《能源与可持续发展》优秀教案集
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太阳能教案示例
（一）教学目的
1．了解太阳能的优点．
2．知道直接利用太阳能的两条途径．
（二）教具 有关挂图、录像资料等．
（三）教学过程
1．引入新课
教师：人类利用的常规能源是什么？可以开发利用的新能源有哪些呢？
学生：常规能源有煤、石油、天然气等化石燃料和风力、水力资源等等，可以开发利用的新能源有核能、太阳能、地热能、潮汐能等等．
教师：回答得很好，前面我们已经学习了核能的开发和利用，用铀做燃料的反应堆虽然能大大减少能源的消耗，但是铀的储量也是有限的，而且使用时要产生放射性污染；轻核的聚变虽然比裂变干净，还能释放更多的能量，但是至今还没有真正解决和平利用的问题，所以还要开辟新能源．随着科学技术的发展，人们发现太阳不但一直间接地向人类提供生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的新能源．今天我们就来学习太阳能．
2．进行新课
板书：＜第五节 太阳能＞
(1)太阳能的优点
①太阳能十分巨大．
教师：同学们想想，太阳能有什么优点呢？
板书：＜（一）太阳能的优点＞
学生：太阳能非常巨大，从前面表中可见，太阳能向周围空间辐射的总功率达3.8×1026瓦．
板书：＜1．太阳能十分巨大＞
教师：说得很好，太阳能十分巨大．同学们知道太阳能辐射到地球表面的总功率是多少吗？（通过查看课本答：l.7×1017瓦）
教师：同学们计算一下，太阳每小时辐射到地球的总能量有多少？（学生上黑板计算：1.7×1017瓦×3600秒=6.1×1020焦）
教师：地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×1020焦，这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多，可见太阳能有多么巨大．
②太阳能供应时间长久．
那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持60亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源，所以太阳能的第2个优点是：
板书：＜2．太阳能的供应时间十分长久＞
③太阳能分布广阔，获取方便．
教师：我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不需要挖掘开采）
教师：很好，所以太阳能的第3个优点是：
板书：＜3．太阳能分布广阔，获取方便，无需挖掘开采和运输＞
④使用太阳能安全、不污染环境．
太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能不会给我们带来污染．所以，太阳能的第4个优点是：
板书：＜4．太阳能安全、不污染环境＞
(2)人类直接利用太阳能有两条途径
教师先请同学议论：如何利用太阳能？然后总结．
板书：＜（二）直接利用太阳能的两条途径
1．把太阳能转化成内能以供利用＞（讲解：例如用太阳炉、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电——这就叫太阳能热电站．）
＜2．通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能＞（讲解：例如用硅光电池——也叫太阳能电池，把太阳能直接转化成电能．太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等）
(3)利用太阳能的困难
教师：既然太阳能有那么多优点，为什么不大量推广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没有解决．
板书：＜（三）广泛利用太阳能的困难
1．太阳能虽然十分巨大，但它太分散＞（讲解：经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广．
＜2．由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难＞
＜3．目前太阳能转换器的效率不高＞（讲解：光热转换的效率为50～60%，而光电转换的效率只有10%左右．所以还要下大力气研制高转换效率的材料）
(4)结束语
要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．有人预言，到21世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一．
沈阳市第九十九中学课时教案
教案序号：16 第（ ）周
上课日期 月 日 课 时 1 授课累计 节
课 题 §16.3 太阳能
教学目标 知识技能 初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源宝库
大致了解太阳能的利用
过程方法 观察太阳能在日常生活中应用的实例，经历自制太阳集热器的过程
情感态度与价值观 有了解太阳能奥秘的兴趣，能保持对大自然的好奇，初步领略自然现象的美妙与和谐，对大自然有亲近，热爱的感情
教学重点 太阳能的利用
教学难点 发明装置
课堂类型 新授课 教学用具： 彩色笔、直尺、实物投影仪、太阳能电动车
教学方法 讲解法、探究实验
教案使用情况 授 课 时 间 授课班级 缺席人数 听课人 作业题数
月 日周 第 节
月 日周 第 节
月 日周 第 节
教 学 过 程 教学互动及时间分配
教学内容 创设情景、引入新课师：同学们，今天我给大家带来了一个电动车（展示），用手推一下，它就能运动起来，你能否用其他方法使它运动起来呢？ 学生用手电筒照射太阳能电动车师：通过这个现象你能提出什么问题？问题：（1）可否用阳光代替手电筒的光？（2）光为何能让电动车运动起来呢？二、进行新课1.太阳—巨大的“核能火炉”（1）太阳的结构 如图1所示 直径为地球的110倍体积为地球的130万倍质量为地球的33万倍（2）太阳内部发生聚变，释放巨大的 能量，以光和热向四周辐射。 图1 3min
教师展示并提问学生思考回答
学生观察教师引导学生对问题进行分析
35min
教师讲解
教 学 内 容 教学互动及时间分配
（3）太阳已经稳定地燃烧了50亿年，在经过50亿年才会燃尽。2.太阳能是人类能源的宝库 煤及石油的形成过程： 如图2所示，远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油。在石油形成过程中还放出天然气。图2 根据图3所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用，转化和守恒的情况。[ 分析 ] 地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳。地球上任何地方都在吸收太阳的热能量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存 储在植 图3物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。3.太阳能的利用 将质量、温度都相同的水分别倒入两个相同瓶中，用白纸和黑纸 教师讲解学生记忆
学生展开讨论教师总结归纳
学生动手
教 学 内 容 教学互动及时间分配
分别将瓶包起来，如图4所示，然后将两个瓶子放在太阳光下，经过5min后，观察两个温度计的变化。 图4 分析：由于黑色物体更容易吸收太阳光的能量，所以用黑纸包着的瓶中水温度高。（1）利用太阳能加热物体① 平板集热器的箱面是玻璃，内表面涂黑，箱内温度可比箱外高100℃。② 把反射镜做成曲面，它们将阳光反射并会聚，也能获得高温。 图5 图6（2）将太阳能转变为电能利用太阳能电池使太阳能转化为电能（3）太阳能电池的优点：① 使用寿命长；② 保养费用低；③ 不需燃料（4）太阳能电池的缺点：效率低；② 制造费用大 如图7所示为太阳能热水器，说明工作原理吸热板吸收太阳光时，太阳能转化为内能，吸热板处的水的内能增大、温度升高、密度减小而上升，补给水箱内的密度大的冷水流下来填补，同时被加热后的水向下流进水储水箍内 图7 学生分析教师归纳
教师讲解学生记忆思考
讲师讲解学生讨论交流
教师提问学生讨论交流回答
教 学 内 容 教学互动及时间分配
三、小节太阳的结构。太阳能的利用方式 2min
学生提出多种问题，师生共同讨论交流总结
作业布置：动手动脑学物理1、2、3
板书设计： §16.3 太阳能一、太阳能特点 2.间接利用 清洁 丰富 经济二、太阳能的利用 三、化石能源及其危害 1.直接加热物体 煤 石油 天然气
教学回顾 教学内容：
学生及作业反馈：
补充资料：
备注 辅导时间 辅导班级 辅导人数
月 日 年 班
月 日 年 班
月 日 年 班
沈阳市第九十九中学课时教案
教案序号：17 第（ ）周
上课日期 月 日 课 时 1 授课累计 节
课 题 §16.3 能源革命、能源与可持续发展
教学目标 知识技能 初步了解人类利用能源的发展足迹，知道能量的转移和转化都是有方向性的
了解人类能源消耗的增长状况，认识能源消耗对环境的影响，保护环境
过程方法 阅读反映能源革命的资料，讨论和调查能源使用对环境的影响
情感态度与价值观 通过对能量转移、转化具有方向性的理解，增强节能意识，关心自己身边的能源消耗对环境的影响，关注人类对能源的需求和大量消耗能源所带来的问题，有可持续发展的意识，对保护环境，维持自然界的平衡与和谐负有责任感
教学重点 能量转化和转移的方向性，能源可持续发展
教学难点 收集消耗能源对环境造成破坏的资料用以讨论
课堂类型 新授课 教学用具： 资料，投影片
教学方法 讲解法、探究实验
教案使用情况 授 课 时 间 授课班级 缺席人数 听课人 作业题数
月 日周 第 节
月 日周 第 节
月 日周 第 节
教 学 过 程 教学互动及时间分配
教学内容 创设情景、引入新课师：太阳能、风能、地热能等，通常要做转化才能被我们所用，人类历史上不断进行着能量转化技术的进步，这就是能源革命。二、进行新课1.人类进步的阶梯看图1，它表示远古人类利用太阳能的方式，将图中按能量转移的先后顺序串联起来。 图1学生观看录相，了解能源革命导致人类文明的跃进。（1）太阳能是远古人类唯一利用的能源。（2）人类今天的文明与发展经历了三次能源革命。 ① 第一次：人工取火，使人类由“茹毛饮血”到“刀耕火种”。 柴薪能源的开发和应用，带动了畜牧渔业的发展，而且直接导致了 1min
教师讲解学生思考
30min
教师提问学生动手动脑
学生收看录相，思考问题，提出自己的观点
教 学 内 容 教学互动及时间分配
陶器的产生，加快了金属冶炼和制造业的发展。 ② 第二次：蒸汽机的发明：如图2所示蒸汽机的发明推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化的社会，使人类又进入电气时代。 图2 ③ 第三次：可控核能的应用。如图3所示，以核燃料为主要能源，为人类提供了更安全，更经济，效率更高的能源。 图32.能量转移和能量转化的方向性 如图4所示，是豆子生长过程，不过次序已经打乱，请你按照正确的顺序排列。 图4 教师讲解学生思考
学生动脑思考分组交流
教 学 内 容 教学互动及时间分配
