§18.4 能量转化的基本规律
金陵中学河西分校 蒋永齐
【设计意图】
本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识．教材首先分析自然界中各种能量之间的转化，揭示它们之间的本质联系：能量，并分析一系列熟知的能量转化的事例，指出能量的转化与守恒．最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性．
能量守恒定律是一个实验规律，列举能量转化的实例，是学生理解和掌握能量守恒的基础，因此在教学过程中要充分利用学生已知知识，对这些实例中的能的转化进行具体分析．
在教学过程中，强调定律的两个方面：转化与守恒．另外还要强调该定律的普遍性和重要性，可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育．
“能量转移和转化的方向性”是本节教学的一个难点．教学时借助学生熟悉的生活实例介绍，并帮助他们初步了解有关知识．教材中是以“水往低处流（黄果树瀑布）”“热水中的冰块”等引入“自发过程”及其方向性问题的，其中功热转换过程、热传导过程以及气体自由膨胀过程的方向性问题，在教学中应通俗且不违背科学地解释有关问题。
【教学目标】
一、知识与技能
1．通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化．
2．知道能量守恒定律，能举出日常生活中能量守恒的实例．
3初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性．
4、认识到日常生活中合理利用能源与节约能源的重要性。
二、过程与方法
1．能在观察物理现象或物理学习过程中发现一些问题。有初步的提出问题的能力。
2．通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性。有对信息的有效性作出判断的意识。
3．学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。有初步的分析概括能力。
三、情感态度与价值观
1．能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象中的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感。
2．具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理。
3．养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，不迷信权威，具有判断大众传媒是否符合科学规律的初步意识。
【重点难点】
1、能量转化与守恒
2、能量的转移与转化有一定的方向性
【教学器材】
演示用玻璃毛细管一套、适量红墨水、烧杯两只、水、少量棉花。
【课前准备】上网查询有关历史上的永动机方案，能大概说明它不能永动的原因。
【教学过程】
教学阶段与时间分配 教师主导 学生主体 点评
一、复习与引入(约5钟) 请同学们阅读课本第一段，并注意回答以下问题：1、举例说明什么叫能量的转移？什么叫量的转化？2、煤、石油、天然气在燃烧的过程中，____能转化为_____能。3、高温蒸气推动发电机发电的过程中，____能转化为______能，再转化_____能。4、电流通过电动机，_____能转化为_____能。电流通过白炽灯或荧光灯，___能转化为______能，电流通过电解槽，____能转化为_____能。5、内燃机在工作过程时，在做功冲程中，___能转化为_____能，在压缩冲程中，____能转化为______能。6、蓄电池在放电的过程中，____能转化为______能，充电的过程中，_____能转化为_____能。板书1：能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化． 看书思考：1、转移：热传递过程中，内能由高温物体转移到低温物体。转化：摩擦生热是机械能转化为内能。2、化学能、内能。3、内能、机械能、电能4、电能、机械能。电能、光能。电能、化学能。5、内能、机械能。机械能、内能。6、化学能、电能。电能、化学能。 1、培养学生阅读与、理解与思考的能力。2、这些思考题可以用课件的形式投影在屏幕上。
二、永动机能否制成。(10分钟) 1、由于能源对于我们的生活与工作实在是太重要了，同学们可以设想一下，我们的生活中如果没有电能会怎样？如果没有汽油或柴油会怎样？2、由于能源的重要性，所以历史上曾有人想制造出不要消耗能量，又能对外做功，又能自动运转的机械呢？(就是大名鼎鼎的达芬奇也曾有过这种想法。)3、学生活动1：在一烧杯中盛入红水，将棉花捻成条状，将其一端放入烧杯中，另一端用手提着，观察现象。若将另一端悬挂在外面，并且低于水面，再观察现象。演示实验2：用内径不同的毛细管演示毛细现象，同学们观察此实验中液体上升的高度有什么规律？由于毛巾是由若干纤维组成，而纤维与纤维之间就象若干细管一样，液体会顺着这些细管向上运动。问：实验1对你有什么启发？师：这样的猜想正确吗？