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第二十二章 能源与可持续发展
第3节 太阳能
第3节 太阳能
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 地球上（除核能、地热能和潮汐能以外）的能量主要来自太阳，太阳每年辐射到地球上的能量比目前每年人类消耗的总能量大一万多倍，可见太阳能的利用有巨大潜能。太阳能分布广、获取方便、无污染，是人类未来的理想能源之一。 本节内容由太阳一一巨大的“核能火炉”“太阳是人类能源的宝库”和“太阳能的利用”三部分构成。人类直接利用太阳能有两种方式：太阳能集热器把太阳能转化为内能，太阳能电池把太阳能转化为电能。其中教学重点是让学生正确认识太阳能的来源极其巨大的应用前景。
2.学习者分析 现在学生家里基本上都装有太阳能热水器，还有上节课学习了核裂变和核聚变这些都是为本节课奠定了基础，同时九年级学生已经能熟练运用电脑查询相关知识，对这些科普知识很感兴趣。建议从能量转化角度引导学生理解人类间接和直接利用太阳能的发展过程，并让学生通过“想想做做”的课前小实验和搜集生产生活中利用太阳能的实例，感受太阳能的应用前景，培养学生节能环保意识和可持续发展的科学理念。
3.学习目标确定 1.通过初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源的宝库。 2.通过了解太阳能的利用方式，知道太阳能的利用之一是光电转化，把光能转化为电能。 3.通过实验，了解太阳能在使用过程中不会产生废气、废液等污染物，是一种绿色能源。
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了解太阳能的基本概念、特点及其在日常生活中的应用。2理解太阳能的转换原理，包括光热转换和光电转换。3掌握太阳能设备的基本结构和工作原理，如太阳能热水器、太阳能电池等。学科能力通过观察、实验和讨论，探究太阳能的利用方式和转换效率，培养分析问题和解决问题的能力，以及科学探究的精神。科学态度认识到太阳能在解决能源问题中的重要作用，以及其在环保和可持续发展中的价值。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
展示“动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳”的图片。 你是否了解太阳？巨大的太阳能是怎么产生的呢？人类是怎样利用太阳能的呢？ 许多家庭中都安装了太阳能热水器，它方便、节能、高效，深受人们的青睐它是怎么样工作的？你见过太阳能汽车吗？ 为了节约能源保护环境，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。我们今天就来学习太阳能，了解我们现在是如何利用太阳能的。 学生观看图片及资料，了解多彩的地球上变幻的色彩、动植物的生长，利用的能源等都离不开太阳，太阳对地球及人类极其重要，人类使用的很多能量都来自太阳，了解太阳能很有必要。 通过日常生活举例，引导学生体会：动植物的生长，人类的活动都无法离开阳光。
任务二：太阳——巨大的“核能火炉”
展示太阳的图片，组织学生自主学习：阅读课本174页并回答以下问题： （1）太阳的结构是怎样的？ （2）太阳为什么是一个巨大的“核能火炉”，是哪一种形式的核能？ （3）太阳能是以怎样的方式向外传递的？ （4）太阳的“核能火炉”，永无止境地“燃烧”下去吗？ 总结： ①太阳距地球约1．5亿千米； ②太阳的直径约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，它的质量约是地球的33万倍； ③太阳表面的温度约6000摄氏度，内核的温度高达1500万摄氏度； ④在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能使太阳核心释放的巨大核能向外扩散，传送到太阳表面，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射，太阳像一个巨大的“核能火炉”，它已经燃烧了近50亿年，它还能再燃烧约50亿年。 学生自学课本，并思考、讨论，回答问题： （1）太阳的结构：由太阳大气、对流层、辐射层、太阳核心。 （2）太阳能的产生：氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。 （3）太阳能的传递：大部分太阳能以热和光的形式向四辐射。 （4）太阳“寿命”：至今稳定地“燃烧”近50亿年，而且还能持续“燃烧”50亿年。 学生认真聆听总结的内容。 通过引导学生自学，大致了解太阳的结构，明确太阳的能量来源于内部能量发生的核聚变。同时，也培养了学生自学能力，总结归纳能力和语言表达能力。 通过教师总结，归纳太阳的特点，帮助学生形成、内化完整的太阳的概念。
