16.3 能源：危机与希望
导学目标
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。 并用能量守恒的观点分析日常现象。
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。
能列举可再生能源和不可再生能源。
了解原子核能及其两种利用形式。
重点：能量守恒定律和能量的转化和转移是有方向性的
难点：裂变和聚变的概念。
自主学习
1.能量转化与守恒定律的内容是：
。
2.发生核裂变的条件是用 轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。
3.核裂变释放能量的依据是：人们发现铀核裂变后生成物的质量减少了，根据 ,
可知核裂变过程一定有能量的释放。
4.核能的利用是建立 。它的核心设备是 。
5.核聚变的条件是需要 ，应用是氢弹。
合作探究
一、 能量转化与守恒定律
1.阅读课本，思考：
（1）各种不同的运动形式都存在什么能量？
（2）每幅图片中各发生了哪些形式的能量转化？
（3）不同形式的能连之间的相互转化有怎样的规律？
填一填： 自然界中各种现象不是 的，而是互相 的：各种形式的能量在一定条件下都可以相互 。
2.对于定律的正确理解：
从下列四个方面正确理解定律
存在：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生.
转化或转移：从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体.
结果：在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，某种形式的能减少，一定转化为其他形式的能.
普遍性：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一.
3.转化和转移的含义
能量的“转化”是指：一种形式的能量转化成为另一种形式的能量，即前后两种状态，能量的形式发生了变化，如“钻木取火”是机械能转化为内能，“电车运动”是电能转化为机械能；
能量的“转移”是指：一个物体所具有的一种形式的能量，转移到另一个物体上后，还是同一种形式的能量，即前后两种状态，能量的形式并没有发生变化，只是能量发生了转移，如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上，前后都是内能.
4.能量转化和转移过程是有一定方向性的
“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了能量守恒定律。
当堂检测
1.用锤子敲打钉子时，钉子的温度升高，钉子的内能 （填“减少”“不变”或“增加”），这是通过 _______方法改变了它的内能。 2.冰块沿地面滑动，往往会逐渐融化，在这一过程中是 能转化为 能,但能量的总量_______。
3.在下列事例中，属于机械能转化为内能的是（ ）
A.铁棒在火上烤得很热
B.汽车紧急刹车，轮胎发热
C.燃烧木材取暖
D.给电炉通电，电炉发热
4.在各种形式的能量转化的过程中，下列说法中正确的是 （ ）
A.机械能一定守恒
B.各种形式的能量都守恒
C.各种形式的能的总量一定守恒
D.只有机械能转化为内能
5.能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。那么能源危机产生的根本原因是( )
A．能量的转移和转化遵循能量守恒定律
B．人们在能量的转化或转移过程中利用能量
C．经转移或转化过程可利用的能量增加
D．能量的转移和转化具有方向性
6.下列关于能量转移和转化的方向性的说法中，不正确的是( )
A．在自然界中不是所有能量都能利用
B．能量的利用是有条件的，也是有代价的
C．不同温度的物体发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D．汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
7．人类社会发展与能源的利用息息相关，能源可分为可再生能源和不可再生能源，可再生能源是指那些可在自然界里源源不断地得到的能源，下列属于可再生能源的是( )
A．煤 B．石油 C．风能 D．天然气
我的收获
16.3 能源:危机与希望
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相互转化.并用能量守恒的观点分析日常现象.
2.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.
3.能列举可再生能源和不可再生能源.
4.了解原子核能及其两种利用形式.
二、过程与方法
经历阅读交流讨论过程,感悟能源是人类生存和社会发展命脉的道理,及能源消耗结构的不合理性,认识能源的危机问题.
三、情感态度与价值观
提升学生对能源的价值认识,使他们产生能源的危机意识和开发新能源的欲念.
【重点难点】
重点:能量守恒定律和能量的转化和转移是有方向性的.
难点:核裂变和核聚变的概念.
【新课导入】
导入1:情景导入
多媒体播放视频:三峡水电站
在2012年7月4日,三峡水电站32台机组全部投入工作.自2003年三峡工程正式开始发电,截至2012年7月,三峡电站发电量累计达到5 648亿千瓦时,相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤,减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨.
提问:三峡电站是如何发电的?
师:电能是人类生活、生产活动中广为使用的能量的一种,人类的生活、生产活动,无法离开能量的使用.今天学习“能源:危机与希望”.
导入2:谈话法导入
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吗?什么是能源呢?
导入3:实验导入
演示实验:
1.同学们分别搓手和向手心呵气,体会其中的能量转化.
2.闭合教室里的电灯开关,体会灯泡发光的能量转化.
导入:可见,人类的生活生产都离不开能量及其转化,今天学习关于能源的知识.
【课堂探究】
一、能量转化与守恒定律
1.能量转化
多媒体展示各种能量转化的图片,思考:
(1)各种不同的运动形式都存在什么能量?
(2)每幅图片中各发生了哪些形式的能量转化?
(3)不同形式的能量之间的相互转化有怎样的规律?