师：豆子的生长如果按相反顺序是不会发生的，自然界的过程也是有方向性的。能量的转移和转化也都是有方向性的。我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能源的利用是有条件的。 《灾害——失控的能量释放》3.能源消耗对环境的影响讨论：人类在能源革命的进程中给自己带来了便利，也给自己造成了麻烦，说一说你的看法？4. 21世纪的能源趋势能源消耗的迅速增长，地球储存的化石能源将日益减少，最终将枯竭，必须不断开发新能源，提高能源的利用律，同时要节约能源，这是解决能源危机的主要途径。 图55.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成破坏在消耗各种能源时，对环境造成怎样的破坏呢？下表是某物理小组调查的结果，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。 能源种类环境问题石油和天然气煤水力发电核能柴薪空气污染√√××√废物×√×√×有害辐射×××√×水土流失和沙漠化（破坏生态平衡）××√×√6.未来的理想能源讨论：你对未来的能源有什么样的预想和打算，大家谈一谈。7.未来理想能源满足的条件必须足够丰富，可以保证长期使用；必须足够便宜，可以保证多数人用得起； 学生阅读分组讨论
教师讲解学生思考
教师提出问题学生讨论交流
教师与学生共同讨论与交流
教 学 内 容 教学互动及时间分配
相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。三、课堂练习四、小节太阳的结构。太阳能的利用方式 8min
学生练习教师指导
1min
学生提出多种问题，师生共同讨论交流总结
作业布置：动手动脑学物理P143—1、2、3 P146—1、2、3、4
板书设计： §16.4 能源革命§16.5 能源与可持续发展一、人类进步的阶梯 四、能源消耗对环境的影响二、能量转移和能量转化的方向性 五、未来理想的能源及其条件三、21世纪的能源趋势
教学回顾 教学内容：
学生及作业反馈：
补充资料：
备注 辅导时间 辅导班级 辅导人数
月 日 年 班
月 日 年 班
月 日 年 班
节能教案示例之一
（一）教学目的
1．知道能源利用率的概念．
2．了解解决能源问题的两条途径——开发新能源和提高能源利用率．
3．知道能源问题的最终解决要靠科学技术的进步，激发学生努力向上的精神．
（二）教学过程
1．引入新课
教师：我们学习热机的时候提出过一个概念叫热机的效率，同学们还记得它的含意吗？
学生：在热机里用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比叫做热机的效率．
教师：回答正确．我们知道煤燃烧放出热量的过程是碳和氧反应生成二氧化碳的过程，那么一般情况下放入炉膛的煤能不能完全燃烧光呢？
学生：不能，总会留下没有烧透的煤碴．
教师：对，我们在利用燃料时，一部分被有效利用了，还有一部分没被利用就扔掉了；那么被有效利用的燃料放出的内能能全部被有效利用吗？同学们在学习内燃机时知道，内燃机在工作时能不能把汽油或柴油燃烧时放出的内能全部变成机械能呢？
学生：不能，还有相当一部分内能被排出的废气带走了，内燃机的效率只有20～40%．
教师：回答得很好．由此可见，能源在利用时，能够有效利用的能量只占其中的一部分，还有相当一部分未被利用而散失了，所以我们要想办法提高能量的有效利用部分，减少未被利用的部分．这就是今天我们要学习的内容．
2．进行新课
板书：＜第六节 节能＞
(1)什么叫能源利用率
板书：＜有效利用的能量占消耗的能源所含能量的比值叫做能源利用率．＞
(2)提高能源利用率就可以节约能源的消耗
教师：以热机为例，有效利用的能量仅为用来做有用功的那部分内能，如果能把从内燃机中排出的废气带走的热量也利用起来，从整体来讲也就提高了能源的利用率了．
板书：＜提高能源利用率可以减少能源的消耗＞
教师：我国目前总的能源利用率只有30%，比发达国家的50%还有很大差距，如果我国能把能源利用率提高到50%，按1989年的数据计算，每年就可节约标准煤3.8亿吨，这是个多么大的数字啊！所以节省能源消耗，既可提高经济效益，又能缓解能源紧张局面，意义是十分巨大的．
(3)提高能源利用率要靠科学技术的进步
教师：在热机那一章的学习中，同学们已经知道，使用蒸汽机的效率只有10%左右，后来发明了内燃机，效率提高到30%以上．从火电站到热电站，能源利用率从30%提高到50%以上．采用超高压送电，大大减少了输电线上的能量损失，又等于提高了能源的利用率．
板书：＜能源利用率的提高离不开科学技术的进步．＞
(4)我国挣取的节能措施
请同学阅读该节课文第5自然段，然后共同总结，并板书：
＜1．把火电站改成热电站．
2．把分散供热改为集中供热．
3．开发节能新产品，淘汰能耗高的旧产品．＞
教师：同学们可以算一笔帐：如果把60瓦的白炽灯都换成11瓦的小高效节能灯（亮度相当），那么消耗的电能将是原来的百分之几呢？从这里可以看到淘汰老、旧设备，开发节能新产品，在节能上的潜力是很大的．目前我国正在进行社会主义四个现代化建设，能源的需求量很大，而能源的供应往往跟不上生产发展的需要，所以每个人都要提高节能意识，从自己做起，从家庭、学校做起．节约能源消耗，也是为祖国建设做贡献．
(5)全章结束语
①要开发利用新能源
教师：能源问题，关系到人类的衣食住行，关系到国家的兴旺发达，关系到社会的繁荣和进步，随着社会的发展，人类对能源的需求必将越来越大，更多地开发利用能源，就成为关系到人类生存发展的重大社会问题．人类现在还不能利用可挖核聚变的能量，随着科学技术的进步，一旦可挖核聚变能够很方便地实现，可以说将永远地解决人类的能源需求了．因为核聚变使用的原料氘，储量非常丰富，1升海水中就含有0.03克氘，经计算：1升海水中的氘聚变释放的核能相当于300升汽油燃烧时放出的能量．地球上的水总共含有约40多万亿吨氘，假如这些氘的1%作为核聚变的燃料，按现在的能源消耗计算，就足以满足全世界几亿年对能源的需求，所以只此一项就足够人类使用了．何况现在人类对太阳能的利用规模还很小，如果找到了光电转换效率高的材料和技术，人们可以大规模地直接利用太阳能来发电，这也是一个诱人的前景．
②科学技术的进步，会使能源的开发和利用出现新局面
随着科学技术的进步，今天还不能充分利用的能源，明天可能会发现一种新方法而利用得更充分；另外今后也还会发现更加巨大的新能源，这些都不是不可能实现的幻想．世世代代的中外科学家、发明家、工程师为人类开发利用能源已经做出了巨大的贡献，人类还一直在不断发现、不断前进．在座的同学们都是21世纪的建设者，希望同学们将来在能源问题上，或在其他科学技术问题上能够大显身手，为祖国的四个现代化，为人类的进步作出重大的贡献．
3．布置作业
阅读课本：了解提高能源利用率的有关问题，提高学习科学知识的兴趣和认识．
（陈海鸿、李瑞海，人教版教社）
节能教案示例之二
（一）教学目的
1．常识性了解什么是能源利用率．
2．常识性了解节能的重要性、紧迫性，明确节能是每个公民的职责，自觉树立节能意识，培养节能的良好习惯．
3．常识性了解人类从根本上解决能源问题的出路是依靠科学技术进步．
（二）教学过程
1．指导学生自学教材
告诉学生，这节课主要采取自学教材和分组讨论的方式来学习节约能源的问题．要求学生在自学中就下面板书的几个问题做好参加讨论的准备．
板书：
(1)举例说说什么叫能源利用率？
(2)提高能源利用率、节约能源的重要性？
(3)提高能源利用率、节约能源的根本措施是什么？
(4)人类从根本上解决能源问题的出路在哪里？
(5)如果每人一年节约用电1千瓦时，那么全国近12亿人一年节约的电能相当于多少吨标准煤完全燃烧放出的能量？（标准煤的燃烧值为2.93×10焦／千克）
2．学生阅读教材，教师巡视，了解学生阅读情况
3．组织学生分组讨论
4．由各组推出代表向全班汇报本组的讨沦结果
5．教师进一步归纳学生的讨论结果，进行这节课的总结
在总结中着重强调：
(1)节能的重要性和紧迫性．
由于目前人们使用的能源主要还是煤、石油和天然气，或者是由煤和石油转化而来的电能．因此，节约能源不仅能提高经济效益，缓解能源供应紧张的局面，而且能减少对环境的污染．例如，每节约1千瓦时电能，如用于工业生产，则可增加约8元的工业产值；而少烧1吨煤，则可少向大气中排放约20千克二氧化硫、440千克二氧化碳和15千克烟尘．可见，提高能源利用率、节约能源对促进国民经济发展和保护环境都有很重要的意义．
现在，我国的能源生产和供应情况与社会主义现代化建设的需求还有较大差距．据报纸公布的资料介绍：近几年，全国工农业生产因缺能而少创造的产值，每年都高达千亿元以上．另一方面，由于设备、技术、管理等各方面的原因，不少地方存在着高能耗、低效益的问题．例如，每生产1万块砖，大工厂的耗能量是0.87吨标准煤，而农村砖厂的耗能量则是1.05—3吨标准煤．据统计，我国人均能源资源的拥有量低于世界平均值，能源利用率低于发达国家，随着国民经济的发展和人民生活的改善，能源的需求量还要继续增加．因此，提高能源利用率、节约能源，对我国来说，是既重要又紧迫的事情．
(2)自觉树立节能意识，培养节能的良好习惯．
能源问题与我们每个人的生活息息相关．节能是利国利民、造福子孙的事情，而不仅仅是某个部门、某些人的事情．因此，每个人都要自觉树立节能意识，积极宣传节能的重大意义，培养节能的良好习惯，从节约1千瓦时电、1克煤、1滴油做起，那么，日久天长，就能为我国社会主义现代化建设做出应有的贡献．
6．布置作业
(6)调查了解本地开发和利用能源的情况．
(2)对学校、家庭提出节能的建议．
（三）设想、体会
1．根据九年义务教育初中物理教学大纲关于“常识性了解能源的开发利用和环境保护”的教学要求，本教案在强调节能可以提高经济效益、缓解能源供应紧张局面的同时，专门举出数据补充说明节能还可以减少环境的污染．
2．在教学中，注意联系我国国情，教育学生对待节能问题要有紧迫感．
3．这节课采取教师提示，学生自学教材和分组讨论，教师进一步归纳总结的方式．实践证明，这样做，既有利于学生抓住教材重点，对能源问题获得较深的印象，也有利于教师及时了解所教学生的实际认识和想法，以便按照大纲和教材的要求，有针对性地进行教学，提高普及能源常识教育的实效．
第十七章 能源的开发和利用
第一节 原子核的组成
(一)教学目的
1.常识性了解射线的应用，强射线对人体的危害及防护。
2.常识性了解原子核的组成。
3.进行物理学研究方法的启蒙教育。
(二)教具
录像机，监视器，原子弹和氢弹爆炸的录像剪辑。(若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替)
(三)教学过程
1.引入新课
教师：为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。
播放录像：我国第一颗原子弹爆炸的实况。
教师：这是我国第一颗原子弹试爆的实况，其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹。紧接着于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才能做完的工作。
播放录像：我国第一颗氢弹试爆实况。
这是我国试爆第一颗氢弹的情况，与原子弹相比，氢弹所用的燃料更少，而威力则比原子弹大很多。
(若没有录像设备，就出示挂图，指着原子弹爆炸后形成的蘑菇云问学生：你们知道这是什么吗？然后教师再介绍上述情况)
原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。我们知道化学能是在原子发生变化时放出的能量，而核能是在原子核发生变化时放出的能量。为了了解核能，先要知道原子核的组成情况。
2.进行新课
板书课题：〈第二节 原子核的组成〉
(1)电子的发现和放射性现象的发现
