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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〞、“能源消耗對環(huán)境的影響〞、“能源與可持續(xù)開展〞三局部內(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,能量不能自動再轉(zhuǎn)化到原來形式或轉(zhuǎn)移到原來的物體,這局部內(nèi)容同學(xué)不太簡單理解,是本節(jié)教學(xué)的難點。通過了解世界和我國使用能源狀況,全世界對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能源危機(jī),要實現(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。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)移過程中的總量會保持不變,提出問題為什么還會消失能源危機(jī),使同學(xué)產(chǎn)生一個沖突,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,了解地球上儲存的不行再生能源是有限的,人類正面對著能源危機(jī),需要開發(fā)和利用新能源來解決這個問題。結(jié)合前面能源使用對環(huán)境的影響,提出新能源需要具備哪些特點。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。3.了解將來抱負(fù)能源的特征。〔二〕科學(xué)思維1.熟悉能源的利用對環(huán)境的影響。2.能用辨證的觀點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,對于能源的開發(fā)和利用有可持續(xù)開展的意識。四、教學(xué)重點了解世界和我國的能源狀況。五、教學(xué)難點知道能量轉(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)省能源的宣揚畫,并且提出能量是守恒的,不會憑空消逝,為什么我們還要節(jié)省能源呢?通過這個問題,引入新課?!八诔叵伦兂杀约跋灎T燃燒變長〞,提出問題,這兩種現(xiàn)象是否違反能量守恒定律?!捕衬芰哭D(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。蠟燭燃燒的時候,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,假如蠟燭燃燒時變長,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?;瘜W(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但是內(nèi)能不會自發(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,也是有代價的?!踩衬茉吹姆诸惻c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?;茉礋o法在短時間內(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,會釋放出驚人的能量。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??烧莆盏牧炎兎错懰尫懦龅哪芰?,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,也會釋放出能量。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21世紀(jì)中葉,核聚變會有重大的技術(shù)突破。能源與社會開展人類對能源的利用大致經(jīng)受了三個時期,即柴薪時期、煤炭時期、石油時期?;鸬氖褂檬侨祟愒谀茉词褂蒙系牡谝粋€里程碑,它使人類脫離了茹毛飲血的時代。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,人類對能源的利用,正從第三個時期向多能源結(jié)構(gòu)時期過渡,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的進(jìn)步。能源是人類社會活動的物質(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、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)與使用又會對環(huán)境造成影響??沙掷m(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)及消費過程中對生態(tài)環(huán)境的污染程度低的清潔能源,推動形成人與自然和諧開展的生態(tài)文明?!参濉?/p>
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