課時(shí)8199-物理必修三12.4《能源與可持續(xù)發(fā)展》12.4《能源與可持續(xù)發(fā)展》教學(xué)設(shè)計(jì)【鄧淑坤】

1平湖外國語學(xué)校鄧淑坤一、教材分析?能源與可持續(xù)開展?是一般高中教科書物理必修第三冊(cè)第十二章第4節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是由“能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性〞、“能源消耗對(duì)環(huán)境的影響〞、“能源與可持續(xù)開展〞三局部?jī)?nèi)容組成的。依據(jù)能量守恒定律可知，使用能量的過程中，能量的總量保持不變，那么還會(huì)消失能源危機(jī)嗎？由于能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中具有方向性，把能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移后，能量不能自動(dòng)再轉(zhuǎn)化到原來形式或轉(zhuǎn)移到原來的物體，這局部?jī)?nèi)容同學(xué)不太簡(jiǎn)單理解，是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)。通過了解世界和我國使用能源狀況，全世界對(duì)能源的需求量在不斷增大，并且以不行再生能源為主，所以人類不得不面對(duì)能源危機(jī)，要實(shí)現(xiàn)能源與可持續(xù)開展，需要開發(fā)和探究各種新能源。所以了解世界和我國的能源狀況是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。二、學(xué)情分析學(xué)習(xí)本節(jié)之前，同學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)了能量守恒的學(xué)問，為學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容奠定了肯定的根底。因此，可以先讓同學(xué)回憶能量守恒定律，能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中的總量會(huì)保持不變，提出問題為什么還會(huì)消失能源危機(jī)，使同學(xué)產(chǎn)生一個(gè)沖突，激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)愛好，提出能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性的問題。通過分析實(shí)例來說明能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性，如汽車散失的熱不能收集起來，雖然能量守恒，但散失的能量無法再次被使用。通過圖片、視頻等介紹在能源使用過程中對(duì)環(huán)境造成的危害，通過一些觸目驚心的圖片，使同學(xué)熟悉到使用能源時(shí)要留意環(huán)境愛護(hù)，要辯證地看待能源的使用與環(huán)境愛護(hù)間的關(guān)系。展現(xiàn)我國和世界近年來消耗能源的結(jié)構(gòu)和數(shù)量，了解地球上儲(chǔ)存的不行再生能源是有限的，人類正面對(duì)著能源危機(jī)，需要開發(fā)和利用新能源來解決這個(gè)問題。結(jié)合前面能源使用對(duì)環(huán)境的影響，提出新能源需要具備哪些特點(diǎn)。三、教學(xué)目標(biāo)〔一〕物理觀念1.知道能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有肯定的方向性。2.了解我國和世界的能源狀況和能源消耗的趨勢(shì)。3.了解將來抱負(fù)能源的特征?！捕晨茖W(xué)思維1.熟悉能源的利用對(duì)環(huán)境的影響。2.能用辨證的觀點(diǎn)來看待資源利用與環(huán)境愛護(hù)的關(guān)系?！踩晨茖W(xué)探究通過試驗(yàn)理解能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性?！菜摹晨茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任熟悉伴隨大量能源消耗所產(chǎn)生的環(huán)境問題，對(duì)于能源的開發(fā)和利用有可持續(xù)開展的意識(shí)。四、教學(xué)重點(diǎn)了解世界和我國的能源狀況。五、教學(xué)難點(diǎn)知道能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性。提出問提引入新課能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性提出問提引入新課能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性能源的分類與應(yīng)用能源與社會(huì)開展課堂小結(jié)七、教學(xué)過程〔一〕提出問題，引入新課1.向同學(xué)們展現(xiàn)兩張節(jié)省能源的宣揚(yáng)畫，并且提出能量是守恒的，不會(huì)憑空消逝，為什么我們還要節(jié)省能源呢？通過這個(gè)問題，引入新課?！八诔叵伦兂杀约跋灎T燃燒變長(zhǎng)〞，提出問題，這兩種現(xiàn)象是否違反能量守恒定律。〔二〕能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性冰在常溫下變成水是外界的高溫轉(zhuǎn)移到低溫的冰上，使得冰溶化成水。假設(shè)水在常溫下變成冰，那么原來的過程就是可逆的。蠟燭燃燒的時(shí)候，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，假如蠟燭燃燒時(shí)變長(zhǎng)，那么原來的過程就是可逆的。這兩種現(xiàn)象并不違反能量守恒定律，但是這樣的過程為什么不存在呢？科學(xué)家討論發(fā)覺，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不行逆的。在自然界中，能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程有些是可以自然發(fā)生的，有些那么不能。例如，能量只能從高溫物體傳向低溫的物體，而不能自發(fā)的逆向傳遞。