能等 ；
2.可再生能源：太阳能、水能、电能、沼气等
活动2：
讨论与交流：
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。
讨论交流后得出结论：未来的理想能源必须满足以下几个条件：
1.为可再生能源。
2.必须足够便宜，可以保证多数人用得起。
3.相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用。
4.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。
课堂练习：
1．保护环境、节约能源要从我做起。下面做法正确的是（　　）
A．骑摩托车时要佩戴头盔
B．商贩私自在称盘底下粘上重物
C．在行驶过程从车窗向外抛物
D．将生活垃圾、废电池一起丢弃到垃圾箱
【答案】A
【解析】A.骑摩车时佩戴头盔，可以在人摔倒时有效保护人的头部，使人受到的伤害最小化，所以A正确。
B.商贩使用的秤是利用杠杆的平衡条件来工作的。商贩私自在秤盘底下粘上重物，测量结果与顾客所买货物的实际质量相比，偏大。显然，商贩的这种行为是错误的，所以B错误。
C.抛撒在公路上的垃圾等，需要环卫工人穿越车流去清理，若抛物较大，甚至可能影响其他车辆的行驶安全，显然这种行为是错误的，所以C错误。
D.废电池属于有害垃圾，若同其他垃圾一起被填埋在土地中，可能会导致土地被污染，造成地下水被污染等，显然这种行为是错误的，所以D错误。
故选：A。
2．下列做法不符合“节能减排”这一要求的是（　　）
A．综合利用化石能源
B．推广以氢氧燃料电池为动力的客车
C．在田野里大量焚烧秸秆
D．随手关闭电源开关，关紧水龙头
【答案】C
【解析】A.综合利用石化能源，减少能源的浪费，可以节约能源，符合“节能减排”；
B.推广以氢氧燃料电池为动力的客车，可以减少污染物的排放，符合“节能减排”；
C.大量焚烧桔杆会造成大气污染，不符合“节能减排”；
D.在生活中随手关闭电源开关，关紧水龙头，可以节约很多电能和水资源，符合“节能减排”；
故选：C。
3．“地球需要你：团结起来应对气候变化”。世界自然基金会应对全球气候变化提出了“地球一小时”的倡议，希望人们在每年3月最后一个星期六20：30﹣21：30熄灯一小时。下列应对气候变化的有关做法，不宜提倡的是（　　）
A．提高森林覆盖率
B．开发新能源
C．响应“地球一小时”倡议
D．大量使用煤、石油等化石燃料
【答案】D
【解析】提高森林覆盖率、开发响应“地球一小时”、倡议新能源都是应对气候变化的有利做法，只有大量使用煤、石油等化石燃料不符合题意；
故选：D。
4．下列关于能量转移和转化的方向性的说法不正确的是（　　）
A．在自然界中不是所有的能量都可以利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体自发进行热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会反向
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
【答案】D
【解析】A.在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量，还不能被人类所利用，故A正确；
B.能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造程度的后果将不堪想象，故B正确；
C.热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，说明能量转移具有方向性，故C正确；
D.汽车刹车时，车的动能转化为内能，内能不可以自动地、不引起其它变化地完全转化为机械能，说能量转化具有方向性，故D错误。
故选：D。
5．关于中国科技成果的应用实例所涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　）
A．“复兴号”高铁列车减速进站时动能不变
B．风能发电站利用的风能属于不可再生能源
C．北斗卫星通过超声波向地面传输信息
D．三峡船闸利用连通器原理进行工作
【答案】D
【解析】A.“复兴号”高铁列车减速进站时，质量不变、速度减小，动能减小，故A错误；
B.风能是可以得到补充的，是一种很清洁的可再生能源，故B错误；
C.北斗卫星与地面之间通过电磁波传递信息，故C错误；
D.三峡船闸的上游阀门打开时，上游和闸室构成连通器，下游阀门打开时，下游和闸室构成连通器，故D正确。
故选：D。
课堂小结：
一、基本知识
1．能源的分类
2．能源的开发和利用
二、基本技能：了解可持续发展的必要性
三、基本方法：观察法
作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
能源与可持续发展
一、能量转移和能量转化的方向性
1、与热现象有关的能量的转化和转移具有方向性
2、能源的利用是有条件的
二、能源消耗对环境的影响
1.温室效应
2.热岛效应
3.酸雨
三、能源与可持续发展
1.不可再生能源
2.可再生能源
【课后反思】
在帮助学生分析能源消耗对环境的影响时，通过多媒体播放有关视频，将枯燥的说教变成动态影响呈现给学生，激发学生的学习兴趣。这样会给学生直观视觉效果，留下深刻的印象。让学生参与讨论、交流、发言，增强学生环保意识，建立低碳生活的社会意识和社会责任感。
并且针对目前有煤炭、石油等资源的枯竭而提出的开发理想新能源的构想，鼓励学生根据自己的认识大胆设想未来理想的新能源必须满足的条件，这样不仅活跃了课堂气氛，让学生参与教学，同时，锻炼了学生的创新能力，激发了学生的学习兴趣。使学生认识到能源的开发、合理利用与环保对社会可持续发展具有重要战略意义