第十一章
物理学与能源技术
第1节 能量守恒定律
【学习目标】
1．认识形形色色的能量。
2．知道不同形式能量之间可以相互转化。
3．能举出日常生活中的能量守恒的实例。
4．有用能量守恒的观点分析物理现象的意识。
5．通过学生自己做小实验发现各种现象的内在联系；体会各种形式能量之间的转化。
行为提示：
用双色笔将学习目标中行为动词标出来。
2．解读学习目标，引入新课。
知识链接：
一个物体能够对外做功，这个物体就具有能量，能够做的功越多，说明其能量越大，所以功是物体能量的量度。
归纳总结：
能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的，因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒。
情景导入 生成问题
你知道有哪些基本形式的能量？这些能量可以互相转化吗？试着举几个能量转化的例子。
能量可以互相转化。但在转化过程中能量是否守恒呢？这一节课我们师生就来共同探究这个问题。
自学互研 生成能力
自主阅读教材P38，回答下列问题：
1．从八年级开始接触“能量”，你知道的能量形式有哪些？
答：能量的基本形式有机械能、内能、光能、声能、磁能、化学能、核能等多种形式。
自主阅读教材P39－40，回答下列问题：
2．准备4个小实验：①来回迅速摩擦双手，手会感到热。②黑袋内盛水，放在阳光下被照热。③将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光小电扇会转起来。④用钢笔杆在头发上摩擦后能吸引小物体。学生讨论指出上述四个小实验中能量的转化。
答：①中机械能转化为内能；②中光能转化为内能；③中太阳能转化为电能，电能再转化为动能；④中机械能转化为电能。
独立完成知识板块一、二、三、四，教师巡视。根据完成情况挑几组同学带领大家分别学习模块一、二、三、四，其他同学补充或纠错。
教师选择两组将讨论结果在全班进行展示，小组之间互相进行点评。
各小组长将各知识板块中不能解决的问题展示到小黑板上，寻求小组间合作探究，共同解决。
对照学习目标思考：
1．今天我学到了什么知识？
2．我还存在的疑惑是什么？3.襄阳沿江大道安装两排“风光互补”景观节能灯，如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是( A )
A．太阳能电池板是将太阳能转化为电能
B．小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
4．视频展示：(1)秋千越摆越低；(2)从斜面上滚下的小球，越滚越慢。机械能减少了，是不是能量丢失了？
答：实际上是通过摩擦，把机械能转化为内能。
5．永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。
对学
分享上面1～5题。①对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。②对子之间针对独学内容相互解疑并标注对子间不能解疑的内容。
群学
研讨：①小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题并解疑。②针对展示的方案内容，小组内展开交流、讨论，共同解决组内疑难。
交流展示 生成新知
方案 能量的转换是自然界普遍的现象。下列关于能量转换的分析不正确的是( B )
当堂演练 达成目标
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课后反思 查漏补缺
第2节 能量转化的方向性和效率
【学习目标】
1．常识性了解能量转化技术为人类带来的便利。
2．初步了解能量转移和能量转化的方向性。
3．知道能量转化或转移的效率。
4．通过社会调查、培养与人交往的能力。
5．培养学生简单地进行科学研究的能力。
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行为提示：
1．用双色笔将学习目标中行为动词标出来。
2．解读学习目标，引入新课。
知识链接：
能量的利用是有条件的，也是有代价的，不是所有能量都能利用。像汽车刹车时，车的动能转化为内能后，这些内能就无法再作为车行驶的动力。因此利用能源时既要注意节约能源又要注重环保。开发新能源。
情景导入 生成问题
向学生展示能源革命和环境污染的录像，提出疑问：能源的开发和利用到底给人类带来了什么？我们应该如何开发和利用能源？
自学互研 生成能力
自主阅读教材P43－44的内容，独立思考并完成：
观察下列图片，回答下列问题：
1．自然界中的能量不仅可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定的条件下，不同形式的能量之间还可以相互转化。图中，属于发生能量转移的是A，属于发生能量转化的是B、C、D、E、F。
2．图A中，高温火炉散发的热量供人取暖，炉火散失的能量不能自动聚集起来再利用；同理，图C中，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地汇集起来用来驱动汽车。事实表明，能量的转化与转移具有方向性。
3．各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是( C )
,①树林) ,②太阳) ,③燃煤电厂) ,④空调)
A．①②③④ B．②③④① C．②①③④ D．①③④②
归纳总结：
提高能量转化利用中的效率是节能问题的核心，是可持续发展的重要措施之一。
独立完成知识板块一、二，教师巡视。根据完成情况挑几组同学带领大家分别学习模块一、二，其他同学补充或纠错。
教师选择两组将讨论结果在全班进行展示，小组之间互相进行点评。
各小组长将各知识板块中不能解决的问题展示到小黑板上，寻求小组间合作探究，共同解决。
对照学习目标思考：
1．今天我学到了什么知识？
2．我还存在的疑惑是什么？
自主阅读教材P44－45的内容，独立思考并完成：
4．能量转化的效率是什么？
答：能量转化的效率η＝×100%
5．为什么η总小于1?