教师：我们已经学过，物质是由分子、原子构成的，原子已经是很小很小的微粒了，其直径只有10-10米，所以在十九世纪以前，人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，而电子比原子小得多，因而人们才认识到原子内部还有结构。
板书：〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉
在同一时期人们还发现了天然放射现象，对放射性现象的进一步研究，人们认识到原子核内部还有结构，原子核由比它更小的粒子组成。可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。我们先来学习放射性现象。
板书：〈放射性现象的发现把人们带入了原子核内部的世界〉
(2)放射性现象
①什么是放射性现象？
教师边写边说：像铀(U)、钋(Po)、镭(Rα)等元素能自发地放出一些人眼看不见的、能穿透黑纸使照相底片感光的射线，这种现象叫放射性现象。这些元素叫放射性元素。
②射线究竟是什么？
教师：在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质？比如：这些射线带不带电呢？为了了解它们的性质，还得通过实验。
教师：我们做什么样的实验，才能判断它们带不带电呢？(放射性现象中放出的射线若是带电的，射线在磁场中将像通电导体那样发生偏转，由偏转的方向和磁体的N、S极位置还可判断射线带的是什么电。)
教师：我们利用已经掌握的知识可以去探索还不知道的现象和规律，最基本的研究方法是通过实验。把放射性元素装在一个壁很厚的铅盒里(射线穿不透)，在盒壁上有一个小孔，放射线可由此孔射出，然后把它们放到两个很强的磁极之间，再用照相底片把射线的轨道记录下来。从照相底片上看到，放射线分成了三束，其中两束向相反方向偏转，说明这两束射线带异种电荷；中间一束偏转，说明它不带电，是中性的。
这三种射线有哪些性质呢？它们的实质是什么呢？
板书：〈射线由两种带异种电荷的粒子和一种不带电的中性粒子组成〉
(3)三种射线
①α射线
根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组成。科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量。进一步研究表明α粒子就是氦原子核。
板书：〈α射线的实质就是高速运动的氦核流〉
由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住。
②β射线
与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线。研究发现β射线由带负电的粒子(β粒子)组成。进一步研究表明β粒子就是电子。
板书：〈β射线的实质就是高速运动的电子流〉
实验还表明，β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。
③γ射线
中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的。
板书：〈γ射线是一种电磁波〉
γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透水泥墙和几厘米厚的铅板。
(4)γ射线的应用和防护
由于γ射线穿透性极强，照到动、植物上还能对细胞发生生物化学作用，因此在工业、农业和医学上都有重要应用。在工业上可用它作金属探伤，或检查金属板的厚度。例如，飞机、火车、轮船上的主轴是用钢材锻压而成的，里面有没有砂眼或裂缝呢？以前是用破坏法抽样检查的，可靠性差，又浪费材料，现改用γ射线来探查，准确度高，又不损耗材料；在农业上用γ射线来适当照射种子，能使农作物增产，还能增强某些作物的抗病能力，改良农作物的品质；在医学上还可用γ射线作"放疗"，医治恶性肿瘤。
事物总是一分为二的，γ射线能杀死癌细胞，也能杀死正常细胞，或使正常细胞癌变，因此在使用放射性元素时，要注意射线的防护，要防止放射性物质泄漏，以免对水源、空气和工作场所造成污染。
(5)原子核的组成
深入研究表明，放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构。
原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？这是个很复杂的问题，直到目前原子核内部的细微组成情况仍是科学研究的尖端项目之一。现在我们只是粗浅地、简单地介绍原子核内部的基本组成情况。
①英国物理学家卢瑟福在1919年做核反应时发现了质子，经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍。进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。
②1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电，是中性粒子。在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。
板书：〈原子核是由质子和中子组成的〉
现在我们已经知道：氢原子核(H)最简单，它就是一个质子，核外有一个电子绕着它转；氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的，核外有2个电子绕着它转；锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转；铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转……同学们可以发现一个规律：
板书：〈各种原子核内质子的个数(核的电荷数)和核外电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数；原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它等于该元素原子量的整数部分。〉
③在某种核反应中，一个中子变成一个电子和一个质子。这就是原子核内没有电子，又会放出电子，产生β射线的原因。
3.小结(略)
4.布置作业
阅读课本，了解放射性现象和原子核组成的基本情况。
第三节 核能
(一)教学目的
1.常识性了解核能和释放核能的两条途径——裂变和聚变。
2.进行物理学研究方法的启蒙教育。
3.介绍我国科学家的成就，进行爱国主义教育。
(二)教具
铀核裂变、链式反应以及原子弹、氢弹爆炸后产生的蘑菇云挂图，我国试爆第一颗原子弹、氢弹的录像资料及播放设备。
(三)教学过程
1.引入新课
教师：科学家们在天然放射性现象的研究中，发现了极其微小的原子核内部还有结构，原子核也是可以变化的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去"轰击"原子核，最初是用α粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化——核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。
2.进行新课
板书：〈第三节 核能〉
(1)什么叫核能？
板书：〈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。〉
(2)释放核能的两条途径
教师：经过科学家们的大量实验研究和理论分析，发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变两条途径。
①重核的裂变
教师结合课本 图14-6或挂图讲解：科学家们发现，用中子去轰击质量数为235的铀，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变。
裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开，与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，核能转化成周围物体的内能。实验表明，裂变时释放的核能十分巨大，1千克铀-235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能相当于2500吨标准煤完全燃烧时放出的能量，是同样质量煤燃料时放出能量的2.5×106倍。
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？科学家们从实验中发现，(指着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轴核发生裂变……随着一个轴核裂变的发生，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。(指着原子弹爆炸后升起的蘑菇云挂图)这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裂变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维，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设施的核心部件。
②轻核的聚变
教师结合课本图14-9讲解(教师可边讲边在黑板上画此图)：
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，(指着氢弹爆炸后升起的蘑菇云挂图说)这是氢弹爆炸后升起的蘑菇云，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。
我国物理学家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理学家钱三强和何泽慧在法国学习和工作期间与法国两个研究生一起，第一次发现了铀核裂变的三分裂和四分裂现象。解放后从1960年开始，王淦昌等一批优秀的物理学家和其他人员，在西北高原的实验室里，在荒无人烟的沙漠试验场中奋发图强、艰苦奋斗，经过4年的艰辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我国的第一颗原子弹(播放我国第一颗原子弹试爆的的录像资料)，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，现在我们的运载工具--火箭技术也已相当成熟了，不但给自己发射卫星，还替外国发射卫星，信誉很高。当然我国研制核武器只是为了打破核垄断，抑制核讹诈，最终能够消灭核武器。
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。同学们将来也许能参与其中，成为我国和平利用聚变释放核能的有功人员，为开发我国的新能源作出重大的贡献，我们衷期待着这一天。
3.总结：
板书：
重核的裂变--链式反应(原子弹，核反应堆)
核能的释放
轻核的聚变(氢弹，"中国环流器1号")
4.布置作业
阅读课本，知道什么是核能，了解释放核能的两条途径。
能源的开发和利用练习题
一、填空题：（每空2分，共72分）
1._____________________________叫做能源。如__________、
________、________、_______。
2._____________________________________________是一次能源。