如果真能通过毛巾将水从低处抽向高处，我们就可以做成下左图所示的“永动机”。事实上，它是不可能永动的，为了说明这一现象(演示实验3)，请注意上右图所示的实验，你观察到什么？要想使水从棉纱的另一端滴出来，必须满足什么条件？通过以上实验可知：棉纱不可能自动地将水从低处抽到高处，相反，它会将上方容器里的水抽向低处。所以，上右图所示的永动机是不可能制成的。板书2：永动机是不可能制成的。(永动机是指那些不需要消耗能量，又能源源不断地向外做功的机器) 1、电灯不亮、晚上会一片漆黑等等。如果没有汽油或柴油，大部分交通工具都会瘫痪，给人们的出行带来不便。2、学生思考生活中有没有这样的机器，有的学生可能举出一些例子，通过分析让学生知道，它们都是要消耗某一种形式的能量的，这些能量一旦停止供给，机械就会停止运转。3、实验1：学生观察现象：红色墨水会顺着棉花向上运动。红色墨水会顺着棉花向上运动，并从另一端出来。实验2：内径赿细，液体上升得赿高。思考并猜想：可以将水从低处引向高处。观察永动机的图片并思考：在媒体上好象听说过，永动机是不可能制成的，这样的永动机可能永动吗？问题会出在什么地方呢？观察到：右边的棉纱有水滴出，而左边没有。当容器外的棉纱低于水面时，才会有水滴出。 1、通过学生回答与思考，让学生知道能源对于我们的生活与工作的重要性。1、通过实验2来解释实验1，至于分子间的作用力，一带而过，不必在此停留。2、关于内径赿细，液体上升得赿高，让学生知道这个现象，并向学生说明，目前的知识还不能够解释。3、通过投影，展示永动机的图片。4、培养学生的观察能力
三，能的转化与守恒定律(10分钟) 问：上述永动机为什么不能制成？因为它违反了自然界中一个重要的规律，这就是能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，而在转化或转移的过程中，其总能量保持不变。板书3：能的转化与守恒定律的内容问：水滴永动机是如何违反能量的转化与守恒定律的？(教师引导)能量守恒定律的建立经历了100多年的漫长历史，永动机的不可能实现，是导致能量守恒定律确立的一个重要线索。历史上曾有很多的人从事永动机的制作(其中也有在科学史上名声显赫的人，如达·芬奇)，都以失败而告终，1755年，法国科学院宣布，不再审查有关永动机的任何设计。分析几个能量转移或转化的例子(1)，将一高温物体放入冷水中，在不计能量损耗的情况下，内能是如何守恒的？（2）一个物体从高处自由落下，机械能是如何守恒的？(3)一个小朋友从滑滑梯上匀速滑下，动能不变，势能在减小，所能量不守恒，你怎么看？如有可能，可以再让学生分析几个永动机。如下图： 学生齐声朗读后再背颂。学生思考：水滴的重力势能不断增加，不停地对水轮机做功，而没有消耗其它的能量。(1)Q吸=Q放(2)动能加势能保持不变，动能增加，势能一定减小。(3)机械能不守恒，在减小，部分机械能转化成了内能，摩擦生热，但总能量仍守恒。这两个永动机主要从两边的力矩平衡去考虑。 能量的转化和守恒定律、细胞学说、生物进化论被马克思称为19世纪的三大发现。每一条科学规律的诞生，都要经历艰难的历程，向学生说明科学探究是没有捷径可走的，学习也是这样。
四、能量转移和转化的方向性(10分钟) 自然界中许多自发的过程都是有方向性的。请学生们思考以下几个问题1、热传递过程中，内能的转移有什么规律？内能能否自发地由低温物体转移到高温物体？假如能，它违反能量守恒定律吗？这个世界会变成什么样，列举一两个例子。内能的这种转移说明了什么？(请注意“自发”)2、在气体膨胀做功的实验中，内能转化成了机械能，膨胀出去的气体能否再自动地回到容器中，将机械能转化成内能？假设若成立，是否违反能量守恒定律？在这个实验中，能量的这种转化，说明了什么问题？3、黄果树瀑布中的水，它下落的过程，是自发的过程，水能否自发地从低处流往高处？板书4：自然界中许多自发的过程都是有方向性的，或者说能量的转化和转移也是有方向性的。请同学们再列举一些实例，说明能量的转化与转移是有方向性的？板书5：一切与热现象有关的过程都是有方向性的(不可逆的)。 由高温物体转移到低温物体。不能。不违反能量守恒定律。地球上有的地方将十分寒冷，有的地方将十分炎热，空调也不需要了，一杯水，下面的水将热传给上面的水，导致上面的水沸腾，下面的水结冰。内能的这种转移特点说明了内能的转移是有方向性的。不能。不违反能量守恒定律。能量的转化也是有方向性的。不能，若用抽水机将其抽到高处，这不能叫自发的。水在下落的过程中，有部分机械能转化成内能，这也是自发的，不可逆转的。燃料的燃烧，电池的放电，摩擦生热等等。看书并举例：人的生老病死(不可能返老还童)、扩散现象，生米煮成熟饭等等。 直接进入主题。设置一系列同学们熟知的问题，让学生逐步理解能量转化或转移的方向性。充分发挥学生的想象力。人造卫星在运动的过程中，动能与势能的转化都是自发的，不具有方向性。