答：一般情况下，能量转化需要一定的设备，由于设备本身的限制，能量不可能全部转化为人们需要的能量。
对学
分享上面1～5题。①对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。②对子之间针对独学内容相互解疑并标注对子间不能解疑的内容。
群学
研讨：①小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题并解疑。②针对展示的方案内容，小组内展开交流、讨论，共同解决组内疑难。
交流展示 生成新知
方案 若在一定时间内，太阳光辐射到太阳能电池板的能量为2.7×107 J，这与完全燃烧多少千克的煤放出的热量相当？这些能量经转化后，可供功率为35 W的路灯工作60 h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是多少？(煤的热值为3.0×107J/kg)
解：(1)∵由题知，Q放＝mq＝2.7×107 J，
∴需要完全燃烧煤的质量：m＝＝＝0.9 kg；
(2)使用太阳能路灯的有用能量：W电＝Pt＝35 W×60×3 600 s＝7.56×106 J，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量(总能量)W总＝2.7×107 J，该太阳能路灯的能量转化效率：η＝×100%＝×100%＝28%。
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第3节 能源
【学习目标】
1．通过实例了解自然界中有哪些不同形式的能量。
2．常识性了解能源的概念和分类。
3．初步了解人类利用能源的发展足迹，了解人类能源消耗的增长状况。
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行为提示：
1．用双色笔将学习目标中行为动词标出来。
2．解读学习目标，引入新课。
方法指导一：
区别一次能源和二次能源的关键点：看其是否经过加工转换。
情景导入 生成问题
石油是世界上许多国家的主要能源，盛产石油的中东国家是发达国家主要的石油供应国。1973年，爆发了第四次中东战争。由此引发了西方国家第一次石油危机。1980年，中东两个石油大国伊朗和伊拉克之间爆发战争，两伊战争猛烈冲击世界石油市场，引发了第二次石油危机。两次石油危机在全球范围内引起了人们对能源问题的思考。
针对以上信息，请提出一个相关的问题。
自学互研 生成能力
自主阅读教材P46－47的内容，独立思考并完成：
1．当今世界的主要能源是什么？
答：煤、石油、天然气。
2．凡是能够提供能量的物质资源叫能源，能源按产生的方式可分为一次能源和二次能源。
化石能源是千百万年前埋藏在地下的动植物，经过漫长的地质年代形成的，它通常包括煤、石油、天然气三种具体燃料；人类生活中，还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能，这类由生命物质提供的能量称为生物质能。
3．能源的分类
类别
定义
示例
一次
能源
可以直接从自然界获得的能源
煤炭、石油、天然气(当今世界能源的三大支柱)
二次
能源
无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源
电力、煤气、汽油、煤油、焦炭、洁净煤、激光等
方法指导二：
引导学生明确两点：一是要节约并高效利用不可再生能源；二是要多利用可再生能源。
独立完成知识板块一、二，教师巡视。根据完成情况挑几组同学带领大家分别学习模块一、二，其他同学补充或纠错。
教师选择两组将讨论结果在全班进行展示，小组之间互相进行点评。
各小组长将各知识板块中不能解决的问题展示到小黑板上，寻求小组间合作探究，共同解决。
对照学习目标思考：
1．今天我学到了什么知识？
2．我还存在的疑惑是什么？
自主阅读教材P48，回答下列问题：
4．21世纪的能源趋势有以下特点：①由于世界人口的急剧增加和经济的快速发展，能源的消耗持续、迅速增长；②人类的主要能源仍是化石能源，它利用后短期内不能再生；③会出现能源危机。
5．如图所示的曲线，表示的是从1750年以来世界能源消耗增长和发展趋势，请你结合此曲线写一条有关能源的宣传广告。
答：能源危机正向我们走来，我们要节约能源(或请节约能源，保护地球；或积极开发新能源等)。
对学
分享上面1～5题。①对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。②对子之间针对独学内容相互解疑并标注对子间不能解疑的内容。
群学
研讨：①小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题并解疑。②针对展示的方案内容，小组内展开交流、讨论，共同解决组内疑难。
交流展示 生成新知
方案 研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务。能源按不同的分类方式可进行不同分类。下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是( B )
A．煤炭、地热能、沼气 B．太阳能、风能、海洋能
C．水能、木柴、天然气 D．石油、海洋能、核能