___________________是二次能源。如___________。
3.新能源中最瞩目的是___________________能。它的主要优点是
_________、___________、__________和__________不会给环境
带来污染。
4.科学家发现原子核是可以改变的，在改变的过程中有可能____，
这种能量叫做____________能。通常也叫做________能。获得核
能的途径是______________和____________。
5.用中子轰击铀核，铀核发生__________，放出__________，同时
放出2～3个中子，又可以____________使它们也发生_______。
这样将不断地自行继续下去，这种现象叫做____________。
6.较轻的核结合成较重的核，也能释放出____________，这种现象
叫做____________。氢弹就是利用轻核的__________制成的，它
是比__________威力更大的__________武器。
7.利用__________的电站叫做核电站，核电站是利用
______________产生的能量来发电的。
8.太阳能具有以下优越之处：1)__________________________。
2)________________________。3)_______________________。
4)_________________________。
9.______________占____________________叫做能源利用率。
10.充分_____________和____________核能和太阳能，将取代化石
燃料并满足人类对能源的不断增长的需要。
二、判断题：（10分）
1.煤、石油和天然气统称为化石燃料。 ［ ］
2.当今利用的主要能源是化石燃料，终有耗尽之时，人类面临一场“能源危机”。［ ］
3.铀核裂变时只有二分裂一种情况。 ［ ］
4.核电站先进的保护措施保证电站安全运行。 ［ ］
5.太阳能只能以间接方法向人类提供能量。 ［ ］
三、选择题：（每题至少有一个正确答案，把正确答案的序号填在括号里）（18分）
1.当今人类利用的常规能源是［ ］，新能源是［ ］。
A.化石燃料
B.太阳能
C.核能
D.电能
2.属于原子核裂变的链式反应的是［ ］，属于轻核聚变的是［ ］
A.原子弹爆炸
B.氢弹爆炸
C.核电站发电
D.太阳能辐射
3.太阳能可以直接利用，下列装置中把太阳能转化成内能的是
［ ］。把太阳能转化成电能的是 ［ ］。
A.硅光电池
B.太阳灶
C.太阳集热器
D.太阳能热电站
参考答案：
一、（每题2分，共72分）
1.能提供能量的物质资源，煤、石油、水流、地热
2.由自然界提供的能源，由自然界提供的能源转化而来的能源，电
3.太阳，安全，清洁，开发，利用
4.获得巨大的能量，核，原子，原子核的裂变，原子核的聚变
5.裂变，能量，轰击其它铀核，裂变，链式反应。
6.能量，聚变，聚变，原子弹，核
7.核能发电，原子核裂变的链式反应
8.1)太阳能十分巨大，2)太阳能供应时间长久，3)太阳能分布广
阔，获取方便，4)太阳能安全清洁，不会污染环境
9.有效利用的能量，消耗的能源所含能量的比例
10.利用，开发
二、（10分）
1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.×
三、（18分）
1.A，BC 2.AC，BD 3.BC，AD
第十六章能源与可持续发展比较与案例分析
一、知识点教学要求和内容标准的知识目标比较
知识点 教学大纲（试用）对知识的教学要求 教学大纲（修订本）对知识的教学要求 课程标准中内容标准知识目标
原子和原子核 常识性了解原子和原子核的组成 知道原子和原子核的组成
* 放射现象 常识性了解射线的应用、强射线对人体的危害的防护 了解核能的优点和可能带来的问题。
* 核能 常识性了解裂变反应和核能发电的大致情况
能的转化和守恒 知道各种形式的能可以相互转化，转化过程中能量守恒 知道各种形式的能可以相互转化，转化过程中能量守恒 知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。 通过能量的转化和转移，认识效率。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。
* 能源的开发和利用 常识性了解几种主要能源、节能的重要性、能源的开发利用和环境保护 能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。 能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点。 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、实验、技能要求和内容标准科学探究的比较
教学大纲规定的演示实验和学生实验 教学大纲对技能的教学要求 课程标准中内容标准的科学探究和实验 课程标准中内容标准的技能目标
原子和原子核(挂图)
射线(挂图) 射线的防护(挂图)
链式反应(挂图) 核电站(挂图)
热电站(挂图) 蓄能电站(挂图) 太阳能电站(挂图)
三、变化部分逐条分析
1、增加了“能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识”。
分析：教学大纲对能的转化和守恒定律的教学要求是“知道各种形式的能可以相互转化，转化过程中能量守恒”，可以看出教学目标主要是从知识的角度来提出的。由于能量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的定律之一，它是人类认识自然、改造自然的有力武器，所以课程标准对这部分内容提出了更高的要求，却增加了“能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识”。第一点要求属于“了解”水平，要求学生能从宏观的角度大致说明日常生活中有关能量守恒的实例即可。第二点要求属于“理解”水平，目的是进一步发展学生用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。增加的这两点要求充分体现了STS的观点和强调与其他学科相联系的新课程理念。新教材在编写这部分内容时，首先让学生利用身边的器材完成一组小实验来讨论自然界各种现象的内在联系，体会能量之间的相互转化。然后介绍能量守恒定律。同时专门安排了科学世界栏目：向地球要热。让学生了解地热这种新能源以及人们如何利用地热供暖、发电，给人们的生活带来方便等。针对这部分内容的增加，新教材也增加了相应的创新性的练习和习题。如：
例1：释放化学能的过程不断地发生在你的体内。食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转变为内能，因此人的体温保持在37℃左右。从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转变为哪些能量？
人体摄入的能量（营养师称之为热量）过多、过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少热量？应该如何调整饮食？查阅资料，进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流。
例2：课本图155-5（P125 ）的构思图表现的是一种不需要耗用任何能量而能永远不停工作的机器---“永动机”。讨论一下，这种构思能够实现吗？
2、增加了“通过能量的转化和转移，认识效率。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”。
分析：这部分知识在教学大纲里没有作要求，原教材也没有编写这部分内容。但由于这部分知识与我们生活和社会联系非常紧密，课程标准对这部分知识提出了两点要求。第一点要求“通过能量的转化和转移，认识效率”属于“认识”水平层次，要求能通过生产生活中的一些常见实例，分析能量在转化和转移的过程中，有能量损耗，从而进一步从更广义的范围认识效率的概念。第二点要求“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”属于“初步了解”水平层次，强调在分析能量的转化和转移时，同时还要考虑方向性，说明分析物理现象时都是有规律可循的道理。新教材在处理这部分内容时，一是结合燃料的热值让学生讨论怎样提高各种热机及炉子的效率；二是让学生阅读、讨论人类历史上不断进行着的能源革命，使学生进一步认识到科技给人类带来的便利。三是通过具体实例让学生初步认识到能量的转化与转移是有方向性的。同时还安排了STS栏目：灾害----失控的能量释放。这些都充分体现了STS观点。针对这部分内容的增加，新教材也增加了相应的练习和习题。如：
例1：分析汽车（拖拉机）中燃料释放内能的去向，讨论提高效率的可能方法。
例2：调查本地历史上火灾发生的事例，从能量转化的角度分析其成因并讨论如何防止火灾。
例3：指出你生活中存在哪些浪费能源的现象，可以采取哪些节能措施？
3、将“常识性了解几种主要能源、节能的重要性、能源的开发利用和环境保护”变为“能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系”、“能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点”。
分析：这部分内容在教学大纲里是作为选学内容的，教学大纲的要求也是作为常识性了解，在实际教学中，学生只是作为外课阅读材料，教师不作任何说明和解释。随着能源问题在社会生活中越来越突出，课程标准提出了明确的要求。第一点属于“了解”水平层次，要求能通过具体事例，了解自然界有哪些能源，能说出人类开发和利用能源的历程与人类生活和社会发展的关系。体现了科学、技术和社会的紧密联系。第二点属于“理解”水平层次，要求通过不可再生能源和可再生能源的理解，了解人类所面临的能源危机，使学生有一种紧迫感，责任感。注重了学生情感态度与价值观的培养。新教材在处理这部分内容时，从“能源家庭”入手，介绍了日常生活中常用的各种能源，着重介绍了核能和太阳能。在学生的练习和习题里也安排了相应的题目。如：
例1：调查自己家庭目前的能源使用状况和能源使用的变迁。必须说明使用了哪几种能源、每种能源的特点和类别、每种能源的计量单位及意义、每个月各种能源的大约使用量。
例2：结合实例说明不可再生能源和可再生能源的特点。
4、增加了“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”。
分析：这部分内容在大纲里没有作要求，原教材里也没有列出来。课程标准明确提出了两点要求。第一是要求“了解世界和我国的能源状况”，属于“了解”水平层次，要求学生通过具体的资料和事实，来了解我国和世界的能源状况，我国发展能源的方针和对策。第二是要求“对于能源的开发利用有可持续发展的意识”，属于“体验性目标的“领悟”水平层次，要求学生要关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立科学的世界观，有将科学服务于人类的使命感与责任感。充分体现了从物理走向社会的基本课程理念。新教材在编写这部分内容时，一是介绍了21世纪的能源趋势；二是结合实例让学生分析说明能源消耗对环境的影响；三是让学生讨论怎样探索和使用未来的理想能源。课后的练习和习题也安排了一些创新性的题目。如：
例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？