五、思考(3分钟) 学习能量守恒定律的时候，同学们可能有过这样的疑问：既然自然界的能量是守恒的，那么，为什么还会产生能源危机？为什么还经常说要节约能源呢？ 同学看书思考：原来，有的能量便于利用，有的能量不便于利用．例如，流动的水带动水磨做功，由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘、粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能．这些内能最终流散到周围的环境中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用，这种现象叫做能量的耗散．电池中的化学能转变成电能，电能又在电灯中转变成光能．光能变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．火炉把屋子烤暖，这时高温物体的内能变成低温物体的内能，谁也不能把这些散失的能量重新收集到火炉中再次用来取暖． 如海水和空气中的内能就很难或无法再被利用。 目前从中央到地方都在大力强调节能，我们应该从我做起，从现在做起，从小事做起。
六、布置作业(7分钟) 1、课堂作业：课本“WWW”2、完成评价手册有关内容
【小 结】略
【板书设计】
能量转化的基本规律
1、能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化．
2、永动机是不可能制成的。(永动机是指那些不需要消耗能量，又能源源不断地向外做功的机器)
3、能量守恒定律：
能量既不会消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体转移到另一物体，而在转化或转移的过程中，其总能量保持不变。
4、自然界中许多自发的过程都是有方向性的，或者说能量的转化和转移也是有方向性的。
5、一切与热现象有关的过程都是有方向性的。
【教学资源】《9年级物理教学参考资料》(江苏科学技术出版社)
《物理课程标准》北京师范大学出版社
【教学评价】
1、新课标非常重视学生活动，本节课通过学生活动和教师演示实验，会激发起学生的浓厚兴趣，特别是对历史上的几个永动机的分析，使得学生充分认识到历史上一些人花了很大精力在永动机上是徒劳的。
2、能源对于当今世界是非常重要的，教学中通过分析“既然自然界的能量是守恒的，那么，为什么还会产生能源危机？为什么还经常说要节约能源呢？”这段话，使得学生认识到每一次能量转化都存在能量耗散，在日常生活中使得学生养成节约能源与合理利用能源的好习惯。能源利用与社会发展
双闸中学 苗静
[教学设计]
本节内容教学为一个课时：
本节教学内容主要采用“材料准备—交流讨论”的模式，引导学生讨论学习人类利用能源的简史、能源分类以及未来能源趋势，并重点结合能源利用的发展，使学生认识到能量的转移和转化。通过学生课前收集资料，课堂上相互交流和讨论的学习方式，有利于拓展学习内容的深度与广度，也有利于培养学生收集信息处理信息的能力。
[教学目标]
1.初步了解人类发现、开发、利用能源的历史，能通过具体的事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
2、通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。
3、初步认识科学及相关技术对人类社会发展的影响，有将科学服务于人类的展望。
[教学重点与难点]
1、了解能量转移和能量转化的方向性。
2、不可再生能源和可再生能源的特点。
[教具、器材]
能源图片
[课前准备]让学生分组收集人类利用能源资料（火的利用、化石能源利用、电能利用、核能）
[教学过程]
教学内容与时间分配 教师引导 学生活动 点评
一、新课引入 在广袤无垠的太空里，有一颗蔚蓝色的球形天体，这就是我们的地球，地球是现今人类知道的唯一具有生命繁衍和高度文明发展的天体。随着社会的发展、科技的兴盛、工业革命的兴起，掌握了技术的人类无节制的开发着自然界的资源，导致环境不断恶化，自二十世纪七十年代以来，能源、人口、粮食、环境、资源已被列为困扰人类的五大问题，其中能源问题至关重要。问:同学们知道生活中有哪些可以称为能源呢 什么是能源呢？总结：凡是能提供能量的物质资源都可以叫做能源。 举例:电、煤炭、石油、天然气、风、水、阳光等 激发学习新知识的兴趣，给予鼓励
二、能源发展历史 人类社会前进的每一步，都和能源息息相关，可以说，人类进化发展的过程也是人类开发的、利用能源的历史。接下来我们沿着能源的轨迹来看一看人类文明进步历程！课前老师已经让大家分组收集资料了，下面我们结合书本分小组汇报讨论人类发现开发利用能源的历史。１、火的利用提出问题：原始人钻木取火伴随能量转换吗？在摩擦取火的一段漫长岁月里人类又逐步学会了使用畜力、风力驱动车船，也取得进步，伴随什么能量转换？２、化石能源的利用蒸汽机是人类利用能量的新的里程碑，引入恩格斯的话。提出问题：我们前面学过蒸汽机和内燃机，它们伴随什么能量转化？结：人类利用能源的过程，离不开能量转化和转移的过程３、电能的利用问：我们现在日常生活中使用最多的是化石能源吗？那么又是什么能源呢？请第三组收集电能的利用历史的同学作介绍（选代表，下面同学可补充）标志：人类进入文明时代。生活中有哪些利用电能的机器？（举例）结：各种机器可以看成能量转换器，都伴随能量转换。４、核能的利用 翻开书本８２页，阅读１－５段。第一组：开始利用能源，掌握人工取火的方法。（加些有关人工取火的故事）讨论回答：有，机械能转化为内能。答：机械能内部相互转化的过程第二组：整合资料，讨论讲解这时期人类利用化石能源的各种新型热机和有关事例。回答问题：内能转化为机械能。答：不是，是电能。第三组介绍收集的资料：１、伏打发明电池２、１８２０年丹麦物理学家奥斯特发现电流磁效应。３、１８２１年，英国物理学家法拉第发现感应电流。思考讨论问题：这些历史都实现了哪些能量转换？第四组同学整理资料讨论核能发电的先进技术和优势 注意引导学生从能量角度分析能源利用！充分体现学生的主导地位教师可做适当补充书本第二节对核能作详解