当堂演练 达成目标
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课后反思 查漏补缺
第4节 核能
【学习目标】
1．知道原子核的组成。
2．了解同位素的概念、放射现象与核结构，了解放射性的应用与保护。
3．知道核能的转变及利用。
4．知道核反应堆与核电站。
5．培养学生的观察能力。
6．培养学生的初步分析问题和解决问题的能力。
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行为提示：
1．用双色笔将学习目标中行为动词标出来。
2．解读学习目标，引入新课。
情景导入 生成问题
1945年8月6日，美国在日本广岛上空投下了一枚原子弹，使这个20余万人口的城市转眼间变成了废墟。三天以后，日本长崎遭到了同样的命运。据有关资料记载，广岛24.5万人中死伤、失踪超过20万人，长崎23万人中死伤、失踪近15万人，两个城市毁坏程度达60%～80%。
针对以上信息，你能提出一个你感兴趣的问题吗？
自学互研 生成能力
自主阅读教材P49－50的内容，回答下列问题：
1．原子的核式结构
→分子→
2．质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。
自主阅读教材P50－52的内容，回答下列问题：
3．用中子轰击质量较大的原子核，原子核会分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大能量的过程，叫作裂变。
归纳总结：
快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的。如果控制链式反应的速度，就可以把核能用于和平建设事业，“核反应堆”就是控制裂变反应的装置，已成功地应用到核潜艇、核电站等装置。
独立完成知识板块一、二、三，教师巡视。根据完成情况挑几组同学带领大家分别学习模块一、二、三，其他同学补充或纠错。
教师选择两组将讨论结果在全班进行展示，小组之间互相进行点评。
各小组长将各知识板块中不能解决的问题展示到小黑板上，寻求小组间合作探究，共同解决。
对照学习目标思考：
1．今天我学到了什么知识？
2．我还存在的疑惑是什么？4.铀核裂变时所产生的中子，又轰击其他铀核，导致一系列铀核持续裂变并释放出大量核能的反应过程叫链式反应。
5．核裂变的利用：(1)核电站的核心装置——核反应堆中发生的链式反应是可以控制的。
(2)原子弹爆炸时发生的链式反应不加控制，瞬间释放出大量的能量。
自主阅读教材P52－53，回答下列问题：
6．质量很小的原子核在超高温下结合成新的质量较大的原子核，同时释放出巨大能量的过程，叫作聚变，也叫热核反应；氢弹就是根据这一原理制成的。到目前为止，人类还不能控制核聚变，使之和平地释放能量。
对学
分享上面1～6题。①对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。②对子之间针对独学内容相互解疑并标注对子间不能解疑的内容。
群学
研讨：①小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题并解疑。②针对展示的方案内容，小组内展开交流、讨论，共同解决组内疑难。
交流展示 生成新知
方案 2011年3月14日，日本福岛第一核电站因冷却系统的故障，导致严重的核泄漏事故，引起了全世界的关注。
(1)核电站是利用原子核发生__裂变__(选填“裂变”或“聚变”)释放能量来发电的。
(2)下面是核能发电中能量转化的过程，请将其补充完整。[来源:学科网]
→ 内能 →→
(3)“福岛核泄漏”事件引发了广泛的争议。请你对发展核电简述自己的观点。
只要从开发新能源、节约化石能源以及存在的安全隐患、核废料处理等一方面说明即可。
第5节 能源开发与可持续发展
【学习目标】
1．认识能源消耗对环境的影响，了解能源危机和能源安全问题。
2．了解新能源的开发及利用，知道新能源开发的意义，以及目前新能源开发面临的困难。
3．通过多媒体、讨论等方式了解当地能源使用对环境的影响。
行为提示：
1．用双色笔将学习目标中行为动词标出来。
2．解读学习目标，引入新课。
知识链接：
虽然能量是守恒的，但能量的转化具有方向性，且并不是所有的能量都可以使用，所以能源危机依然是存在的。
情景导入 生成问题
多媒体展示漫画图片：能源危机。
同学们，我们知道能源并不是取之不尽、用之不竭的，有些能源会越用越少，直到最后消失。怎样让我们的社会能够持续发展下去呢？这是一个世界性的问题，我们也来探究一下吧！
自学互研 生成能力
自主阅读教材P55的内容，独立思考并完成：
1．传统能源煤、石油、天然气随着不断开采会逐渐枯竭，人们称其为“能源危机”。
2．能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放对生态环境造成破坏。
3．由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断，这称为能源利用的安全问题。
4．根据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。(答案开放，老师组织学生讨论)
答：合理利用能源、开发和利用好可再生能源、新能源是人类自身解决能源问题的重要举措。