例2：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。
例3：科学作文：能源与我们的生活。
学生演示
想想议议
想想做做
想想议议
学生活动
想想议议
STS
想想议议
（一）教学目的
1．了解太阳能的优点．
2．知道直接利用太阳能的两条途径．
（二）教具 有关挂图、录像资料等．
（三）教学过程
1．引入新课
教师：人类利用的常规能源是什么？可以开发利用的新能源有哪些呢？
学生：常规能源有煤、石油、天然气等化石燃料和风力、水力资源等等，可以开发利用的新能源有核能、太阳能、地热能、潮汐能等等．
教师：回答得很好，前面我们已经学习了核能的开发和利用，用铀做燃料的反应堆虽然能大大减少能源的消耗，但是铀的储量也是有限的，而且使用时要产生放射性污染；轻核的聚变虽然比裂变干净，还能释放更多的能量，但是至今还没有真正解决和平利用的问题，所以还要开辟新能源．随着科学技术的发展，人们发现太阳不但一直间接地向人类提供生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的新能源．今天我们就来学习太阳能．
2．进行新课
板书：＜第五节 太阳能＞
(1)太阳能的优点
①太阳能十分巨大．
教师：同学们想想，太阳能有什么优点呢？
板书：＜（一）太阳能的优点＞
学生：太阳能非常巨大，从前面表中可见，太阳能向周围空间辐射的总功率达3.8×1026瓦．
板书：＜1．太阳能十分巨大＞
教师：说得很好，太阳能十分巨大．同学们知道太阳能辐射到地球表面的总功率是多少吗？（通过查看课本答：l.7×1017瓦）
教师：同学们计算一下，太阳每小时辐射到地球的总能量有多少？（学生上黑板计算：1.7×1017瓦×3600秒=6.1×1020焦）
教师：地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.1×1020焦，这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多，可见太阳能有多么巨大．
②太阳能供应时间长久．
那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持60亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源，所以太阳能的第2个优点是：
板书：＜2．太阳能的供应时间十分长久＞
③太阳能分布广阔，获取方便．
教师：我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不需要挖掘开采）
教师：很好，所以太阳能的第3个优点是：
板书：＜3．太阳能分布广阔，获取方便，无需挖掘开采和运输＞
④使用太阳能安全、不污染环境．
太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能不会给我们带来污染．所以，太阳能的第4个优点是：
板书：＜4．太阳能安全、不污染环境＞
(2)人类直接利用太阳能有两条途径
教师先请同学议论：如何利用太阳能？然后总结．
板书：＜（二）直接利用太阳能的两条途径
1．把太阳能转化成内能以供利用＞（讲解：例如用太阳炉、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电——这就叫太阳能热电站．）
＜2．通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能＞（讲解：例如用硅光电池——也叫太阳能电池，把太阳能直接转化成电能．太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等）
(3)利用太阳能的困难
教师：既然太阳能有那么多优点，为什么不大量推广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没有解决．
板书：＜（三）广泛利用太阳能的困难
1．太阳能虽然十分巨大，但它太分散＞（讲解：经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广．
＜2．由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难＞
＜3．目前太阳能转换器的效率不高＞（讲解：光热转换的效率为50～60%，而光电转换的效率只有10%左右．所以还要下大力气研制高转换效率的材料）
(4)结束语
要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛．有人预言，到21世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一．
沈阳市第九十九中学课时教案
教案序号：16 第（ ）周
上课日期 月 日 课 时 1 授课累计 节
课 题 §16.3 太阳能
教学目标 知识技能 初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源宝库
大致了解太阳能的利用
过程方法 观察太阳能在日常生活中应用的实例，经历自制太阳集热器的过程
情感态度与价值观 有了解太阳能奥秘的兴趣，能保持对大自然的好奇，初步领略自然现象的美妙与和谐，对大自然有亲近，热爱的感情
教学重点 太阳能的利用
教学难点 发明装置
课堂类型 新授课 教学用具： 彩色笔、直尺、实物投影仪、太阳能电动车
教学方法 讲解法、探究实验
教案使用情况 授 课 时 间 授课班级 缺席人数 听课人 作业题数
月 日周 第 节
月 日周 第 节
月 日周 第 节
教 学 过 程 教学互动及时间分配
教学内容 创设情景、引入新课师：同学们，今天我给大家带来了一个电动车（展示），用手推一下，它就能运动起来，你能否用其他方法使它运动起来呢？ 学生用手电筒照射太阳能电动车师：通过这个现象你能提出什么问题？问题：（1）可否用阳光代替手电筒的光？（2）光为何能让电动车运动起来呢？二、进行新课1.太阳—巨大的“核能火炉”（1）太阳的结构 如图1所示 直径为地球的110倍体积为地球的130万倍质量为地球的33万倍（2）太阳内部发生聚变，释放巨大的 能量，以光和热向四周辐射。 图1 3min
教师展示并提问学生思考回答
学生观察教师引导学生对问题进行分析
35min
教师讲解
教 学 内 容 教学互动及时间分配
（3）太阳已经稳定地燃烧了50亿年，在经过50亿年才会燃尽。2.太阳能是人类能源的宝库 煤及石油的形成过程： 如图2所示，远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了。沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油。在石油形成过程中还放出天然气。图2 根据图3所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用，转化和守恒的情况。[ 分析 ] 地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳。地球上任何地方都在吸收太阳的热能量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存 储在植 图3物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。3.太阳能的利用 将质量、温度都相同的水分别倒入两个相同瓶中，用白纸和黑纸 教师讲解学生记忆
学生展开讨论教师总结归纳
学生动手
教 学 内 容 教学互动及时间分配
分别将瓶包起来，如图4所示，然后将两个瓶子放在太阳光下，经过5min后，观察两个温度计的变化。 图4 分析：由于黑色物体更容易吸收太阳光的能量，所以用黑纸包着的瓶中水温度高。（1）利用太阳能加热物体① 平板集热器的箱面是玻璃，内表面涂黑，箱内温度可比箱外高100℃。② 把反射镜做成曲面，它们将阳光反射并会聚，也能获得高温。 图5 图6（2）将太阳能转变为电能利用太阳能电池使太阳能转化为电能（3）太阳能电池的优点：① 使用寿命长；② 保养费用低；③ 不需燃料（4）太阳能电池的缺点：效率低；② 制造费用大 如图7所示为太阳能热水器，说明工作原理吸热板吸收太阳光时，太阳能转化为内能，吸热板处的水的内能增大、温度升高、密度减小而上升，补给水箱内的密度大的冷水流下来填补，同时被加热后的水向下流进水储水箍内 图7 学生分析教师归纳
教师讲解学生记忆思考
讲师讲解学生讨论交流
教师提问学生讨论交流回答
教 学 内 容 教学互动及时间分配
三、小节太阳的结构。太阳能的利用方式 2min
学生提出多种问题，师生共同讨论交流总结
作业布置：动手动脑学物理1、2、3
板书设计： §16.3 太阳能一、太阳能特点 2.间接利用 清洁 丰富 经济二、太阳能的利用 三、化石能源及其危害 1.直接加热物体 煤 石油 天然气
教学回顾 教学内容：
学生及作业反馈：
补充资料：
备注 辅导时间 辅导班级 辅导人数
月 日 年 班
月 日 年 班
月 日 年 班
沈阳市第九十九中学课时教案
教案序号：17 第（ ）周
上课日期 月 日 课 时 1 授课累计 节
课 题 §16.3 能源革命、能源与可持续发展
教学目标 知识技能 初步了解人类利用能源的发展足迹，知道能量的转移和转化都是有方向性的
了解人类能源消耗的增长状况，认识能源消耗对环境的影响，保护环境
过程方法 阅读反映能源革命的资料，讨论和调查能源使用对环境的影响
情感态度与价值观 通过对能量转移、转化具有方向性的理解，增强节能意识，关心自己身边的能源消耗对环境的影响，关注人类对能源的需求和大量消耗能源所带来的问题，有可持续发展的意识，对保护环境，维持自然界的平衡与和谐负有责任感
教学重点 能量转化和转移的方向性，能源可持续发展
教学难点 收集消耗能源对环境造成破坏的资料用以讨论
课堂类型 新授课 教学用具： 资料，投影片
教学方法 讲解法、探究实验
教案使用情况 授 课 时 间 授课班级 缺席人数 听课人 作业题数
月 日周 第 节
月 日周 第 节
月 日周 第 节
教 学 过 程 教学互动及时间分配
教学内容 创设情景、引入新课师：太阳能、风能、地热能等，通常要做转化才能被我们所用，人类历史上不断进行着能量转化技术的进步，这就是能源革命。二、进行新课1.人类进步的阶梯看图1，它表示远古人类利用太阳能的方式，将图中按能量转移的先后顺序串联起来。 图1学生观看录相，了解能源革命导致人类文明的跃进。（1）太阳能是远古人类唯一利用的能源。（2）人类今天的文明与发展经历了三次能源革命。 ① 第一次：人工取火，使人类由“茹毛饮血”到“刀耕火种”。 柴薪能源的开发和应用，带动了畜牧渔业的发展，而且直接导致了 1min
教师讲解学生思考
30min
教师提问学生动手动脑
学生收看录相，思考问题，提出自己的观点
教 学 内 容 教学互动及时间分配
陶器的产生，加快了金属冶炼和制造业的发展。 ② 第二次：蒸汽机的发明：如图2所示蒸汽机的发明推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化的社会，使人类又进入电气时代。 图2 ③ 第三次：可控核能的应用。如图3所示，以核燃料为主要能源，为人类提供了更安全，更经济，效率更高的能源。 图32.能量转移和能量转化的方向性 如图4所示，是豆子生长过程，不过次序已经打乱，请你按照正确的顺序排列。 图4 教师讲解学生思考
学生动脑思考分组交流
教 学 内 容 教学互动及时间分配
