21.2跨学科_能源的开发与利用--2025-2026学年沪科2024版物理九年级全册教学同步课件（28页PPT）

21.2跨学科_能源的开发与利用
第二十一章 能源、材料与社会
沪科版2024版物理九年级全册
21.2 跨学科_能源的开发与利用 教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够综合多学科知识，准确阐述常见能源（如化石能源、太阳能、风能、水能、核能等）的形成原理、特点及开发方式。
理解能源开发与利用过程中涉及的物理、化学、地理等学科知识，掌握不同能源在实际应用中的技术原理。
学会分析能源开发与利用对环境、经济、社会等方面产生的影响，并能提出合理的改进建议。
（二）过程与方法目标
通过跨学科案例分析、小组合作探究、实地调研等活动，培养学生整合多学科知识解决实际问题的能力。
引导学生运用科学思维方法，对能源问题进行系统分析，提高学生的逻辑推理、批判性思维和创新能力。
（三）情感态度与价值观目标
增强学生的能源危机意识和环境保护意识，培养学生节约能源、合理利用能源的习惯。
激发学生对能源科学的探索兴趣，让学生体会跨学科知识融合的重要性和应用价值，树立可持续发展观念。
二、教学重难点
（一）教学重点
不同类型能源的特点、开发方式及其应用原理。
能源开发与利用对社会各方面产生的影响及应对措施。
（二）教学难点
综合多学科知识深入理解能源开发与利用过程中的复杂问题。
引导学生从可持续发展的角度，提出创新性的能源开发与利用解决方案。
三、教学方法
案例分析法、小组合作探究法、实地调研法、讨论法、讲授法
四、教学过程
（一）情境导入（5 分钟）
展示一组图片和数据：城市夜晚灯火辉煌的景象、石油钻井平台、风力发电场、太阳能电站，以及全球能源消耗逐年增长的数据图表。
提问引导：“同学们，这些图片展示了我们生活中对能源的大量需求，而不断增长的能源消耗数据也让我们看到能源问题的严峻性。能源的开发与利用涉及物理、化学、地理等多个学科知识，那究竟不同能源是如何开发的？在利用过程中又会带来哪些影响呢？今天就让我们从跨学科的角度来探索能源的开发与利用。”
（二）新课讲授
1. 能源的分类与特点（10 分钟）
理论讲解：
从物理和化学学科角度，介绍能源的分类方式，如按照是否可再生分为可再生能源（太阳能、风能、水能、生物质能等）和不可再生能源（煤炭、石油、天然气等化石能源，核能） ；按照能源的来源分为一次能源（直接从自然界获取的能源，如原煤、原油、太阳能）和二次能源（由一次能源经过加工转换得到的能源，如电能、汽油）。
结合地理知识，讲解不同能源在全球的分布特点，例如煤炭资源在我国北方地区分布较为集中，太阳能在光照充足的沙漠地区资源丰富。
互动活动：
组织学生进行能源分类小游戏，将写有不同能源名称的卡片分发给学生，让学生根据所学知识进行分类，并阐述分类依据，教师进行点评和总结。
2. 常见能源的开发与利用（20 分钟）
化石能源：
形成原理：从化学和地理学科角度，讲解化石能源是古代生物的化石沉积形成的，经历了漫长的地质历史时期。
开发方式：以石油开采为例，结合物理知识介绍钻井技术、油井开采设备的工作原理；讲解煤炭开采的露天开采和地下开采方式及其优缺点。
利用过程：分析化石能源燃烧过程中的化学反应，以及能量转化过程（化学能转化为内能，再转化为机械能或电能），同时介绍燃烧产生的污染物（如二氧化碳、二氧化硫等）对环境造成的影响。
太阳能：
物理原理：讲解太阳能电池板利用光电效应将光能转化为电能的原理，涉及半导体物理知识。
地理应用：结合地理知识，分析不同地区太阳能资源的差异，以及如何根据地理位置和气候条件合理布局太阳能电站。
实际案例：展示国内外大型太阳能电站的建设和运行情况，引导学生讨论太阳能利用的优势（清洁、可再生）和局限性（受天气、昼夜影响大）。
风能：
物理原理：从空气动力学角度，解释风力发电机叶片旋转带动发电机发电的原理，涉及机械能与电能的转化。
地理布局：讲解风能资源的评估方法，以及如何根据地理环境（如地形、风向）选择合适的风力发电场建设地点。
影响分析：组织学生讨论风力发电对生态环境（如鸟类迁徙、土地利用）的影响，以及如何采取措施减少负面影响。
核能：