三、能源的分类 为了研究和描述方便，也为了交流和实际使用方便，人们对能源进行了分类。请阅读课本回答下列问题：（１）能源可以怎样分类？各举例（２）结合实例说出可再生能源和不可再生能源的特点？ 阅读课本生活物理与社会 培养学生处理信息的能力
四、２１世纪能源趋势 这一堂课开始我们提到能源问题已被列为困扰人类的五大问题之一。目前作为人类主要能源的化石能源以及煤和石油转化而来的电能是取之求尽用之求竭的不可再生能源。开采越多，留给子孙后代就越少。 分组讨论：面对这种现状，我们有什么好的解决办法？畅谈体会：可以发展新能源，尽量利用可再生能源等 鼓励学生善于发挥自己的想象力，
五、教学小结 下面我们一起来小结一下我们这堂课的所学的知识。 让学生回答：这堂课学到了哪些知识？ 引导学生进行知识总结
六、作业 １、课后ＷＷＷ第一题 ２、你认为风能、太阳能、核能以及你想到的能源，哪些可以作为今后的理想能源？3、调查自己家庭目前的能源使用状况和能源使用的变迁，必须说明是那几种能源，每种能源的特点和类别
* 板书
* 一、能源发展历史
（1）火的利用 机械能—内能
（2）化石能源的利用 内能转--机械能。
（3）电能的利用 电能---机械能
（4）核能的发现
二、能源的分类
[教学资源] 《九年级物理课本》、《物理教学参考资料》第十八章 第三节 核能
[设计意图]
本节课学生初次接触到核知识，核能、裂变、聚变、链式反应等这些深澳的概念，在学生头脑里，是一片空白。为了突破教学难点，调动学生学习的积极性，教师运用影像资料把抽象的概念和直观的现象结合起来，这种图文并茂的讲解学生更容易理解。原子弹的爆炸以及给人们带来的灾害，可以通过让学生自己查找网络资料去了解这方面的信息，并及时指导学生掌握核武器的防护要领。为了突出教学重点，应该让学生侧重了解在和平时期核能的利用 ，以及通过讨论的形式谈一谈我国未来核能的发展。通过联系我国在核能与核技术开发应用领域取得的成绩，加强对学生的爱国主义教育，启发他们树立为祖国现代化建设事业贡献力量的理想．
[教学目标]
1．常识性了解原子和原子核的组成。
2．常识性了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。
3．常识性了解研究可控核聚变的重大意义。启发学生想象人类开发利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情。
[教学重点难点]
重点：了解原子核裂变和链式反应，核聚变的原理以及如何利用核能更多的给人类造福。
难点：原子核裂变和链式反应，聚变的原理。
[教具和学具]
原子和原子核的挂图，链式反应的挂图（幻灯片或课件显示原子、原子核的结构和链式反应的情况）。
[课前准备]
物质的结构，原子核内部的结构
[教学过程]
教学阶段与时间分配 教师引导 学生主体 点评
引入新课5分钟 原子弹爆炸的挂图或课件播放原子弹的爆炸实况原子弹利用了一种新的能量，————核能。科学家通过对放射现象的发现和研究，认识到原子核内还有结构，利用高速粒子轰击原子核时发现原子核是可以改变的，在某些改变中会释放大量的能量，这就是核能。 有同学能够说说原子弹的威力吗？物质由分子组成，分子可以分成原子，原子再划分下去又是什么呢？原子核可以再分吗？原子核可以改变吗？ 用趣味教学法导课，能够立刻抓住学生的学习欲望，使学生能积极、主动的参与到探究活动中来。
进行新课5分钟10分钟10分钟5分钟小结作业 1．核能，获得核能的途径由于原子核的变化而释放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。科学家经过实验发现获取核能有两条途径：一种是原子核的裂变，一种是原子核的聚变。2．重核的裂变展示铀核的裂变挂图或课件，结合图片讲解：用用中子轰击铀235，使其变成两个中等大小的原子核，这种现象叫做裂变。在铀核裂变时有巨大的能量放出（核能），使裂变产物以很大的速度向相反方向飞开（核能——>动能），与周围分子相碰，使分子运动加快（内能）裂变释放的能量十分的巨大，1kg的铀235全部裂变释放的能量相当于2500t的煤完全燃烧放出的能量 从图中看到，铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变，放出核能，那么是不是要不断地从外界提供中子，才能维持铀核的不断裂变呢？展示链式反应的挂图讲解铀235核在受到中子的轰击后，裂变成2个差不多大小的新粒子的同时，还释放出2～3个新中子，这2～3个中子又去轰击其它铀235核，引起2～3个新铀核裂变，又各放出2～3个中子，这些中子又去轰击更多的铀核发生裂变……随着一个铀核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发生裂变。