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第二十二章 能源与可持续发展
第4节 能源与可持续发展
第4节 能源与可持续发展
课题
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 本节内容由“能量转移和转化的方向性”“能源消耗对环境的影响”和“能源与可持续发展”三部分构成。本节内容较少，主要介绍了人们是在能量转移和转化过程中利用能量的，以及能源消耗对环境的影响。不可再生能源储量有限，不能满足不断增长的能量需求。因此，秉承可持续发展的思想，开发和探索未来的理想能源是人类进一步发展所需要解决的重要课题。
2.学习者分析 学生经过两年的物理知识学习，已有能源相关的储备知识，对于能源的利用有一定的兴趣。现在大部分学生家庭情况优越，缺乏节约意识，缺乏“艰苦朴素”精神，对于能源的紧缺认识不足，特别是对如何节约能源以及能源对环境的危害认识不够深刻。
3.学习目标确定 1.通过实例，了解能源消耗的趋势及其对环境的影响。 2.通过收集信息、阅读材料，从可持续发展的角度分析能源，资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法，培养收集信息、处理信息、合作交流的能力 3.通过了解能源消耗对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，增强节能意识和环保意识，并在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。
4.学习评价设计 学习评价自我评价表项目评价内容掌握情况很好一般不好科学知识1了解能源的基本概念、分类及利用现状。掌握可持续发展的基本理念，理解能源与可持续发展的关系。学科能力通过资料搜集、分析讨论，了解能源问题的重要性和紧迫性。通过案例分析和实验探究，理解能源利用对环境的影响及改进措施。科学态度培养合作精神和创新意识，提倡可持续发展的生活方式。小组评价表评价内容得分标准成员一成员二成员 三团队精神5分：能高效分工合作完成任务 3分：重大问题能有效沟通 1分：各自独立，不能完成任务实施能力5分：能准确设计详细的实验过程和所用实验道具。 3分：能设计出大概方框架，但不够准确和详细。 1分：不能设计出任何过程和方案。结果展示能力5分：小组完成任务并解答正确。 3分：小组 任务，但解答部分正确，部分错误。 1分：小组完成任务，但解答全部不正确。总分
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：创设情境
温故知新：能量守恒定律的内容是什么？ 提问：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。 可见，为了社会的可持续发展我们每个人都应当节约能源。 学生回忆，并回答：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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。 学生思考并回答：电能用完了就没了，还要重新发电。 通过回忆旧知引出新知，在学生已经知识的基础上提问，激发学生调用已有知识解答新问题；同时，引入新课题。
任务二：能量转移和能量转化的方向性
人们利用能量的过程实际上就是能量转移和转化的过程，例如生火燃烧，就是把燃料的化学能转化为内能，再通过热传递即能量的转移，使食物变熟。 你能从日常生活中找到哪些能量转移和转化的实例？ 针对学生的举例，提出问题：这些能量能自动反过来转移和转化吗？ 在能量转移和转化中具有方向性，虽然自然界中能量的总量保持不变，但并非所有的能量都可以被利用。 思考：以下现象可能会出现吗？为什么？ 例1：坐在房间内，房间里均匀地充满空气。突然，这些空气自行聚拢在某一角落，使你窒息。 例2：一杯水的内能突然集中在这杯水的上层，从而使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结成了冰。 由此，你得出什么结论？ 总结：我们在利用能量时总会有一部分能量转化成内能散失到环境中，这些能量虽然还在自然界，但无法自动转化为其他形式的能量，很难或无法再利用。即经转化后，可利用的能量只会减少，能源危机依然会存在。 学生观看实例，思考并举例生活中见到的能量转移和转化的实例，如：用暖气取暖，内能从暖气中的热水转移到室内空气。 学生思考、讨论日常生活中的实例，如汽车制动，汽车的动能转化为轮胎、地面和空气的内能。 学生思考、讨论。 学生讨论这两个实例，从能量转化和转移的方向性来分析是否可能出现例子中的现象。 学生从实例分析中，尝试总结得出的结论。 引导学生联系生活实际举例，培养学生利用物理知识解释实例的能力。 通过提问，循序渐进地引导学生思考，一步步地明确能量转移和转化具有方向性。 学生可以根据实例理解能量转移和转化的方向性。 通过对实例的分析，认识到能量转化和转移中总量保持不变，但可利用的在不断减少，能源危机仍然是存在的。 培养学生的总结能力。
任务三：能源消耗对环境的影响