自主阅读教材P55－58的内容，独立思考并完成：
5．核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是( A )
A．目前核电站都是通过聚变反应来利用核能
B．核反应堆中发生的链式反应是可以控制的
C．原子核分裂或聚合时释放出核能
D．核能是一种不可再生的能源
独立完成知识板块一、二，教师巡视。根据完成情况挑几组同学带领大家分别学习模块一、二，其他同学补充或纠错。
教师选择两组将讨论结果在全班进行展示，小组之间互相进行点评。
各小组长将各知识板块中不能解决的问题展示到小黑板上，寻求小组间合作探究，共同解决。
对照学习目标思考：
1．今天我学到了什么知识？
2．我还存在的疑惑是什么？6.为发展“低碳”经济，很多地区开始采用太阳能发电，太阳能属于可再生(选填“可再生”或“不可再生”)能源，利用太阳能的另一种方式是用集热器加热，它是通过热传递方式来增加水的内能。
对学
分享上面1～6题。①对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。②对子之间针对独学内容相互解疑并标注对子间不能解疑的内容。
群学
研讨：①小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题并解疑。②针对展示的方案内容，小组内展开交流、讨论，共同解决组内疑难。
交流展示 生成新知
方案 如图所示是核电站原理示意图。
对目前已建成并运转的核电站来说：
(1)核电站的核心是核反应堆，它是以铀为核燃料的，是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。
(2)在核电站里，能量的转化过程是：反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，高温蒸汽的内能转化为蒸汽轮机的机械能，再通过发电机转化为电能。
(3)核电站使用过的核燃料称为核废料，它具有放射性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人烟稀少的地方。
当堂演练 达成目标
见学生用书
课后反思 查漏补缺
第十一章 物理学与能源技术复习
【复习目标】
1．认识能量守恒定律，理解其应用，知道能量转化的效率。
2．知道人类文明的进步与能量转化有什么关系；知道能量转化和转移有方向性。
3．知道什么是能源，能源可以划分为哪些种类。
4．知道什么是核能，怎样利用核能，核能有什么优点和缺点。
5．知道世界和我国能源利用的现状如何，能源开发与可持续发展有什么关系；了解新能源的开发与利用。
行为提示：
1．用双色笔将复习目标中行为动词标出来。
2．解读复习目标，引入新课。
方法指导：
能源的种类繁多，分类标准不是唯一的。如果按使用后是否造成环境污染，可以分为清洁型能源和污染型能源。
情景导入 生成问题
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解)，加强学生对知识的巩固。
自学互研 生成能力
1．20世纪60年代以来，石油的应用日益广泛，价格不断上涨。下列说法中正确的是( D )
A．石油可以直接从自然界获取，是二次能源
B．石油在地球上储量丰富，是可再生能源
C．现代社会对石油的依赖很强，石油是新能源
D．石油燃料的燃烧对环境污染较大，是非清洁能源
独立完成知识板块一、二、三、四，教师巡视。根据完成情况挑几组同学带领大家分别学习模块一、二、三、四，其他同学补充或纠错。
方案由完成最快最好的小组板书展示，其他同学纠错或补充，小组之间互评。
各小组长将各知识板块中不能解决的问题展示到小黑板上，寻求小组间合作探究，共同解决。
对照复习目标思考：
1．今天我学到了什么知识？
2．我还存在的疑惑是什么？2.“让我们的天空更蓝。”六月五日是世界环境日，小青望着川流不息的城市车流，心想石油是不可再生(选填“可再生”或“不可再生”)能源；化石能源的大量使用给城市造成了环境污染和热岛效应，请你设想提出一种新型能源来解决这个问题：开发地热能。
3．核电站工作过程中，能是如何转化的？
答：核能→内能→机械能→电能
“节约能源，从身边做起”，在今年的节能日这一天，全国许多高校晚上都熄灯1小时，请你也从身边生活细节中，提出一条节能的合理建议：
________________________________________________________________________。
答：夏天将空调的温度调高一些，冬天将空调的温度调低一些等。
对学
分享上面1～4题。①对子之间检查独学成果，用红笔互相给出评定等级。②对子之间针对独学内容相互解疑并标注对子间不能解疑的内容。
群学
研讨：①小组长先统计本组经对学后仍然存在的疑难问题并解疑。②针对展示的方案内容，小组内展开交流、讨论，共同解决组内疑难。
交流展示 生成新知
方案 如图所示，是太阳能电站的原理图，看图回答以下问题。
(1)反射镜的作用是改变光的传播方向。
(2)从集热器到汽轮发电机，发生的能量转化是内能转化为机械能后再将机械能转化为电能。
(3)与火力发电站相比，太阳能热电站的优点是清洁卫生，缺点是受天气的影响。
当堂演练 达成目标
见学生用书
课后反思 查漏补缺