这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。原子弹就是根据这个原理制成的。原子弹爆炸后升起的蘑菇云就是原子弹爆炸时释放的巨大核能产生的高温高压气体向外扩散时所升起的蘑菇状烟云，其上升的高度可达几百米，其破坏力和杀伤力都是十分巨大的。但是如果我们能够控制裂变链式反应的速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来，就能够代替化石燃料，进行和平利用。能够缓慢地、平稳地释放裂变产生的核能的装置叫做核反应堆。人们已经成功地生产出各种规格的核反应堆，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设施的核心部件。3．轻核的聚变科学家们在对核反应的研究中还发现，两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做聚变。由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应。例如把一个氘核（质量数为2的氢核）和一个氚核（质量数为3的氢核）在高温、高压的环境下结合成一个氦核时，就会释放出核能。氢弹就是利用这个原理制成的。氢弹的威力比原子弹要大得多，氢弹爆炸后也会升起蘑菇云，比原子弹的威力要大几十倍。我们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应，由此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的人类自古以来，每天都享用着这种聚变释放出的核能人们现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚变释放的核能，但是由于核聚变可以释放比裂变更大的核能，而且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题。目前世界上不少国家都在积极研究聚变的人工控制并已取得了一定的进展。我们国家在这方面也没有落后，自己研制的可控核聚变的实验装置——中国环流器1号已于1984年顺利启动，已经取得不少研究成果，至今仍在继续工作中。什么是核能获得核能的途径链式反应原子弹的原理，核反应堆，氢弹的原理 学生阅读书本资料了解什么叫核能？获取核能的途径有哪些？（铀235——质量数为235的铀元素）给出煤的燃烧值，计算1kg的铀235全部裂变释放的能量相当于多少焦耳？ 核能、裂变、聚变、链式反应等概念，抽象、深澳，学生不易理解。采用影像资料把抽象的概念和直观的现象结合起来，这种图文并茂的讲解效果更好。让学生自己查找网络资料去了解核能的威力，以及不加限制对人类的危害，并注意指导学生掌握核武器的防护要领为了让学生侧重了解和讨论在和平时期核能的利用，注重点拨我国在此方面还属于滞后状态，这更需要大家好好学习知识，掌握技能去发展它，早日赶上并超过世界强国。
[教学资源]
多媒体资料
[教学评析]
在本章节的学习过程中，学生对于开始的引入新课时的关于原子弹还是比较感兴趣的，都很想知道原子弹是怎么回事。一下子就能把学生的兴趣和求知欲调动起来。
但是在关于重核的裂变发生的链式反应不能理解，此时就需要教师出示挂图或者有条件的可以借助课件多媒体的动画模拟链式反应。最后关于情感态度价值观的教学，要结合我国在核能领域的成就，以增强学生的民族自豪感。
[保留板书]
第三节 核能
1． 核能
由原子核的变化而释放的巨大能量叫核能，也叫原子能。
2． 获得核能的途径：
1.重核的裂变——链式反应
对链式反应不加控制——原子弹
控制链式反应速度——核反应堆
2.轻核的聚变
不加控制——氢弹
可控实验装置——中国环流器1号课题：能源与可持续发展
[设计意图]
能通过具体事例， 说出能源与人类生存和社会发展的关系。
1、人文型目标：能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系；尝试对环境温度问题发表自己的见解；了解核能的优点和可能带来的问题；了解世界和我国的能源状况。
2、意识型目标：对于能源的开发利用有可持续发展的意识。其中“了解核能的优点和可能带来的问题”既是现象型目标又是人文型目标。有用能量转化和守恒观点分析物理现象的意识；通过能量转化和转移认识效率。
从《课程标准》来看，本节的最终目标是让学生形成对能源开发利用有可持续发展的意识，其他目标都是为了这一终极目标服务的。这一终极目标又为学生形成对包括社会问题在内的各方面问题的可持续发展意识奠定了基础。
3.物理学与其他自然科学的交叉与综合
我们在物理学中研究的每一个问题、每一种物质，在现实中都不是孤立的物理问题，都应该是包含理工各个学科的综合问题，物理问题仅仅是问题的一个方面。太阳的构造及能量释放、煤的形成、生物质能、世界产石油地区、太阳能热水器等等，这些问题除了涉及物理、化学、地理、天文、生物等学科，同时还涉及环境科学、生态科学、材料科学等问题。通过对这些问题不同侧面的阐述、讨论，使学生形成综合运用科学知识的意识。