展示被酸雨腐蚀的建筑物、沙漠，被污染的河水等图片。人类在使用各种能源时，不可避免地对环境造成影响。提问：说一说能源消耗会对环境造成哪些影响，产生哪些危害？ 总结：能源消耗对环境的影响，主要体现在以下几个方面： （1）热污染 （2）大气污染 （3）温室效应 （4）生态破坏 （5）有害辐射 （6）废物污染 想想议议：在消耗各种能源时，对环境造成怎样的破坏呢？（用“√”表示大量消耗能源对环境会有明显的破坏，用“×”表示对环境不会造成明显的破坏。） 利用能源，你有哪些建议？ 总结：在人类使用能源的同时要注意环境的保护，保持与自然、环境的和谐与平衡。 学生阅读课本第178~179页《能源消耗对环境的影响》，讨论交流、并回答能源消耗对环境有哪些影响。如：（1）大量使用石油、煤炭造成空气，污染并产生各种废料 （2）在使用木柴等加剧对树木的砍伐，会导致水土流失和沙漠化。 学生进行交流回答，相互补充。 学生阅读想想议议，分组协作，完成表格的填写。 学生思考、讨论，并尝试回答问题。 培养学生观察思考、自学能力、合作学习的能力。 对于能源消耗对环境的影响，可让学生进行交流回答，相互补充。不仅培养了学生的分析能力、协作能力，还能锻炼学生的语言表达能力。 通过引导学生完成表格，直观对比消耗各种能源对环境造成的破坏，帮助学生深刻理解感受能源消耗对环境的影响。 学生反思，增强保护环境、人自然和谐共处的意识。
任务四：能源与可持续发展
人类社会的发展离不开能源，请你说说现阶段我们使用的能源有哪些？ 这些能源大都来自自然界，其中有哪些是可能从自然界内源源不断地获得，哪些是现阶段使用，但短期内不能从自然界得到补充？ 能源可以分为可再生能源和不可再生能源。像化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，这些是不可再生能源；像风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到，这些是可再生能源。 展示当今世界能源的储备及使用情况的资料。提问：阅读资料，讨论你对现阶段能源使用及结构有什么看法？ 按照现阶段的能源消耗，不可再生能源将消耗殆尽，在能源的利用上要坚持可持续发展，你对可持续发展有什么看法？ 从能源的使用上，要依靠科技进步改变能源结构、开发和推广清洁的可再生能源、提高能源的利用效率、减少环境污染。 你能说出一些新能源吗？ 开发的新能源需要满足什么条件呢？ 学生思考、举例：煤、石油、天然气、风能、水能、核能、太阳能、电能等。 学生了解可再生能源和不可再生能源，并进行分类。 学生思考、讨论，并交流总结：不可再生能源资源有限，开采情况下乐观，且污染严重，因此必须开发新能源。 学生讨论交流，能源的可持续发展，并不是要求不使用能源，是既要考虑当前发展需要，又要考虑未来发展需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。 学生思考讨论新能源，如风能、水能、太阳能等。 学生讨论新能源的条件，并归纳总结： （1）必须足够丰富，可以保证长期使用； （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，以保证不会严重影响环境。 根据能源是否可再生，对能源进行分类。培养学生总结能力、应用分类能力。 通过对不可再生能源的分析，增强学生环境保护的意识。 通过提问引导学生思考、讨论，从而利用辩证的方法来看待能源的可持续发展。 培养学生的分析能力、总结归纳能力。
任务五：总结反思
通过本节课的学习，你学到了什么？你还有什么问题？ 归纳本课所学 培养学生总结归纳的能力。
6.板书设计 第4节 能源与可持续发展 1.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 2.能源消耗对环境的影响 （1）温室效应 （2）热岛效应 （3）酸雨 （4）保护环境 3.能源与可持续发展 （1）不可再生能源 （2）可再生能源
7.作业与拓展学习设计 1.下面有关能量转移和转化的说法正确的是（ A ） A.热量只能自发地从高温物体转移到低温物体 B.热量只能自发地从内能大的物体向内能小的物体转移 C.能量的释放在任何时候都是有益的 D.由能量守恒定律可知，任何能源所释放的能量都可以完全有效地利用 2. 人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。对于能量和能源，下列说法中正确的是（ B ） A.现代生活离不开电，电力是一次能源 B.提高能量转化效率是“节能减排的重要措施之一 C.新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值 D.能量既不能创造，也不会消灭，所以不用节约能源 3.我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（ A ） A.做功过程实质是能量的转化或转移过程 B.能量转化具有方向性，所以能量不守恒 C.核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D.煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