教师评价并纠正学生的回答.
归纳:自然界中各种现象不是孤立的,而是互相联系的;各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化.
2.能量转化与守恒定律
(1)内容
能量不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化成其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.
(2)对于定律的正确理解
存在:能量既不会凭空 消灭 ,也不会凭空 产生 .?
转化或转移:从一种形式 转化 为其他形式,或者从一个物体 转移 到另一个物体.?
结果:在转化和转移的过程中,能量的总量保持 不变 ,某种形式的能减少,一定转化为其他形式的能.?
普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的定律之一.
点拨:
①能量的“转化”是指:一种形式的能量转化成为另一种形式的能量,即前后两种状态,能量的形式发生了变化,如“钻木取火”是机械能转化为内能,“电车运动”是电能转化为机械能.
②能量的“转移”是指:一个物体所具有的一种形式的能量,转移到另一个物体上后,还是同一种形式的能量,即前后两种状态,能量的形式并没有发生变化,只是能量发生了转移,如“热传递”就是一个物体具有的内能转移到另一个物体上,前后都是内能.
(3)能量转化和转移过程是有一定方向性的.
过渡设问:既然能量是守恒的,那地球上的能量就不会减少了,为什么还需要节约能源呢?
展示焦耳的故事:
焦耳是一位伟大的物理学家,他成功地发现了焦耳定律,测出了热量……但他在探索科学真理的道路上,也走过弯路.年轻的时候,焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力(即不消耗任何能源)就能自动工作起来的机械装置.他曾通宵达旦地冥思苦想,不断地设计、制作,但没有一次是成功的.接连的失败引起了焦耳的深思,他没有像有些人那样“执迷不悟”,而是反思原来的设想,重新确定新的探究课题.经过不懈地努力,他终于在新的研究领域中取得了成功,发现了科学真理.
思考:“永动机”制造一直失败的原因是: 它违背了能量守恒定律 .?
具体分析课本图1622的“永动机”为什么失败了?
归纳:
(1)自发的能量的转化和转移具有方向性,有些能量可以利用,有些则不能.
(2)我们所能利用的能源是有限的,所以需要节约能源.
二、物质与能量
阅读相关内容,了解核能的利用情况.
讲解:
1.发生核裂变的条件是用中子轰击铀核,铀核才能发生裂变,放出能量.
2.核裂变释放能量的依据是:人们发现铀核裂变后生成物的质量减少了,根据ΔE=Δmc2,可知核裂变过程一定有能量的释放.
3.核能的利用是核电站.它的核心设备是核反应堆.核反应堆如果不加以控制,大量原子核就在一瞬间发生裂变,释放出极大的能量,就是原子弹爆炸.
4.核聚变的条件是需要超高温,应用是氢弹.受控热核反应现在正在探索之中.
三、科学与人类
讨论交流:人类在消耗能源的过程中,会对我们的环境带来哪些影响呢?能源不是取之不尽、用之不竭的,我们如何来实现能源的持续发展呢?
归纳:
(1)对于不可再生能源节约使用,不断提高能源的利用率,减少在能源使用中对环境的破坏.
(2)大力开发可再生能源如太阳能,不断提高能源利用技术.
(3)寻找新的未被发现的能源.
1.在下列现象中,能量是怎样转化的?
(1)用锯条锯木头,过一会锯条变热了: 机械能转化为内能?
(2)植物进行光合作用: 光能转化为化学能?
(3)蓄电池放电: 化学能转化为电能?
(4)对蓄电池充电: 电能转化为化学能?
2.在太阳内部, 氢原子核 在超高温作用下发生 聚变 ,释放巨大的 核能 ,因而太阳具有巨大的能量.?
3.人们除了可以间接利用存储在 化石燃料 中的太阳能外,还可以采用 直接收集 和 太阳能电池 两种方式,直接利用巨大的太阳能.?
4.人类使用的普通能源,如煤、石油、木柴以及水力发电得到的能量,它们的根源是( A )
A.太阳能 B.地球本身
C.内能 D.机械能
5.利用平板式集热器获得太阳能,集热器温度不断升高,下列说法中不是其原因的是( C )
A.集热箱内壁是黑色的
B.集热箱内装有透明的玻璃
C.集热箱是长方形的
D.集热箱是用绝热材料封闭的
6.关于太阳电池,下列说法错误的是( D )
A.太阳电池可以将太阳能转变为电能
B.每个太阳电池所能产生的电压较低
C.目前大量使用太阳电池的物品并不多
D.由于太阳电池可以将太阳能转变为电能,因而可以应用于各个方面
7.关于太阳能的利用,下列说法正确的是( D )
A.风能是直接利用太阳能的一个实例
B.太阳能电池车是间接利用太阳能的一个实例
C.家用太阳能热水器是将太阳能转化为电能后再利用的
D.太阳能对人类来说是用不完的永久性能源
新能源
各种形式的新能源都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能.包括太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量.也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能.相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义.同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义.