4、与知识的综合相对应的是探索知识、解决问题的方法论的综合。
本节教材中运用了一些方法手段来解决问题，在讨论能源与可持续问题时，同时运用了坐标图象、数据分析、图片展示方法手段。它可以使问题更直观、更形象、更趣味、更容易被学生所接受。
教材中已经给出的各种问题：分析白炽灯释放内能的去向，讨论提高效率的可能性；调查你周围使用能源中的不安全因素及其对环境的影响，提出几种可行的改进措施。
[教学目标]
1．知识与技能
认识能源消耗对环境的影响。
2．过程与方法
通过多媒体、讨论等了解当地能源使用对环境的影响。
3．情感、态度与价值观
通过了解大量消耗能源对环境造成的破坏，初步认识科技给人类带来的负面效应，具有节能意识、环保意识。
初步认识科学及其相关技术对于社会发展、自然环境及人类生活的影响。有可持续发展意识，能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。
[教学重点和难点]
能量转化与效率，能源与可持续发展
对效率的认识
[教具和学具]
演示课件、图片、
[课前准备]
布置学生预习本节课内容，上网查找有关本节课的内容，进行相关记录。
[教学过程]
教学阶段与时间分配 教师主导 学生主体 点评
一、引入新课（5分钟） 上节课我们已经讲了能量转化的基本规律这节的内容,现在同学们来回忆一下,在历史发展的长河中,人类在能量转化规律方面的进步历程是怎么样的呢 同学们对上节课的内容掌握得还不错。进入21世纪，我们对能量转化技术的掌握是日趋成熟完善，对能源的利用也日趋合理，到底21世纪我们的能源发展是怎么样的呢？好，今天我们就来学习一下能源下可持续发展，来了解一下这个问题。 能量转化不会凭空产生，也不会凭空消失 通过教师举例让学生对本节课产生兴趣，有利于新课的引入
二、新课教学（30分钟）9 1、21世纪的能源趋势
由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。特别是近三四十年来，能耗量增长速度明显加快。同学们看图片，了解一下一个多世纪来，人类能源消耗的情况。学生看完后，老师利用多媒体显示一些有关近年来能源消耗的图片，让学生更形象地了解这方面的知识。叫学生讨论交流，21世纪的能源趋势是怎样的？2、能量转化与效率同学们看课本99页图18-24了解白炽灯工作时，能量的转化情况。 我们再来看小娇车的情况，看图18-25，同学们有什么看法？同学们再看课本图18-26，进行分析引出效率，给出效率的计算方法。 引导学生看课本100页热机的效率，谈热机的效率，如何提高热机的效率。根据上一节课学过的能量转移和转化的方向性，我们知道目前作为人类主要能源的化石能源，并求是取之求尽、用之求竭。化石能源、核能等是不可再生的能源，我们现在开采得越多，留给子孙后代的就越少。人类自1973年以来，共向地球索取了5 000亿桶(约合800亿吨)石油，剩下的石油按现有生产水平计算，还可保证开采44年。天然气也只能持续开采56年，一些国家的煤炭资源已采掘殆尽。为了人类的未来，我们必须要节约能源。因此同学们以后不仅自己节约能源，看到浪费能源的行为也应该勇敢地站出来制止。3、能源消耗对环境的影响人类在耗用各种能源时，特别是目前石油、煤炭占了能源的绝大部分，而且年消耗量在不断增长，不可避免地会对环境造成影响。现在我们来看下影像，了解一下它对环境有哪些影响呢？4、能源与可持续发展下面我们进一步讨论能源危机、能源污染、能源开发等综合性问题，最终形成能源的可持续发展的意识。5、未来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。 学生看书学生谈你所了解的能源消耗情况。学生讨论交流能源的发展趋势学生谈白炽灯工作时，能量的转化情况。有部分能量转化为我们所不需要的。学生谈对热机效率的看法。学生通过各种媒体，可能对能源消耗对环境的影响有一些初步的认识。然后让学生讨论、举出能源消耗还会对环境造成哪些影响，并且在老师的指导下，看课本图18-27，使学生认识到过量使用能源会对环境造成严重的破坏。学生看课本101页图18-28，了解我国能源可开采情况。 通过图片及讲解使学生形象的了解能源及消耗情况。通过交流让学生充分发表自己的观点，了解更多的知识。让学生学会看能流图，了解能量的转化情况。通过这部分知识的介绍让学生能源的重要和能源的紧张，增强节能意识。让学生明确如何保护环境。
三、课堂练习 动手动脑学物理1．你认为风能、太阳能、核能……以及你所想到的可能的能源，哪些有可能成为今后的理想能源？2．在你生活的地区是否适宜开发可再生能源？为什么？
四、小结：归纳本节内容 复述本节课内容 学生自己归纳本节课内容
五、布置作业 1、集有关资料和数据，就燃烧化石燃料和大气污染、温室效应的关系，写一篇1000字以内的小论文．2、你周围使用能源中的不安全因素及其对环境的影响，提出几种可行的改进措施． 3、课本101页练习
[板书设计]
五、能源与可持续发展
（1） 能量转化与效率
1、21世纪的能源趋势
2、能量转化与效率
（二）能源与可持续发展
1、能源消耗对环境的影响