师：豆子的生长如果按相反顺序是不会发生的，自然界的过程也是有方向性的。能量的转移和转化也都是有方向性的。我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能源的利用是有条件的。 《灾害——失控的能量释放》3.能源消耗对环境的影响讨论：人类在能源革命的进程中给自己带来了便利，也给自己造成了麻烦，说一说你的看法？4. 21世纪的能源趋势能源消耗的迅速增长，地球储存的化石能源将日益减少，最终将枯竭，必须不断开发新能源，提高能源的利用律，同时要节约能源，这是解决能源危机的主要途径。 图55.人类在消耗各种能源时，不可避免地会对环境造成破坏在消耗各种能源时，对环境造成怎样的破坏呢？下表是某物理小组调查的结果，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。 能源种类环境问题石油和天然气煤水力发电核能柴薪空气污染√√××√废物×√×√×有害辐射×××√×水土流失和沙漠化（破坏生态平衡）××√×√6.未来的理想能源讨论：你对未来的能源有什么样的预想和打算，大家谈一谈。7.未来理想能源满足的条件必须足够丰富，可以保证长期使用；必须足够便宜，可以保证多数人用得起； 学生阅读分组讨论
教师讲解学生思考
教师提出问题学生讨论交流
教师与学生共同讨论与交流
教 学 内 容 教学互动及时间分配
相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。三、课堂练习四、小节太阳的结构。太阳能的利用方式 8min
学生练习教师指导
1min
学生提出多种问题，师生共同讨论交流总结
作业布置：动手动脑学物理P143—1、2、3 P146—1、2、3、4
板书设计： §16.4 能源革命§16.5 能源与可持续发展一、人类进步的阶梯 四、能源消耗对环境的影响二、能量转移和能量转化的方向性 五、未来理想的能源及其条件三、21世纪的能源趋势
教学回顾 教学内容：
学生及作业反馈：
补充资料：
备注 辅导时间 辅导班级 辅导人数
月 日 年 班
月 日 年 班
月 日 年 班
节能教案示例之一
（一）教学目的
1．知道能源利用率的概念．
2．了解解决能源问题的两条途径——开发新能源和提高能源利用率．
3．知道能源问题的最终解决要靠科学技术的进步，激发学生努力向上的精神．
（二）教学过程
1．引入新课
教师：我们学习热机的时候提出过一个概念叫热机的效率，同学们还记得它的含意吗？
学生：在热机里用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的能量之比叫做热机的效率．
教师：回答正确．我们知道煤燃烧放出热量的过程是碳和氧反应生成二氧化碳的过程，那么一般情况下放入炉膛的煤能不能完全燃烧光呢？
学生：不能，总会留下没有烧透的煤碴．
教师：对，我们在利用燃料时，一部分被有效利用了，还有一部分没被利用就扔掉了；那么被有效利用的燃料放出的内能能全部被有效利用吗？同学们在学习内燃机时知道，内燃机在工作时能不能把汽油或柴油燃烧时放出的内能全部变成机械能呢？
学生：不能，还有相当一部分内能被排出的废气带走了，内燃机的效率只有20～40%．
教师：回答得很好．由此可见，能源在利用时，能够有效利用的能量只占其中的一部分，还有相当一部分未被利用而散失了，所以我们要想办法提高能量的有效利用部分，减少未被利用的部分．这就是今天我们要学习的内容．
2．进行新课
板书：＜第六节 节能＞
(1)什么叫能源利用率
板书：＜有效利用的能量占消耗的能源所含能量的比值叫做能源利用率．＞
(2)提高能源利用率就可以节约能源的消耗
教师：以热机为例，有效利用的能量仅为用来做有用功的那部分内能，如果能把从内燃机中排出的废气带走的热量也利用起来，从整体来讲也就提高了能源的利用率了．
板书：＜提高能源利用率可以减少能源的消耗＞
教师：我国目前总的能源利用率只有30%，比发达国家的50%还有很大差距，如果我国能把能源利用率提高到50%，按1989年的数据计算，每年就可节约标准煤3.8亿吨，这是个多么大的数字啊！所以节省能源消耗，既可提高经济效益，又能缓解能源紧张局面，意义是十分巨大的．
(3)提高能源利用率要靠科学技术的进步
教师：在热机那一章的学习中，同学们已经知道，使用蒸汽机的效率只有10%左右，后来发明了内燃机，效率提高到30%以上．从火电站到热电站，能源利用率从30%提高到50%以上．采用超高压送电，大大减少了输电线上的能量损失，又等于提高了能源的利用率．
板书：＜能源利用率的提高离不开科学技术的进步．＞
(4)我国挣取的节能措施
请同学阅读该节课文第5自然段，然后共同总结，并板书：
＜1．把火电站改成热电站．
2．把分散供热改为集中供热．
3．开发节能新产品，淘汰能耗高的旧产品．＞
教师：同学们可以算一笔帐：如果把60瓦的白炽灯都换成11瓦的小高效节能灯（亮度相当），那么消耗的电能将是原来的百分之几呢？从这里可以看到淘汰老、旧设备，开发节能新产品，在节能上的潜力是很大的．目前我国正在进行社会主义四个现代化建设，能源的需求量很大，而能源的供应往往跟不上生产发展的需要，所以每个人都要提高节能意识，从自己做起，从家庭、学校做起．节约能源消耗，也是为祖国建设做贡献．
(5)全章结束语
①要开发利用新能源
教师：能源问题，关系到人类的衣食住行，关系到国家的兴旺发达，关系到社会的繁荣和进步，随着社会的发展，人类对能源的需求必将越来越大，更多地开发利用能源，就成为关系到人类生存发展的重大社会问题．人类现在还不能利用可挖核聚变的能量，随着科学技术的进步，一旦可挖核聚变能够很方便地实现，可以说将永远地解决人类的能源需求了．因为核聚变使用的原料氘，储量非常丰富，1升海水中就含有0.03克氘，经计算：1升海水中的氘聚变释放的核能相当于300升汽油燃烧时放出的能量．地球上的水总共含有约40多万亿吨氘，假如这些氘的1%作为核聚变的燃料，按现在的能源消耗计算，就足以满足全世界几亿年对能源的需求，所以只此一项就足够人类使用了．何况现在人类对太阳能的利用规模还很小，如果找到了光电转换效率高的材料和技术，人们可以大规模地直接利用太阳能来发电，这也是一个诱人的前景．
②科学技术的进步，会使能源的开发和利用出现新局面
随着科学技术的进步，今天还不能充分利用的能源，明天可能会发现一种新方法而利用得更充分；另外今后也还会发现更加巨大的新能源，这些都不是不可能实现的幻想．世世代代的中外科学家、发明家、工程师为人类开发利用能源已经做出了巨大的贡献，人类还一直在不断发现、不断前进．在座的同学们都是21世纪的建设者，希望同学们将来在能源问题上，或在其他科学技术问题上能够大显身手，为祖国的四个现代化，为人类的进步作出重大的贡献．
3．布置作业
阅读课本：了解提高能源利用率的有关问题，提高学习科学知识的兴趣和认识．
（陈海鸿、李瑞海，人教版教社）
节能教案示例之二
（一）教学目的
1．常识性了解什么是能源利用率．
2．常识性了解节能的重要性、紧迫性，明确节能是每个公民的职责，自觉树立节能意识，培养节能的良好习惯．
3．常识性了解人类从根本上解决能源问题的出路是依靠科学技术进步．
（二）教学过程
1．指导学生自学教材
告诉学生，这节课主要采取自学教材和分组讨论的方式来学习节约能源的问题．要求学生在自学中就下面板书的几个问题做好参加讨论的准备．
板书：
(1)举例说说什么叫能源利用率？
(2)提高能源利用率、节约能源的重要性？
(3)提高能源利用率、节约能源的根本措施是什么？
(4)人类从根本上解决能源问题的出路在哪里？
(5)如果每人一年节约用电1千瓦时，那么全国近12亿人一年节约的电能相当于多少吨标准煤完全燃烧放出的能量？（标准煤的燃烧值为2.93×10焦／千克）
2．学生阅读教材，教师巡视，了解学生阅读情况
3．组织学生分组讨论
4．由各组推出代表向全班汇报本组的讨沦结果
5．教师进一步归纳学生的讨论结果，进行这节课的总结
在总结中着重强调：
(1)节能的重要性和紧迫性．
由于目前人们使用的能源主要还是煤、石油和天然气，或者是由煤和石油转化而来的电能．因此，节约能源不仅能提高经济效益，缓解能源供应紧张的局面，而且能减少对环境的污染．例如，每节约1千瓦时电能，如用于工业生产，则可增加约8元的工业产值；而少烧1吨煤，则可少向大气中排放约20千克二氧化硫、440千克二氧化碳和15千克烟尘．可见，提高能源利用率、节约能源对促进国民经济发展和保护环境都有很重要的意义．
现在，我国的能源生产和供应情况与社会主义现代化建设的需求还有较大差距．据报纸公布的资料介绍：近几年，全国工农业生产因缺能而少创造的产值，每年都高达千亿元以上．另一方面，由于设备、技术、管理等各方面的原因，不少地方存在着高能耗、低效益的问题．例如，每生产1万块砖，大工厂的耗能量是0.87吨标准煤，而农村砖厂的耗能量则是1.05—3吨标准煤．据统计，我国人均能源资源的拥有量低于世界平均值，能源利用率低于发达国家，随着国民经济的发展和人民生活的改善，能源的需求量还要继续增加．因此，提高能源利用率、节约能源，对我国来说，是既重要又紧迫的事情．
(2)自觉树立节能意识，培养节能的良好习惯．
能源问题与我们每个人的生活息息相关．节能是利国利民、造福子孙的事情，而不仅仅是某个部门、某些人的事情．因此，每个人都要自觉树立节能意识，积极宣传节能的重大意义，培养节能的良好习惯，从节约1千瓦时电、1克煤、1滴油做起，那么，日久天长，就能为我国社会主义现代化建设做出应有的贡献．
6．布置作业
(6)调查了解本地开发和利用能源的情况．
(2)对学校、家庭提出节能的建议．
（三）设想、体会
1．根据九年义务教育初中物理教学大纲关于“常识性了解能源的开发利用和环境保护”的教学要求，本教案在强调节能可以提高经济效益、缓解能源供应紧张局面的同时，专门举出数据补充说明节能还可以减少环境的污染．
2．在教学中，注意联系我国国情，教育学生对待节能问题要有紧迫感．
3．这节课采取教师提示，学生自学教材和分组讨论，教师进一步归纳总结的方式．实践证明，这样做，既有利于学生抓住教材重点，对能源问题获得较深的印象，也有利于教师及时了解所教学生的实际认识和想法，以便按照大纲和教材的要求，有针对性地进行教学，提高普及能源常识教育的实效．
第十七章 能源的开发和利用
第一节 原子核的组成
(一)教学目的
1.常识性了解射线的应用，强射线对人体的危害及防护。
2.常识性了解原子核的组成。
3.进行物理学研究方法的启蒙教育。
(二)教具
录像机，监视器，原子弹和氢弹爆炸的录像剪辑。(若没有上述器材可用原子弹、氢弹爆炸的挂图代替)
(三)教学过程
1.引入新课
教师：为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。
播放录像：我国第一颗原子弹爆炸的实况。
教师：这是我国第一颗原子弹试爆的实况，其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹。紧接着于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才能做完的工作。
播放录像：我国第一颗氢弹试爆实况。
这是我国试爆第一颗氢弹的情况，与原子弹相比，氢弹所用的燃料更少，而威力则比原子弹大很多。
(若没有录像设备，就出示挂图，指着原子弹爆炸后形成的蘑菇云问学生：你们知道这是什么吗？然后教师再介绍上述情况)
原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。我们知道化学能是在原子发生变化时放出的能量，而核能是在原子核发生变化时放出的能量。为了了解核能，先要知道原子核的组成情况。
2.进行新课
板书课题：〈第二节 原子核的组成〉
(1)电子的发现和放射性现象的发现