任务三： 太阳是人类能源的宝库
组织学生阅读课本175页。完成任务： （1）以小组合作形式进行知识的整合统一，并概括化石能源是怎么形成的？ （2）结合课本图22.3-4，说明太阳辐射到地球上的能量的利用、转化和守恒情况。 总结能量的转化过程： 学生结合图片和课本，小组合作讨论、概括化石能源的形成过程。 学生观察图片，小组探究讨论，并回答。 学生观察能量的转化过程的知识导图，完善小组的答案。 锻炼学生小组合作与分析概括能力，发散学生的探究性思维。通过引导学生回答问题，适当点拨，以拓展学生思维，拓宽学生知识面，调动学生的学习积极性。同时，帮助学生理解内化化石能源的形成过程以及能量的转化和守恒情况。
任务四：太阳能的利用
地球上的能量大都来源于太阳能。提问：请你列举在生产生活中见过的直接利用太阳能的实例。 展示“太阳能热水器、太阳能汽车、太阳灶、太阳能电池等、太阳能路灯”等利用太阳能的图片。提问：你能从能量转化的角度给它们进行分类吗？ 布置课外实践作业，自制太阳集热器。 组织学生阅读课本，并归纳太阳能的优缺点。 学生思考、讨论，并举例。 学生小组讨论，分类：①把太阳能转化为热能的有：太阳能热水器、太阳灶等；②把太阳能转化为电能的有：太阳能路灯、太阳能汽车、太阳能电池等。 学生课后收集材料器材，自制太阳能集热器， 学生阅读课本，并归纳太阳能的优缺：①优点：能量巨大、获取方便、环保无污染，可再生。②缺点：现阶段太阳能利用率较低，成本较高等。 把物理知识和生活紧密联系起来，引导学生了解太阳能的利用方式，构建物理和生活的桥梁。 通过课后实践，亲身感受太阳能转化为内能的方法、过程。 知道太阳能的优缺点，同时培养学生的自学能力、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3节 太阳能 1.太阳一巨大的“核能火炉 （1）距离 （2）温度 （3）年龄 2.太阳是人类能源的宝库 （1）辐射热量 （2）能量之源 3.太阳能的利用 （1）太阳能的转化 （2）太阳能集热器 （3）太阳能电池
7.作业与拓展学习设计 1.关于太阳能的下列说法中，错误的是（ A ） A.太阳能十分丰富，供应时间长久，目前太阳能的转换效率也很高 B.太阳内部不断地进行核聚变 C.太阳能分布广阔，获取方便，无需开采和运输 D.太阳能安全、清洁，利用太阳能不会对环境造成污染 2.关于能源，下列说法中错误的是（ B ） A.太阳是人类能源的宝库 B.风能、水能是一次能源，太阳能是二次能源 C.地球上的风能、水能、生物质能等都来源于太阳 D.科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类的能源问题 3. 太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是（ A ） A.图甲，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能 B.图乙，太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能 C.图丙，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能 D.图丁，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能
8.特色学习资源分析、技术手段应用说明 多媒体；实验器材：太阳能电池板、小型太阳能热水器模型、灯泡、电流表、电压表等；太阳能利用效率对比图表。
9.教学反思与改进 课堂是有限的，同学们可以继续上网查询更多关于太阳、太阳能的知识。近三四十年以来，能源消耗迅速增长，人类已经认识到了能源危机，这就迫使人类节约能源和开发新能源，而太阳能对于人类来说是取之不尽、用之不竭的清洁能源，是人类有待进一步开发的新能源之一，通过这节课，我们了解了太阳、了解了太阳能、了解了人类对于太阳能的利用，希望将来同学们能为开发太阳能做出贡献。
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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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