8.特色学习资源分析、技术手段应用说明 多媒体；实验器材：电能表、温度计、热水壶等。
9.教学反思与改进 让参与讨论能量在转移和转化过程中具有方向性可帮助学生认识节约能源和提高能源利用效率的必要性，以及科技进步的重要性，培养学生节约能源的意识，激发为社会服务而堂屋科学知识的热情，从而达到情感态度价值观教育的目标。
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物理九年级大单元整体教学设计
第二十二章 《能源与可持续发展》
本章内容分析
能量是物理学中一个非常重要的概念，它既是新课程内容标准的主题之一，也作为主线之一，贯穿在整套物理教科书当中。本章在前面学过的各种有关能量的知识基础之上，对能源知识作了常识性的介绍，对能源概念进行了简单的回顾和总结。
本章内容由能源的发展历史引入，首先介绍人类利用能源的历程，之后通过展望21世纪的能源发展趋势引出核能和太阳能等新型能源，最后结合能量的转化与转移有一定的方向性和能源的大量使用给人类带来的环境问题，进一步引导学生思考能够在未来使用的理想能源，注意进行世界观、价值观的教育，特别是使学生了解和接受能源与可持续发展的观念。
本章课标要求
3.5能量守恒
3.5.3列举能量的转化和转移具有方向性的实例。
3.6能量与可持续发展
3.6.1列举常见的不可再生能源和可再生能源。
3.6.2知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。
3.6.3从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。
本章核心素养
物理观念：1.了解：信息传播的发展过程，初步了解电话是怎样把信息传递到远方的；电话交换机的作用；模拟通信和数字通信的基本区别：电磁波的特点及应用；描述电磁波的物理量，以及电磁波的传播特点：无线电广播的大致工作过程；声音，图像信号的产生传播和接收过程；微波通信的特点；卫星通信的特点；光纤通信的原理和优点。
2.理解：移动电话的工作原理和特点；网络通信的组成和通信形式。
3.知道：电磁波，电磁波的产生和传播；电磁波的波谱。
物理思维：通过探究过程，进一步体会科学探究方法。
科学探究：培养学生的观察、思考、分析、讨论、总结、归纳的能力。
科学态度与责任：通过了解能源消耗对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，增强节能意识和环保意识，并在个人所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。有将科学服务于人类的意识，有理想、有抱负、热爱祖国，有振兴中华的使命感和责任感。
单元教学目标
（一）内容目标
1、能识别各种能源、会区分一次能源和二次能源并能说出特点；会区分不可再生能源与可再生能源并了解其特点。
2、通过学习了解核能、裂变、聚变，知道核能的优点和可能带来的问题。
3、知道太阳能的特点，大致了解太阳能的利用方式。
4、通过生活实例了解能量转化技术给人类带来的便利，初步了解能量转移和转化的方向性，不可逆性。
5、通过资料阅读了解世界和我国的能源状况，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
（二）学业目标
1、通过收集信息、阅读资料、相互交流，判断能源与人类生存和社会发展的说法是否正确，判断核能、太阳能与我们的生活有关的等等说法是否正确。
2、从可持续发展角度分析能源、资源及日常诸多现象，提出自己的观点及其可行的做法。
3、从能源问题到能源科学引发学生的学习兴趣和学习欲望。
4、从核能利用问题初步认识科学及相关技术对于人类生活的影响具有两面性。
五、教学重点：
核能的优点和可能带来的问题、能量转移与能量转化的方向性、世界和我国的能源状况。
六、教学难点：
裂变和聚变的概念、能量转移与能量转化的方向性。
七、学情分析，教学建议：
学生从学习物理开始就接触光能、热能，到学习电能时就涉及了电能与其他形式能的相互转化问题，后来又逐渐学习了动能、势能、机械能、内能及它们之间的相互转化，学习了能的转化与守恒定律。能源是提供能量的物质，与能量是密不可分的，学生对各种能量的了解与学习，为本章的学习奠定了基础。
节能环保是当今社会发展的主题，也是学生日常生活中经常接触的话题，这也会激发学生的学习兴趣。核电站、核武器等内容也是学生的兴趣点，太阳能热水器已经走进千家万户，太阳能电池、太阳能路灯也是学生心存疑惑、乐于探究的问题，但本章知识的综合性和抽象性也会给学生的学习带来一定的困难。
本章的重点内容是原子能、核能以及能量的转化和转移。虽然学生对太阳能很熟，但是没有原子核和核能为基础理解起来是有困难的。因此本章应该重视核能、太阳能这两节内容的教学。教学中要尽量关注学生对于能量转移和转化事实的积累和认识，尽量让学生参与以获得一些规律性知识和结合社会发展的深层次思考。
八、本章活动主题：
节能环保案例: 全球领先的可持续发展成功故事