教师：我们已经学过，物质是由分子、原子构成的，原子已经是很小很小的微粒了，其直径只有10-10米，所以在十九世纪以前，人们一直认为原子是不可再分的中性粒子。1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现了电子，而电子比原子小得多，因而人们才认识到原子内部还有结构。
板书：〈电子的发现把人们带入了原子内部的世界〉
在同一时期人们还发现了天然放射现象，对放射性现象的进一步研究，人们认识到原子核内部还有结构，原子核由比它更小的粒子组成。可见人类对客观世界的认识是没有止尽的。我们先来学习放射性现象。
板书：〈放射性现象的发现把人们带入了原子核内部的世界〉
(2)放射性现象
①什么是放射性现象？
教师边写边说：像铀(U)、钋(Po)、镭(Rα)等元素能自发地放出一些人眼看不见的、能穿透黑纸使照相底片感光的射线，这种现象叫放射性现象。这些元素叫放射性元素。
②射线究竟是什么？
教师：在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质？比如：这些射线带不带电呢？为了了解它们的性质，还得通过实验。
教师：我们做什么样的实验，才能判断它们带不带电呢？(放射性现象中放出的射线若是带电的，射线在磁场中将像通电导体那样发生偏转，由偏转的方向和磁体的N、S极位置还可判断射线带的是什么电。)
教师：我们利用已经掌握的知识可以去探索还不知道的现象和规律，最基本的研究方法是通过实验。把放射性元素装在一个壁很厚的铅盒里(射线穿不透)，在盒壁上有一个小孔，放射线可由此孔射出，然后把它们放到两个很强的磁极之间，再用照相底片把射线的轨道记录下来。从照相底片上看到，放射线分成了三束，其中两束向相反方向偏转，说明这两束射线带异种电荷；中间一束偏转，说明它不带电，是中性的。
这三种射线有哪些性质呢？它们的实质是什么呢？
板书：〈射线由两种带异种电荷的粒子和一种不带电的中性粒子组成〉
(3)三种射线
①α射线
根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组成。科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量。进一步研究表明α粒子就是氦原子核。
板书：〈α射线的实质就是高速运动的氦核流〉
由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住。
②β射线
与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线。研究发现β射线由带负电的粒子(β粒子)组成。进一步研究表明β粒子就是电子。
板书：〈β射线的实质就是高速运动的电子流〉
实验还表明，β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。
③γ射线
中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的。
板书：〈γ射线是一种电磁波〉
γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透水泥墙和几厘米厚的铅板。
(4)γ射线的应用和防护
由于γ射线穿透性极强，照到动、植物上还能对细胞发生生物化学作用，因此在工业、农业和医学上都有重要应用。在工业上可用它作金属探伤，或检查金属板的厚度。例如，飞机、火车、轮船上的主轴是用钢材锻压而成的，里面有没有砂眼或裂缝呢？以前是用破坏法抽样检查的，可靠性差，又浪费材料，现改用γ射线来探查，准确度高，又不损耗材料；在农业上用γ射线来适当照射种子，能使农作物增产，还能增强某些作物的抗病能力，改良农作物的品质；在医学上还可用γ射线作"放疗"，医治恶性肿瘤。
事物总是一分为二的，γ射线能杀死癌细胞，也能杀死正常细胞，或使正常细胞癌变，因此在使用放射性元素时，要注意射线的防护，要防止放射性物质泄漏，以免对水源、空气和工作场所造成污染。
(5)原子核的组成
深入研究表明，放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构。
原子核内究竟还有什么结构？原子核又是由什么粒子组成的呢？这是个很复杂的问题，直到目前原子核内部的细微组成情况仍是科学研究的尖端项目之一。现在我们只是粗浅地、简单地介绍原子核内部的基本组成情况。
①英国物理学家卢瑟福在1919年做核反应时发现了质子，经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍。进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。
②1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电，是中性粒子。在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子。
板书：〈原子核是由质子和中子组成的〉
现在我们已经知道：氢原子核(H)最简单，它就是一个质子，核外有一个电子绕着它转；氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的，核外有2个电子绕着它转；锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转；铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转……同学们可以发现一个规律：
板书：〈各种原子核内质子的个数(核的电荷数)和核外电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数；原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它等于该元素原子量的整数部分。〉
③在某种核反应中，一个中子变成一个电子和一个质子。这就是原子核内没有电子，又会放出电子，产生β射线的原因。
3.小结(略)
4.布置作业
阅读课本，了解放射性现象和原子核组成的基本情况。
第三节 核能
(一)教学目的
1.常识性了解核能和释放核能的两条途径——裂变和聚变。
2.进行物理学研究方法的启蒙教育。
3.介绍我国科学家的成就，进行爱国主义教育。
(二)教具
铀核裂变、链式反应以及原子弹、氢弹爆炸后产生的蘑菇云挂图，我国试爆第一颗原子弹、氢弹的录像资料及播放设备。
(三)教学过程
1.引入新课
教师：科学家们在天然放射性现象的研究中，发现了极其微小的原子核内部还有结构，原子核也是可以变化的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去"轰击"原子核，最初是用α粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化——核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。
2.进行新课
板书：〈第三节 核能〉
(1)什么叫核能？
板书：〈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。〉
(2)释放核能的两条途径
教师：经过科学家们的大量实验研究和理论分析，发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变两条途径。
①重核的裂变
教师结合课本 图14-6或挂图讲解：科学家们发现，用中子去轰击质量数为235的铀，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变。
裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开，与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，核能转化成周围物体的内能。实验表明，裂变时释放的核能十分巨大，1千克铀-235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能相当于2500吨标准煤完全燃烧时放出的能量，是同样质量煤燃料时放出能量的2.5×106倍。
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？科学家们从实验中发现，(指着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轴核发生裂变……随着一个轴核裂变的发生，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。(指着原子弹爆炸后升起的蘑菇云挂图)这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裂变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维，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设施的核心部件。
②轻核的聚变
教师结合课本图14-9讲解(教师可边讲边在黑板上画此图)：
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，(指着氢弹爆炸后升起的蘑菇云挂图说)这是氢弹爆炸后升起的蘑菇云，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。
我国物理学家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理学家钱三强和何泽慧在法国学习和工作期间与法国两个研究生一起，第一次发现了铀核裂变的三分裂和四分裂现象。解放后从1960年开始，王淦昌等一批优秀的物理学家和其他人员，在西北高原的实验室里，在荒无人烟的沙漠试验场中奋发图强、艰苦奋斗，经过4年的艰辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我国的第一颗原子弹(播放我国第一颗原子弹试爆的的录像资料)，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，现在我们的运载工具--火箭技术也已相当成熟了，不但给自己发射卫星，还替外国发射卫星，信誉很高。当然我国研制核武器只是为了打破核垄断，抑制核讹诈，最终能够消灭核武器。
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。同学们将来也许能参与其中，成为我国和平利用聚变释放核能的有功人员，为开发我国的新能源作出重大的贡献，我们衷期待着这一天。
3.总结：
板书：
重核的裂变--链式反应(原子弹，核反应堆)
核能的释放
轻核的聚变(氢弹，"中国环流器1号")
4.布置作业
阅读课本，知道什么是核能，了解释放核能的两条途径。
能源的开发和利用练习题
一、填空题：（每空2分，共72分）
1._____________________________叫做能源。如__________、
________、________、_______。
2._____________________________________________是一次能源。
___________________是二次能源。如___________。
3.新能源中最瞩目的是___________________能。它的主要优点是
