【沪粤2024版】九下20.4 能源、环境与可持续发展教学设计

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《20.4 能源、环境与可持续发展》教学设计
课题 4.能源、环境与可持续发展 单元 20 学科 物理 年级 九下
教材分析 本课是九年级下册第二十章《能源与能量守恒》第四节《能源、环境与可持续发展》的内容，教材以“能源开发与环境保护”为主线，系统阐述了能源利用带来的环境问题，包括温室效应、酸雨、扬尘污染等，并引导学生思考核能利弊、绿色能源发展方向。通过图文结合的方式呈现真实案例，如极地冰川消融、树木枯萎、汽车尾气成分图示等，增强了学生的现实感知力。该内容不仅承载着物理知识的延伸（能量转化与守恒、热污染），更渗透了科学态度、社会责任和生态伦理教育，是落实“科学态度与责任”核心素养的重要载体。
2022新课标要求 1. 从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。2. 结合实例，尝试分析能源的开发与利用对社会发展的影响。3.理解“碳达峰”“碳中和”的定义以及明确绿色发展的核心举措。
学习目标与核心素养 1．科学观念：明确能源利用与环境破坏的关联，知晓温室效应、酸雨等环境问题的成因；2．科学思维：分析“双碳”目标的实现路径，对比传统能源与绿色能源的环境影响，建立环保与发展的辩证思维；3．科学探究：完成“全球变暖影响”讨论活动，开展“新能源汽车发展”跨学科实践，提升调研与分析能力；4．科学态度与责任：感受我国在环保与能源转型中的责任担当，树立低碳生活意识，增强可持续发展理念。
学情分析 九年级学生已掌握能量转化、热机工作原理等基础知识，具备初步的环境认知能力。他们通过新闻媒体、学校宣传、生活体验对雾霾、全球变暖等现象有一定了解，但理解多停留在表层。部分学生存在“环保是政府的事”“个人力量微小”的消极观念。在思维层面，抽象概念如“温室气体层”“酸雨形成机制”仍较难内化。因此需借助情境创设、角色扮演、小组探究等方式，将宏观环境问题与个体行为建立联系，激发主动参与意识，突破“知行脱节”障碍。
重点 掌握能源利用引发的主要环境问题，理解“碳达峰”“碳中和”的定义。
难点 分析能源污染与环境问题的因果关系，结合跨学科知识研究新能源汽车发展趋势。
材料准备 PPT课件、视频素材
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入请同学们观察这两幅图片，说一说这两幅图片之间是否存在某种联系？灯火辉煌的城市夜景冰川融化、北极熊孤立无援灯火辉煌的城市夜景象征着人类文明的繁荣，冰川融化、北极熊孤立无援却让我们感到一丝忧虑，可见能源为人类社会的文明发展作出了巨大贡献，但人类在大量开发和使用能源的同时，也给环境造成了不可忽视的污染和破坏，对人类以及动物的生存与社会的发展构成了极大的威胁，今天，我们就来揭开这个隐藏在灯光明亮背后的“环境代价”。 观察两幅图片，说一说这两幅图片之间是否存在某种联系？ 引出本节课题，思考隐藏在灯光明亮背后的“环境代价”
讲授新课 一、能源与环境1.温室效应：过量的二氧化碳、氟氯烃等气体排放到大气中后，会积聚成一个温室气体层，使地球表面的辐射热不易向空间散发出去，导致全球的平均温度升高，形成了温室效应。2.温室效应的严重后果（a）地球南、北极的冰盖逐渐消（b）海平面升高，近海岸和岛国居民将面临失去家园融，使海平面上升的危险。（c）生物圈的平衡遭破坏，生物难以生存（d）海水倒灌，良田因盐碱化而变成荒地3.其他污染（1）大气污染：化石燃料燃烧产生二氧化硫、氮氧化物、烟尘，汽车尾气排放一氧化碳、铅等有害物质，引发酸雨、空气质量下降。汽车尾气中的有害物质（2）酸雨的形成：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，腐蚀建筑物，酸化土壤。(3)热污染：火力发电厂产生的“余热”污染环境。（4）海洋污染：石油泄漏破坏海洋生态， 生态，引发生态危机活动 全球变暖对人们生活的影响讨论交流主题：设想年平均气温上升5℃后的生活变化？ （1） 夏天更难熬高温天数变多，最高温可能经常超过40℃。气温越高，热传递越快，人体散热更困难，容易中暑。用电量大幅增加，电费变贵。消耗更多能源。（2）水资源更紧张蒸发变快，河流、湖泊水量减少，干旱更频繁。（3） 海平面上升，沿海受威胁，极地冰川、高山积雪大量融化。（4） 极端天气变多暴雨、台风、强对流天气更频繁。强对流天气（5）农作物受影响高温干旱导致减产，粮食、蔬菜价格上涨。（6）生活习惯被迫改变白天尽量不出门，户外活动变少。交通、建筑、穿着都要更隔热、散热、防晒。防晒二、“碳达峰”与“碳中和”1.