2、能源与可持续发展
3、未来的理想能源
[教学资源]
上网查找:青岛市教学教研室 王 平
[教学评价]
本节课通过图片、实例、学生讨论、上网查资料等方式，让学生能比较形象直观的了解能源转化与效率，认识能源对环境的影响。在讨论中学生加深了对能源的认识，明确了保护环境的重要性。认识到充分和高效的利用能源对可持续发展所起的作用。电磁波与现代通信能源与可持续发展
1、 设计意图
本章复习通过学生自主整理知识结构，体现新课程的教学理念，培养学生自主学习和整理知识的能力，充分调动学生自主学习的积极性，“与其授之以鱼，不如授之以渔”，关注学生的个体体验，满足学生多样化学习的需求，增强学习的创新意识和实践能力。
2、 教学目标
（1） 知识与技能
1、 知道信息和信息传播活动经历的五次巨大变革。
2、 知道波的基本特征以及波长、频率与波速的关系。
3、 了解电磁波可以在真空中传播的特性，了解电磁屏蔽。
4、 了解现代通信技术。
5、 通过实例，说出能源的分类。
6、 通过能量的转化和转移，知道提高能源利用率的重要性。
7、 知道能量守恒定律，了解能量的转化和转移具有一定的方向性。
（2） 过程和方法
1、 通过实验观察，了解电磁屏蔽。
2、 通过自主整理，收集资料，培养学生处理信息的能力，培养学生的科学素养。
（3） 情感态度与价值观
1、 了解核能和太阳能，初步认识科学技术对于人类生活的影响。
2、 了解我国的能源状况，培养学生能源开发利用可持续发展的意识。
3、 教学重点和难点
1、 电磁波的特性以及波长，频率和波长的关系。
2、 电磁屏蔽及现代通信技术。
3、 能源的分类及能量守恒定律。
4、 教具和学具
电脑、实物投影仪
5、 课前准备
1、 学生课前对本章的知识点，整理知识网络。
2、 找出本章中你尚未理解的问题。
6、 教学过程
教学阶段与时间分配 教师主导 学生主体 点评
一、复习导入（3分钟）教学阶段与时间分配 课前请同学就本章内容整理了知识网络，我们请几位同学展示你的知识网络结构图。教师主导 学生展示知识网络图，并向同学介绍本章的主要知识点。学生主体 及时鼓励，增强学生成功的体验，有助于学生对本章知识形成更深刻的印象。点评
二、通过幻灯片归纳电磁波与现代通信（22分钟） 刚才请同学上来展示网络图时，有同学举手了，你认为是信息吗？问：你能回忆一下什么是信息吗？播放幻灯片问：该广告运用了哪些信息手段？问：你知道人类特有的三种信息吗？问：信息只有通过传播才有意义，回忆一下信息传播的五次巨大变革及早期的信息传播工具。放幻灯片既然信息只有通过传播才有意义，怎样才能让信息传得更远呢？请你回忆一下波的基本特征。播放幻灯片（波的图象）请你找出描述波的物理量及它们的关系。问：波速和频率分别有什么决定呢？播放幻灯片问：图片说明了什么？问：怎样才能使电磁波把信息传得更远更快呢？问：你能说出它们各自的特点吗？例题1、某一绳子振动形成的绳波部分波形图如图说示。若绳子一端振动的频率为2.5Hz，求该波的振幅、周期、波速。 答：是学生回答。答：文字和图象。答：语言、符号、图象。学生回答答：电磁波答：波是传播周期性变化的运动形式，同时也传播振动的能量。答：振幅（A）、周期（T）、频率( f )、波长（入）ν=λf 答：介质和振源。答：图片1说明电磁波能在真空中传播。 图片2 说明金属能屏蔽电磁波。答：移动通信卫星通信光纤通信互联网学生回答学生解答 同学帮助评价
教学阶段与时间分配 教师主导 学生主体 点评
例题2、中央电视台第四套节目图象频率为77.25MHz,求该信号的波长。本题应注重单位的统一及电磁波的速度。 学生解答
三、利用学生的知识网络图归纳能源与可持续发展 （18分钟）教学阶段与时间分配 强调可再生资源，不可再生资源一定是一次能源。例题3、以下能源中，属于一次能源的是 ，属于可再生能源的是 ，属于新能源的是 ，属于非清洁能源的是 。A、太阳能 B、水能 C、风能D、煤 E、石油 F、天然气G、煤气H、潮汐能I、核能请同学们阅读课本，找出你认为有关核能和太阳能的重要的内容。播放幻灯片水滴实验说明永动机是不可能的，其实自然界存在一条基本的能量守恒定律，请你回忆一下。不仅如此，能量在转移和转化的过程中具有方向性例题4 下列过程是可逆的是 （ ）A、内能从高温物体转移到低温物体教师主导 阅读书P83,回顾能源的分类，结合投影的网络图理解各自的概念。答：ABCDEFHI；ABCH；AI；DEFG答：获得核能的两条途径：重 核的裂变和轻核的聚变。 核电站的优缺点 核聚变的优缺点 太阳能是“能源之母”学生回答学生主体 同学进行评价和补充点评
B、一棵种子的生长C、光在反射现象中的光路D、一只玻璃杯落到地上在能量转移和转化的过程中，涉及转化的效率问题例题5、我们提倡用节能灯取代白炽灯，你认为有什么好处？为什么一般居民还缺乏这种意识？请大家讨论 答：C （并说明原因）答：就能量转化效率而言，节能灯为白炽灯的3到4倍，即使相同电功率的灯泡，节能灯的亮度大约是白炽灯的四倍，因此从节约能源上而言应提倡用节能灯。而一般居民对节电意识淡漠及节能灯价格高是推广节能灯的主要障碍。
四、小结 （2分钟） 请学生回忆本节课所学的知识，并谈谈体会。
7、 教学资源
1、
2、www.