_________、___________、__________和__________不会给环境
带来污染。
4.科学家发现原子核是可以改变的，在改变的过程中有可能____，
这种能量叫做____________能。通常也叫做________能。获得核
能的途径是______________和____________。
5.用中子轰击铀核，铀核发生__________，放出__________，同时
放出2～3个中子，又可以____________使它们也发生_______。
这样将不断地自行继续下去，这种现象叫做____________。
6.较轻的核结合成较重的核，也能释放出____________，这种现象
叫做____________。氢弹就是利用轻核的__________制成的，它
是比__________威力更大的__________武器。
7.利用__________的电站叫做核电站，核电站是利用
______________产生的能量来发电的。
8.太阳能具有以下优越之处：1)__________________________。
2)________________________。3)_______________________。
4)_________________________。
9.______________占____________________叫做能源利用率。
10.充分_____________和____________核能和太阳能，将取代化石
燃料并满足人类对能源的不断增长的需要。
二、判断题：（10分）
1.煤、石油和天然气统称为化石燃料。 ［ ］
2.当今利用的主要能源是化石燃料，终有耗尽之时，人类面临一场“能源危机”。［ ］
3.铀核裂变时只有二分裂一种情况。 ［ ］
4.核电站先进的保护措施保证电站安全运行。 ［ ］
5.太阳能只能以间接方法向人类提供能量。 ［ ］
三、选择题：（每题至少有一个正确答案，把正确答案的序号填在括号里）（18分）
1.当今人类利用的常规能源是［ ］，新能源是［ ］。
A.化石燃料
B.太阳能
C.核能
D.电能
2.属于原子核裂变的链式反应的是［ ］，属于轻核聚变的是［ ］
A.原子弹爆炸
B.氢弹爆炸
C.核电站发电
D.太阳能辐射
3.太阳能可以直接利用，下列装置中把太阳能转化成内能的是
［ ］。把太阳能转化成电能的是 ［ ］。
A.硅光电池
B.太阳灶
C.太阳集热器
D.太阳能热电站
参考答案：
一、（每题2分，共72分）
1.能提供能量的物质资源，煤、石油、水流、地热
2.由自然界提供的能源，由自然界提供的能源转化而来的能源，电
3.太阳，安全，清洁，开发，利用
4.获得巨大的能量，核，原子，原子核的裂变，原子核的聚变
5.裂变，能量，轰击其它铀核，裂变，链式反应。
6.能量，聚变，聚变，原子弹，核
7.核能发电，原子核裂变的链式反应
8.1)太阳能十分巨大，2)太阳能供应时间长久，3)太阳能分布广
阔，获取方便，4)太阳能安全清洁，不会污染环境
9.有效利用的能量，消耗的能源所含能量的比例
10.利用，开发
二、（10分）
1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.×
三、（18分）
1.A，BC 2.AC，BD 3.BC，AD
第十六章能源与可持续发展比较与案例分析
一、知识点教学要求和内容标准的知识目标比较
知识点 教学大纲（试用）对知识的教学要求 教学大纲（修订本）对知识的教学要求 课程标准中内容标准知识目标
原子和原子核 常识性了解原子和原子核的组成 知道原子和原子核的组成
* 放射现象 常识性了解射线的应用、强射线对人体的危害的防护 了解核能的优点和可能带来的问题。
* 核能 常识性了解裂变反应和核能发电的大致情况
能的转化和守恒 知道各种形式的能可以相互转化，转化过程中能量守恒 知道各种形式的能可以相互转化，转化过程中能量守恒 知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。 通过能量的转化和转移，认识效率。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。
* 能源的开发和利用 常识性了解几种主要能源、节能的重要性、能源的开发利用和环境保护 能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。 能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点。 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、实验、技能要求和内容标准科学探究的比较
教学大纲规定的演示实验和学生实验 教学大纲对技能的教学要求 课程标准中内容标准的科学探究和实验 课程标准中内容标准的技能目标
原子和原子核(挂图)
射线(挂图) 射线的防护(挂图)
链式反应(挂图) 核电站(挂图)
热电站(挂图) 蓄能电站(挂图) 太阳能电站(挂图)
三、变化部分逐条分析
1、增加了“能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识”。
分析：教学大纲对能的转化和守恒定律的教学要求是“知道各种形式的能可以相互转化，转化过程中能量守恒”，可以看出教学目标主要是从知识的角度来提出的。由于能量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的定律之一，它是人类认识自然、改造自然的有力武器，所以课程标准对这部分内容提出了更高的要求，却增加了“能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识”。第一点要求属于“了解”水平，要求学生能从宏观的角度大致说明日常生活中有关能量守恒的实例即可。第二点要求属于“理解”水平，目的是进一步发展学生用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。增加的这两点要求充分体现了STS的观点和强调与其他学科相联系的新课程理念。新教材在编写这部分内容时，首先让学生利用身边的器材完成一组小实验来讨论自然界各种现象的内在联系，体会能量之间的相互转化。然后介绍能量守恒定律。同时专门安排了科学世界栏目：向地球要热。让学生了解地热这种新能源以及人们如何利用地热供暖、发电，给人们的生活带来方便等。针对这部分内容的增加，新教材也增加了相应的创新性的练习和习题。如：
例1：释放化学能的过程不断地发生在你的体内。食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需能量。这种过程没有火焰，但化学能同样可以转变为内能，因此人的体温保持在37℃左右。从能量守恒的角度说说，食物提供的化学能还转变为哪些能量？
人体摄入的能量（营养师称之为热量）过多、过少，都有损于健康。对于正在长身体的初中学生，每天应该摄入多少热量？应该如何调整饮食？查阅资料，进行调查，写一篇科学报告，并与同学交流。
例2：课本图155-5（P125 ）的构思图表现的是一种不需要耗用任何能量而能永远不停工作的机器---“永动机”。讨论一下，这种构思能够实现吗？
2、增加了“通过能量的转化和转移，认识效率。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”。
分析：这部分知识在教学大纲里没有作要求，原教材也没有编写这部分内容。但由于这部分知识与我们生活和社会联系非常紧密，课程标准对这部分知识提出了两点要求。第一点要求“通过能量的转化和转移，认识效率”属于“认识”水平层次，要求能通过生产生活中的一些常见实例，分析能量在转化和转移的过程中，有能量损耗，从而进一步从更广义的范围认识效率的概念。第二点要求“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”属于“初步了解”水平层次，强调在分析能量的转化和转移时，同时还要考虑方向性，说明分析物理现象时都是有规律可循的道理。新教材在处理这部分内容时，一是结合燃料的热值让学生讨论怎样提高各种热机及炉子的效率；二是让学生阅读、讨论人类历史上不断进行着的能源革命，使学生进一步认识到科技给人类带来的便利。三是通过具体实例让学生初步认识到能量的转化与转移是有方向性的。同时还安排了STS栏目：灾害----失控的能量释放。这些都充分体现了STS观点。针对这部分内容的增加，新教材也增加了相应的练习和习题。如：
例1：分析汽车（拖拉机）中燃料释放内能的去向，讨论提高效率的可能方法。
例2：调查本地历史上火灾发生的事例，从能量转化的角度分析其成因并讨论如何防止火灾。
例3：指出你生活中存在哪些浪费能源的现象，可以采取哪些节能措施？
3、将“常识性了解几种主要能源、节能的重要性、能源的开发利用和环境保护”变为“能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系”、“能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点”。
分析：这部分内容在教学大纲里是作为选学内容的，教学大纲的要求也是作为常识性了解，在实际教学中，学生只是作为外课阅读材料，教师不作任何说明和解释。随着能源问题在社会生活中越来越突出，课程标准提出了明确的要求。第一点属于“了解”水平层次，要求能通过具体事例，了解自然界有哪些能源，能说出人类开发和利用能源的历程与人类生活和社会发展的关系。体现了科学、技术和社会的紧密联系。第二点属于“理解”水平层次，要求通过不可再生能源和可再生能源的理解，了解人类所面临的能源危机，使学生有一种紧迫感，责任感。注重了学生情感态度与价值观的培养。新教材在处理这部分内容时，从“能源家庭”入手，介绍了日常生活中常用的各种能源，着重介绍了核能和太阳能。在学生的练习和习题里也安排了相应的题目。如：
例1：调查自己家庭目前的能源使用状况和能源使用的变迁。必须说明使用了哪几种能源、每种能源的特点和类别、每种能源的计量单位及意义、每个月各种能源的大约使用量。
例2：结合实例说明不可再生能源和可再生能源的特点。
4、增加了“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”。
分析：这部分内容在大纲里没有作要求，原教材里也没有列出来。课程标准明确提出了两点要求。第一是要求“了解世界和我国的能源状况”，属于“了解”水平层次，要求学生通过具体的资料和事实，来了解我国和世界的能源状况，我国发展能源的方针和对策。第二是要求“对于能源的开发利用有可持续发展的意识”，属于“体验性目标的“领悟”水平层次，要求学生要关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立科学的世界观，有将科学服务于人类的使命感与责任感。充分体现了从物理走向社会的基本课程理念。新教材在编写这部分内容时，一是介绍了21世纪的能源趋势；二是结合实例让学生分析说明能源消耗对环境的影响；三是让学生讨论怎样探索和使用未来的理想能源。课后的练习和习题也安排了一些创新性的题目。如：
例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？
例2：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。
例3：科学作文：能源与我们的生活。
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