全球气温升高的主要原因世界公认二氧化碳排放过多是全球气温升高的主要原因。1992年通过的《联合国气候变化框架公约》，其目标是全面控制二氧化碳等温室气体排放。2.碳达峰和碳中和（1）碳达峰：当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值，不再增长时即为“碳达峰”；（2）碳中和：指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。人类低碳发展的终极目标就是要实现碳中和。3.中国的应对举措和承诺（1）新能源开发：水力发电、太阳能发电、风力发电量位居世界前列； （2）交通转型：新能源汽车工业世界领先，全球市场占比超一半； （3）生态治理：“三北”防护林是世界最大植树造林工程，有效吸收二氧化碳。（4）中国承诺二氧化碳排放量将在2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”，体现了我国对世界发展的责任和担当。三、绿水青山就是金山银山绿水青山就是金山银山，大自然带给了我们财富的源泉，我们要推进人与自然和谐共生的现代化，要留给子孙后代蓝天、清水、绿地，让地球一直美好下去。1.主要措施改进传统能源的技术，开发无污染的“绿色能源”；倡导低碳环保、绿色出行。电动汽车 电动公交车 电动汽车的充电桩 2.理念：按照尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，贯彻节约资源和保护环境的基本国策，更加自觉地推动绿色发展、循环发展、低碳发展。四、跨学科实践：新能源汽车发展前景和趋势研究1.新能源汽车发展前景和趋势的研究（1）活动主题我国的新能源汽车以技术领先、应用广泛成为汽车行业的新宠，其特点是绿色低碳、节能环保。（2）研究问题新能源汽车的发展前景怎样？未来新能源汽车发展的趋势如何？2.方案制定与实施（1）在老师的指导下，以小组为单位，分别通过互联网搜索、参观新能源汽车生产厂家或销售点、访问新能源汽车驾驶员等多种方式，调查新能源汽车的发展现状。①主要类型与工作原理新能源汽车主要分为4类：纯电(BEV)、插混(PHEV)、增程(EREV)、燃料电池(FCEV) 。（a）纯电动汽车：靠动力电池供电，电机直驱；制动时回收动能补电 。（b）插电式混合动力：油电双系统，电池可外接充电，支持纯电/混动/燃油模式。（c）增程式电动汽车：电机全程驱动，发动机仅作“增程器”发电补能 。（d）燃料电池汽车：氢氧电化学反应发电，驱动电机，排放物仅为水 。②使用中遇到的困难和问题（i）使用中的核心问题：充电与补能：公共桩分布不均、故障率高、高峰排队；兼容性与操作繁琐；低温续航折损明显。 （ii）安全与成本：电池安全与衰减问题；过保后换电池费用高；车险保费偏高、理赔难 。 （ iii）维修与保值：一体化车身维修难、配件周期长；技术迭代快，二手保值率偏低 。视频:新能源汽车（2）国家发展新能源汽车的有关政策。根据国家最新发布的信息，新能源汽车的主要政策可以分为以下两条：①车辆购置税减免政策（2026-2027年）税率调整：由全额免征转为减半征收，即按车辆成交价格的5%（原10%税率的一半）缴纳购置税。补贴上限：每辆车的减税额度不超过1.5万元。这意味着只有不含税价在30万元及以下的车型，才能享受到满额减免。技术门槛：享受政策的车型需满足新的技术要求，例如插电式（含增程式）混合动力汽车的纯电续航里程需不低于100公里（WLTC工况）。②汽车以旧换新补贴政策（2026年）分为报废和置换两种方式，二者只能二选一报废更新（旧车报废）：购买新能源乘用车按新车销售价格的12%补贴，最高2万元。置换更新（旧车转卖）：购买新能源乘用车按新车销售价格的8%补贴，最高1.5万元。（3）新能源汽车的前景与发展战略①前景趋势市场规模：市场进入成熟期，渗透率持续攀升，电池技术突破：未来动力电池向高能量密度、快充电、长寿命发展。生态融合：车能路云一体化加速，新能源汽车将深度融入智能电网，成为移动储能单元；自动驾驶与人工智能深度融合，L3级自动驾驶即将商业化落地；动力电池回收体系日趋完善，闭环经济模式显现。②战略性建议聚焦固态电池、氢燃料电池、车规级芯片三大瓶颈，设立专项攻关。推动“电动化+智能化”协同，加速大模型在高阶智驾中的应用。制定车网互动标准与电价机制，在重点区域试点“虚拟电厂”。建立全生命周期碳管理体系，推广低碳材料应用。3.成果展示与交流（1）展示要求：演用文字、图片、图表、视频等多媒体形式呈现研究成果，制作演示文稿；（2）评价标准：科学性（数据真实）、逻辑性（结构清晰）、创新性（建议合理）、表达性（口齿清晰）；（3）预展示指导：邀请1组试展示，点评并提出修改建议。 在老师引导下阅读课文找出什么是温室效应以及温室效应的严重后果学生讨论设想年平均气温上升5℃后的生活变化？阅读课文全球气温升高的主要原因，碳达峰和碳中和的含义以及中国的应对举措和承诺阅读课文了解绿水青山就是金山银山学生查阅资料，实际调研，在老师的引导下完成新能源汽车发展前景和趋势的研究 让学生进一步体会温室效应的危害，让学生树立低碳生活意识拓展学生的思维，让学生更深刻了解球变暖对人们生活的影响锻炼学生的自主学习能力和逻辑思维能力，中国承诺体现了我国对世界发展的责任和担当。让学生感受我国在环保与能源转型中的责任担当，树立低碳生活意识，增强可持续发展理念。提升学生的调研与分析能力；