物理原理：介绍核反应堆中核裂变的原理，以及核能转化为电能的过程（核能→热能→机械能→电能）。
安全问题：从化学和安全工程角度，分析核废料处理的重要性和难度，以及核电站安全防护措施的原理。
争议探讨：引导学生对核能开发与利用的利弊进行辩论，培养学生的批判性思维能力。
3. 能源开发与利用的影响及应对措施（15 分钟）
小组合作探究：
将学生分成小组，分别从环境、经济、社会三个方面，分析能源开发与利用带来的影响。例如，环境组研究能源开发对大气、水、土壤的污染，以及对生态系统的破坏；经济组探讨能源产业对地区经济发展的推动作用和面临的成本问题；社会组分析能源供应对居民生活、就业等方面的影响。
每个小组通过查阅资料、讨论分析，提出相应的应对措施，并制作成 PPT。
小组汇报与交流：
各小组派代表进行汇报，其他小组进行提问和补充，教师进行总结和点评，强调可持续发展理念在能源开发与利用中的重要性。
（三）课堂小结（5 分钟）
与学生一起回顾本节课所学内容，梳理能源开发与利用的跨学科知识要点：能源分类与特点、常见能源的开发利用原理、能源开发利用的影响及应对措施。
强调能源问题的重要性和跨学科研究的意义，鼓励学生在日常生活中关注能源问题，践行节约能源的行为。
（四）课堂练习（5 分钟）
下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A. 煤炭
B. 石油
C. 太阳能
D. 天然气
风力发电机的工作原理是将（ ）转化为电能。
A. 化学能
B. 内能
C. 机械能
D. 光能
请从环境和经济两个方面，分析大规模开发利用化石能源的利弊。
（五）布置作业
选择一种你感兴趣的能源，进行实地调研（如参观当地的发电厂、太阳能电站等），撰写一篇 500 字以上的调研报告，分析该能源在开发与利用过程中存在的问题，并提出改进建议。
完成教材课后相关练习题，巩固本节课所学知识。
五、教学资源
多媒体课件：包含能源分类图表、各种能源开发利用的图片、动画、视频等。
相关书籍、学术论文、新闻报道等资料，供学生查阅。
实地调研联系当地能源企业、电站等，获取实践资源。
六、教学反思
在跨学科教学过程中，学生对整合多学科知识解决能源问题表现出较高的兴趣，但在分析复杂问题时可能存在思路不清晰的情况。后续教学中，需要加强对学生跨学科思维方法的指导，提供更多具有挑战性的案例，提升学生综合运用知识的能力。
此教案围绕能源跨学科知识构建教学体系，注重理论与实践结合。你对教学案例、活动形式等方面若有不同想法，欢迎随时提出，我会进一步优化。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
能源危机日趋严重
怎么办？
面对日趋严重的能源危机，我们既要_____________，又要_______________。
树立节能观
开发新能源
哪些新能源具有广阔的前景？
探索新知
一、太阳能的开发和利用
优点：能量巨大、分布广泛、无污染、安全、经济。
缺点：能量分散、且又间断和不稳定。
太阳能的特点
太阳能的利用
太阳能储热
太阳能直接发电
太阳能储热
太阳能热水器、太阳能灶等
太阳能转变为热能
太阳能直接发电
太阳能电池、太阳能汽车等
太阳能转化为电能
二、核能
开发和利用核能的两种方式：
核裂变
核聚变
核裂变——较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。
原子弹爆炸的情况
不加控制的核裂变反应——原子弹爆炸
核聚变——较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种反应。
氢弹爆炸
核电站
三、地热能
地热
地球内部具有的热能称为地热能，是地球本身蕴藏的能量。
应用形式：地下热水、地热蒸气。
应用范围：发电、洗浴、取暖、灌溉等
西藏羊八井地热电站是我国最大的地热电站
四、潮汐能
潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的能量。
涨潮时
退潮时
潮汐电站工作原理
浙江温岭江厦潮汐电站全国第一、世界第三
五、风能
风具有很大的能量，人们很早就学会了利用风能行船、抽水、磨谷……
风力发电
六、沼气能源