在全球范围内，越来越多的组织和社区正在采取积极的措施，通过节能和环保项目，为可持续发展树立了典范。这些案例不仅在减少碳排放和资源浪费方面取得了显著的成功，还为未来提供了可行的模式和启发。本文将深入探讨全球领先的可持续发展成功案例，以了解它们的关键特点和对可持续发展的重要影响。
案例一：丹麦的风能革命
关键特点：
-可再生能源投资：丹麦大规模投资于风能，成为风能技术的领先者。风力涡轮机占据丹麦电力生产的相当大比例。
-绿色政策支持：政府通过激励政策和补贴，推动了可再生能源的发展，鼓励绿色能源投资。
-能源出口：丹麦的风能产业不仅满足国内需求，还出口多余的电力，为国家带来经济利益。
影响：
-丹麦的风能革命为可再生能源的全球发展树立了榜样，促使其他国家采取类似的措施。
-减少化石燃料的使用，降低了碳排放，有助于减缓气候变化。
案例二：新加坡的城市绿化计划
关键特点：
- 城市绿化：新加坡通过在城市内引入大量绿色空间、公园和垂直绿化，改善了城市环境。
- 水资源管理：新加坡实施了创新的水资源管理计划，包括雨水收集和废水处理再利用。
- 可持续城市规划：城市规划中融入了可持续性原则，例如提供便捷的公共交通和鼓励低碳出行。
影响：
- 新加坡的城市绿化计划提高了居民的生活质量，改善了城市环境。
- 为其他城市提供了可行的城市可持续发展模式，特别是在水资源管理方面。
案例三：斯堪的纳维亚国家的垃圾循环经济
关键特点：
- 垃圾循环：斯堪的纳维亚国家（如瑞典和挪威）采用了高度发达的垃圾循环系统，将废物转化为能源和有用的产品。
- 能源回收：垃圾焚烧厂和生物气化设施将废物转化为电力和热能，减少了对化石燃料的依赖。
- 废物减少：通过回收和可持续消费倡议，这些国家减少了废物的产生。
影响：
- 垃圾循环经济模式提高了资源利用率，减少了废物填埋和焚烧，降低了环境负担。
- 这一模式已经被其他国家采纳，以减少废物生成和提高资源利用率。
案例四：中国的绿色超级城市深圳
关键特点：
- 可持续城市规划：深圳将可持续发展融入城市规划，鼓励低碳出行、建设绿色建筑和保护生态系统。
- 绿色科技创新：深圳成为绿色科技和可再生能源技术的创新中心，支持可持续能源项目。
- 社区参与：政府积极鼓励社区参与绿色倡议，推动绿色生活方式。
影响：
- 深圳的可持续城市规划和创新对中国和全球城市提供了可行的示范。
- 为城市的可持续发展树立了榜样，鼓励其他城市采取类似的可持续发展措施。
结论
全球范围内的节能环保案例展示了可持续发展的多样性和创新性。这些案例不仅在减少碳排放、资源利用率提高、环境改善等方面取得了重大成功，还为其他地区和国家提供了可行的模式和启发，加速了全球可持续发展的进程。
九、教学过程性评价细目设计
学习任务 能源 核能 太阳能 能源与可持续发展
优秀 1.熟知人类不同时期使用的主要能源及人类使用主要能源的发展历程； 2.结合实例，掌握能源与人类生存和社会发展的关系； 3.知道一次能源、二次能源及其特点。 1.知道原子、原子核结构： 2.熟知获取核能的两个途径----重核裂变、轻核聚变； 3.知道核裂变和核聚变的特点； 4.知道人类利用核能的现状。 1.知道太阳能的特点； 2.知道人类利用太阳能的过程； 3.知道太阳能的应用。 1.熟知能量的转化和转移有一定的方向性； 2.知道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； 3.知道可再生能源与不可再生能源，并能正确区分； 4.知道未来理想能源的特征。
良好 1.知道人类不同时期使用的主要能源及人类使用主要能源的发展历程； 2.结合实例，理解能源与人类生存和社会发展的关系： 3.常识性了解什么是一次能源、二次能源及其特点。 1.了解原子、原子核结构： 2.知道获取核能的两个途径一重核裂变、轻核聚变： 3.了解核裂变和核聚变的特点； 4.了解人类利用核能的现状。 1.认识太阳能的特点： 2.认识人类利用太阳能的过程； 3.了解太阳能的应用。 1.知道能量的转化和转移有一定的方向性； 2.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： 3.认识可再生能源与不可再生能源，并能正确区分； 4.了解未来理想能源的特征。
合格 1.了解人类不同时期使用的主要能源及人类使用主要能源的发展历程； 2.结合实例，了解能源与人类生存和社会发展的关系： 3.常识性了解什么是一次能源、二次能源及其特点。 1.了解原子、原子核结构： 2.了解获取核能的两个途径一重核裂变、轻核聚变： 3.初步了解核裂变和核聚变的特点； 4.初步了解人类利用核能的现状。 1.初步认识太阳能的特点： 2.初步认识人类利用太阳能的过程； 3.初步了解太阳能的应用。 1.了解能量的转化和转移有一定的方向性； 2.初步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： 3.初步认识可再生能源与不可再生能源，并能正确区分； 4.初步了解未来理想能源的特征。
十、教学流程图（思维导图展现整个整体单元教学的思路及课时安排）
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