课堂练习 1.下列做法中最有利于环境保护的是（　　）A．用太阳能汽车取代燃油汽车 B．用煤做燃料供热 C．用石油做燃料供热 D．用天然气做燃料供热【答案】A【解析】煤、石油、天然气燃烧时会产生一些有害气体污染环境，太阳能不会产生环境污染，故A正确。故选：A。2.全球变暖造成了许多不利影响，下列有关说法错误的是（　　）A．全球变暖会造成海平面上升 B．全球变暖会使北极熊无家可归 C．全球变暖有益于人体健康 D．全球变暖会影响植物的生长【答案】C【解析】A、全球变暖会导致冰川消融，海平面上升，故A说法正确；B、北极熊生活在冰雪的世界中，而冰川的消融导致冰川大量减少，使得北极熊的生存条件越来越恶劣，故B说法正确；C、全球变暖对导致气温过高、沙漠化等严重问题，不利于人体健康，故C说法错误；D、全球变暖会导致极端天气出现频率增多，导致大面积干旱或洪涝发生，对植物的生长有很大影响，故D说法正确。故选：C。3.说明“电动汽车比燃油车更环保”的原因,并写出一条你能做到的“绿色出行”建议。原因:电动汽车使用电能,若电力来自太阳能、风能等清洁能源,可减少二氧化碳和尾气污染物排放。建议:步行或骑行上学、与同学拼车等。 学生练习 巩固本节的知识
课堂小结 1.过量的二氧化碳、氟氯烃等气体排放到大气中后，导致全球的平均温度升高，2.全球气温升高的主要原因二氧化碳排放过多。3.碳达峰：当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值，不再增长时即为“碳达峰”；4.指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解
板书 一、能源与环境1.温室效应过量的二氧化碳、氟氯烃等气体排放到大气中后，导致全球的平均温度升高，形成了温室效应。2.温室效应的严重后果3.全球变暖对人们生活的影响二、“碳达峰”与“碳中和”1.全球气温升高的主要原因世界公认二氧化碳排放过多是全球气温升高的主要原因。2.碳达峰和碳中和（1）碳达峰：当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值，不再增长时即为“碳达峰”；（2）碳中和：指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。三、绿水青山就是金山银山四、跨学科实践：新能源汽车发展前景和趋势研究。 对照板书回顾 夯实本节基础
课外拓展/课外阅读内容 推荐阅读《能源与可持续发展》（朱焯炜编著）：作为“科学就在你身边”系列丛书之一，该书以通俗语言解析化石能源、核能、太阳能等技术特性，结合《可再生能源法》等政策背景，通过太阳能应用实例、煤炭清洁利用技术等案例，构建能源分类与环境影响的知识体系，适合初中生拓展基础认知。
特色资源分析和技术手段说明 抖音短视频，在课前可让学生观看《能源宇宙》《大国重器》相关篇章，前者梳理人类能源开发史，后者呈现我国新能源工程成就。这类纪录片既有科学原理讲解，又有家国情怀素材，既能深化学生对能源与社会关系的认知，还能契合课程的素养培养目标。
教学反思 一、本节课亮点1. 贴近生活，学生易共鸣从身边的电能、化石燃料、太阳能、风能入手，结合雾霾、温室效应、垃圾分类等真实场景，学生参与度高，能感受到物理与生活、环境紧密相关。2. 突出物理核心观念围绕能量守恒、能量转化效率、能源分类展开，把抽象的“可持续发展”落到节约能源、提高效率、开发新能源等可理解的物理知识点上。3. 渗透德育与社会责任引导学生思考：节约用电、绿色出行、低碳生活不仅是习惯，更是对环境、对未来负责，实现了物理学科育人价值。二、存在的问题与不足1. 理论偏多，实践体验不足对新能源（太阳能、核能、氢能）的原理讲解偏抽象，学生只“听”不“探”，理解不够深入。2. 学生讨论深度不够多停留在“要节约”“要环保”的口号层面，缺少数据、对比、计算支撑，物理味不够浓。3. 重难点把握不均对能源分类、可再生/不可再生能源辨析用时较多，但对能量转化效率低是能源问题的关键强调不足。
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