我国农村3/4人口使用草木燃料，造成了土壤肥力的下降，水土流失、土壤沙化等生态平衡遭破坏的现象，而且是对能源的极大浪费。
将人畜排泄物和作物秸秆等混合物投入沼气池内进行微生物发酵。可得到燃烧值高的沼气和有机肥料。
沼气的主要成分是什么？写出该成分在空气中燃烧的化学方程式。
沼气本身无色、无味，但沼气有一股蒜臭味为什么？
利用沼气还有哪些新方法？
知识点1 人类对能源的利用
1. 我国工业化、城市化、现代化的快速发展，使能源的需求
不断增加。因此，开发和利用可再生能源尤其重要，下列四
种能源中属于可再生能源的是( )
C
A. 煤 B. 石油 C. 水能 D. 天然气
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2. 西藏蕴藏丰富的清洁能源，可用于发电，下列发电站利用
不可再生能源的是( )
B
A. 那曲风电场 B. 拉萨火电厂
C. 纳金太阳能电站 D. 羊八井地热电站
【点拨】太阳能、风能、水能、地热能可以源源不断地从自
然界得到，是可再生能源；化石燃料在自然界中的储量有限，
会越用越少，不可能在短时间内得到补充，是不可再生能源；
所以利用不可再生能源发电的是拉萨火电厂，故选B。
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3. ［2025·亳州月考］机动车尾气是机动车运行时产生的废
气，其中包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮
颗粒等，是引发大气污染的元凶之一。下列关于减少机动车
尾气排放及环境保护的做法正确的是( )
C
A. 加大燃油机动车的推广力度
B. 鼓励使用热效率低的老旧汽车
C. 选择步行、公共交通等绿色出行
D. 不断改进和创新制造大功率热机
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知识点2 开发核能与重视核安全
4. 如图所示是氢弹爆炸时的场景，氢弹的原理是( )
D
A. 链式反应 B. 核裂变
C. 电磁感应 D. 核聚变
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5.大亚湾核电站是我国第一座大型商用核电站。它获取核能
是通过图____（填“甲”或“乙”）所示的途径，太阳核心每时
每刻都在发生图____（填“甲”或“乙”）所示的爆炸。核能属
于__________（填“可再生”或“不可再生”）能源。
乙
甲
不可再生
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知识点3 开发新能源
6. ［2025·运城期中］某城市道路改造中，为了节能减排，
将路灯照明系统更换为太阳能路灯系统，如图所示。白天利
用太阳能对电池充电，晚上电池对路灯供电。下列说法中，
正确的是( )
B
A. 夜晚电池工作时，太阳能转化为光能
B. 白天电池充电时，太阳能转化为电能
C. 路灯照明时，将光能转化为电能
D. 路灯停止工作时，将电能转化为化学能
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7. 能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础，从古至
今，人类对能量与能源的研究从未停止。近期，我国的风力
发电技术得到了较大的发展。下列说法正确的是 ( )
B
A. 风能是一种不可再生能源
B. 风力发电机可以将机械能转化为电能
C. 风能与煤都属于清洁能源
D. 风力发电机的能量转化效率能达到100%
?
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8.地热能是由地壳抽取的天然热能，在我国的地热资源开发
中，经过多年的技术积累，地热发电效益显著提升，地热发
电实际上就是把地下的热能转变为______能，然后再将其转
变为____能的能量转变过程。
机械
电
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