化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但是內(nèi)能不會(huì)自發(fā)地重新轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。又如，電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)汲取之后變成四周環(huán)境的內(nèi)能，我們很難把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。能量的耗散說明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上雖未削減，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是能源危機(jī)的深層次的含義，也是自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)省能源的根本緣由。能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。能源的利用受這種方向性的制約，所以，能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的。〔三〕能源的分類與應(yīng)用煤炭、石油和自然?氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源。化石能源無法在短時(shí)間內(nèi)再生，所以這類能源被叫作不行再生能源。水能、風(fēng)能、潮汐能等能源，歸根結(jié)底來源于太陽能。這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。近年來，我國在能源開發(fā)方面取得了很大的成就?！?07kW。水力發(fā)電：水能是可再生能源，水電站是利用水能的重要形式。水電對(duì)環(huán)境的影響比火電小，發(fā)電本錢低。到2015年中國水電裝機(jī)總量突破3×108kW，約占全球水電裝機(jī)總量的四分之一，居世界第一。風(fēng)能發(fā)電：為了增加風(fēng)力發(fā)電的功率，通常把許多風(fēng)車建在一起，成為“風(fēng)車田〞。我國風(fēng)力資源豐富，尤其是西北、華北、華東、西南地區(qū)。隨著新能源政策的引導(dǎo)及風(fēng)力發(fā)電、并網(wǎng)等技術(shù)的開展，我國風(fēng)力發(fā)電開發(fā)走在了世界前列，裝機(jī)容量居全球第一。核能發(fā)電：一些質(zhì)量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時(shí)，會(huì)釋放出驚人的能量。同樣質(zhì)量的化學(xué)燃料與核燃料相比，假如都進(jìn)行了完全反響，核燃料釋放出的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)燃料釋放出的能量。可掌握的裂變反響所釋放出的能量，可以很好地被人們所利用。核電站就是利用可控核裂變來發(fā)電的。有些質(zhì)量較小的原子核聚合在一起發(fā)生聚變時(shí)，也會(huì)釋放出能量。它比裂變反響的產(chǎn)能效率高，產(chǎn)生的核廢料也比裂變的少，所以，由聚變產(chǎn)生核能是一種很好的方式。人們估計(jì)21世紀(jì)中葉，核聚變會(huì)有重大的技術(shù)突破。能源與社會(huì)開展人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)受了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期?；鸬氖褂檬侨祟愒谀茉词褂蒙系牡谝粋€(gè)里程碑，它使人類脫離了茹毛飲血的時(shí)代。自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。18世紀(jì)末創(chuàng)造和逐步完善的蒸汽機(jī)，以對(duì)化石能源的大規(guī)模利用為特征，開頭了人類文明的新紀(jì)元。內(nèi)燃機(jī)的開展那么強(qiáng)有力地推動(dòng)了19世紀(jì)末、20世紀(jì)初開頭的機(jī)械化與電氣化進(jìn)程。到了20世紀(jì)50年月，世界石油和自然?氣的消耗量超過了煤炭。20世紀(jì)中葉之后，隨著核能的和平利用以及其他新能源技術(shù)的開展，人類對(duì)能源的利用，正從第三個(gè)時(shí)期向多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期過渡，但這一轉(zhuǎn)換還遠(yuǎn)沒有完成。能源科技的每一次突破，都帶來了生產(chǎn)力的巨大飛躍和社會(huì)的進(jìn)步。能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)根底。然而，煤炭和石油資源是有限的。大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)變了大氣的成分，甚至加劇了氣候的變化。例如，石油和煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，由此加劇了溫室效應(yīng)，使得兩極的冰雪溶化，海平面上升……再如，石油和煤炭中經(jīng)常含有硫，燃燒時(shí)形成的二氧化硫等物質(zhì)使雨水的酸度上升，形成“酸雨〞，腐蝕建筑物，酸化土壤。隨著人口快速增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)快速開展以及工業(yè)化程度的提高，能源短缺和過度使用化石能源帶來的環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)開展的大問題。人類的生存與開展需要能源，能源的開發(fā)與使用又會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。可持續(xù)開展的核心是追求開展與資源、環(huán)境的平衡：既滿意當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代的需求。這就需要樹立新的能源平安觀，并轉(zhuǎn)變能源的供需模式。一方面要大力提倡節(jié)能，另一方面要開展可再生能源以及自然?氣、清潔煤和核能等在生產(chǎn)及消費(fèi)過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染程度低的清潔能源，推動(dòng)形成人與自然和諧開展的生態(tài)文明?！参濉?/p>