3、www.syjy.课 题 太 阳 能
［设计意图］
改变仅以“双基”为目标的观念，突出提高科学素质的目标 ；改变过于强调知识传承的倾向，突出科学探究的学习方式；改变封闭式的学科体系，关注开放式的科技与人文社会背 景。把程序性知识的学习放到与概念、规律的学习同等重要的地位。
［教学方法］
讨论法、探究法
［教学目标］
初步认识太阳能，知道太阳能是人类的能源宝库。知道利用太阳能的方式。
在遇到新的问题要去解决时，能够有意识地按照科学探究的步骤去工作，对于复杂问题能够有意识地用一定的方法去处理，提高认识世界、解决问题的能力。
学生能够保持对大自然的热爱，能够领略自然现象中的美妙与和谐，具有对科学的求知欲、乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活，社会实践的意识。
［教学重点和难点］
教学重点：知道太阳能是人类能源的宝库。
教学难点：太阳能的应用
［教具和学具］
激光手电 、太阳能有关资料 、转盘 、太阳能热水器挂图 、大气污染、温室效应、水土流失……的视频资料
［课前准备］课前查阅了有关太阳能有关资料；太阳能集热器的设计
［教学过程］
教学阶段与时间分配 教师主导 学生主体 点评
一、课前预习的成果展示（10分钟） 同学们，今天我给大家带来一个转盘（展示）。我用手一拨它就转，你能否用其他方法使它转起来呢？学生讨论：用水流冲、吹气……演示：用激光手电照射这个圆盘，使圆盘转动。提出问题：通过这个现象同学们可提出什么问题？讨论：可否用阳光代替手电光？光为何能让转盘转动起来？（教师引导学生对以上问题作简要分析）这节课就来重点研究与太阳能有关的问题。 学生举手上台演示并介绍：太阳能概况。地球上贮藏的能量来源及成因。利用多媒体交流太阳能反射炉的制造。 自主学习，合作探究
二、太阳能的利用（25分钟） 刚才大家都踊跃上台展示了自己的成果，说明你们都作了积极主动的准备，这种积极主动的学习态度值得肯定。希望大家能保持，现在我们来进一步总结一下太阳能有哪些优点？板书：一、太阳能的优点：太阳能十分巨大太阳能辐射到地球表面的总功率是多少？学生查表计算：1.7×1017瓦×3600秒=6.1×1020焦。地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×1020焦。这比目前全世界一年内能源生产的总量还多。可见太阳能有多巨大。学生讨论交流太阳能经济、丰富、清洁。太阳能分布广阔，获取方便。既然太阳能有这么多优点，我们就应该好好的利用。请大家讨论：平时我们都是怎样利用太阳能的。板书：1、直接利用。2、间接利用。 学生： 烧煤、汽油、天然气…… 学生：太阳能热水器、太阳能手表、太阳能汽车。 能否对刚才这些事例分类？ 学生：烧煤、汽油属一类、太阳能汽车、太阳能手表、太阳能热水器属于一类。 同学们分得好，一类是直接利用，另一类是间接利用。 关于太阳能的直接应用，大家能否讨论一下，可分为哪几种途径？ 通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能如太阳能电池…… 把太阳能转化成内能以供利用。如太阳炉、太阳能热水器、集热器等。 若给你一个集热器，你会有什么发明创造？ 请讨论后画出图纸（学生讨论，教师参与并给适当的点拨）。 请各组推荐几个同学上台展示你们的发明装置。 第一组同学上台演示： 太阳能集热器吸收太阳能，使水温升高。 学生：关于我们的设计哪位同学还有好的建议？ 学生：你的太阳能热水器，只是在上午时和太阳正对时才有效，其余时刻不能最大限度的吸收阳光怎么办？学生：这好办，我们可以把太阳能热水器制成可转动式的学生：你的太阳能在晚上能保温吗？学生：这一点你不用担心，我们用的当然是保温材料。 这一组演示完毕换另一组。 向学生提供充分的科学探究机会，在进行科学探究的过程中，体验学习科学的乐趣，增长科学探究能力，获取科学知识，形成尊重事实、善于质疑的科学态度，了解科学发展的历史。
三、总结（10分钟） 刚才大家都充分展示了自己的聪明才智。同时，也有这种体会，发明创造并不容易。这一过程是一个曲折的过程，只有不断改进，才能达到更好，干其他事情也是这样。经过以上环节，让同学呢们经历了创造发明的设计过程，体验了其中的成功与失败，得到了情感态度价值观的熏陶。 化石能源的利用给人类带来了好处。但事物总是对立的，化石能源的利用有什么不利的一面？请讨论： 板书：三、化石能源的危害。 学生讨论后总结：烧煤、汽油带来了大气污染、温室效应、水土流失…… 面对化石能源的危害我们怎么办？ （学生讨论并自由发言说出措施，开阔了学生的发散思维）。 使用太阳能汽车，植树造林，工厂烟囱加上净化装置。
这一节课大家学的很好，积极主动，表现出了很高的创造能力，同学们今后一定会发明创造出很多有价值的器材。
［教学评析］ 本节课教师只起一个导演作用，给学生提供充分展示的舞台。让学生尽情的发挥、科学的探究。使学生在体验科学探究的过程中充分享受探索的乐趣，从中获益。
