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课题

能源与可持续发展

教学内容分析

在研究了恒定电流、闭合电路欧姆定律，特别是从能量的角度对电路进行了分析的基础上，本节从能量耗散的角度提出了能源与环境问题，介绍了我国在能源开发方面取得的成就。通过关注技术应用带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任感。引领学生认识科学的本质以及科学·技术·社会·环境（STSE）的关系，形成科学态度、科学世界观和价值观，为做有责任感的社会公民奠定基础。

学情分析

学生在初中物理教学中，已经对能源的分类、转移和转化等知识有了一定的了解。在现阶段，在以往机械能守恒、对静电场和电路的能量进行分析等知识的基础上，学生可以较为顺畅地领会能量守恒的含义。通过生活经验和从各种渠道了解到的与人类应用能源相关的信息，学生对这部分知识有一定的感性认知，但缺少系统性的思考和分析。这也需要教师在教学过程中加以引导。

教学目标

1、列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义。

2、通过实例分析知道能量耗散，认识自然界中能量转化的方向性。

3、收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学·技术·社会·环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动。

4、了解太阳能、水能、核能和风能等能源的开发利用，知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯。

教学

重难点

教学重点：

让学生认识到目前面临的能源与环境问题，理解这两个社会问题产生的原因，使学生理解开发利用清洁能源的价值，形成应有的科学态度和社会责任感。

教学难点：

让学生认识到目前面临的能源与环境问题，理解这两个社会问题产生的原因，使学生理解开发利用清洁能源的价值，形成应有的科学态度和社会责任感。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

【提问】内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？

回顾能量转化的相关知识，并思考。

提出新的问题，引出本节课的主题。

环节一

能量守恒

定律

【讲述】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫作能量守恒定律。

【提问】电路中的能量转化情况是什么？

【提问】把刚煮好的热鸡蛋放到冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同。是否可以发生这样的现象：原来温度相同的鸡蛋和水，过一会水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？

理解能量守恒定律的内容。

回顾前面所学电学知识，思考并回答：

在电路中，电源将其他形式的能转化为电能，负载又将电能转化为内能、光能和机械能。

结合实际生活经验，思考并作答：

不会出现这种现象。

给出能量守恒定律，再结合这一定律分析生活中的各种现象。

从电路的角度分析能量的转化与守恒。

从生活经验出发，引导学生认识到能量的转移或转化是有方向性的。

环节二

能量转移

或转化

的方向性

【提问】内能不会自发地从凉水向热鸡蛋转移，这说明了什么？

【提问】物体所具有的内能能自发地转化为机械能吗？这说明了什么？

【讲述】一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。

【讲述】在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。

电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能。

能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。

【提问】耗散的能量损失了吗？那为什么还要节约能源呢？

【讲述】能量耗散表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是自然界的能量虽然守恒,但需要节约能源的根本原因。

思考并回答：

能量的转移具有方向性：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。

思考并回答：

不能。

能量的转化具有方向性：如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能不能自发地且不能完全转化为机械能。

思考并理解。

思考并理解。

思考并回答：

耗散的能量没有损失，以整体为研究对象的话，整体的能量保持不变。

思考并理解。

从简单的生活现象和基本的生活经验出发，引导学生发现能量转移和转化的方向性。

在能量守恒的基础上，对能量耗散加以分析，得出能量在耗散过程中品质降低的结论，引导学生认识到节约能源的重要意义。

环节三

能源的

分类与应用

【讲述】凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源。

【提问】能源可以怎样分类？

【讲述】煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。

【讲述】水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。

【讲述】我国能源发展概况：

①太阳能发电：截至2022年9月底，我国光伏发电装机3.58亿千瓦。稳坐全球第一把交椅。

②水力发电：至2018年底，我国水电总装机容量约3.5亿千瓦、年发电量约1.2万亿千瓦时，双双继续稳居世界第一。

③风能发电：截至2020年上半年，我国风电占总发电量的比重达6.3%，但与欧洲仍有较大的差距，这意味着我国风电产业成长空间巨大。

④核能发电：到2020年，中国核电机组数量将达到90余台，从装机容量上讲，将超过法国，成为世界第二的核电大国，仅次于美国。

一些质量较大的原子核在裂变成较轻的原子核时，会释放出惊人的能量。同样质量的化学燃料与核燃料相比，如果都进行了完全反应，核燃料释放出的能量要远远大于化学燃料释放出的能量。可控制的裂变反应所释放出的能量，可以很好地被人们所利用。核电站就是利用可控核裂变来发电的。我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术电站——华龙一号，其安全指标和技术性能已达到国际最先进的三代水平。我国的核能发电技术已居于世界领先地位。

理解能源的概念。

思考。

回顾生活中用到的化石能源，思考为什么称其为不可再生能源。

回顾生活中见到过的新能源种类，思考为什么称其为可再生能源。

结合身边的太阳能发电实例，讨论我国太阳能能源发展现状。

结合了解到的数据，讨论我国水力发电发展现状。

结合了解到的数据，讨论我国风能发电发展现状。

结合了解到的数据，讨论我国核能发电发展现状。

对能源的分类方式做简单的介绍，引导学生思考，在实际生活中会应用哪些能源，以及这些能源的来源。

介绍我国在新能源领域的发展成就，引导学生讨论各种新能源的来源和应用前景。

环节四

能源与

社会发展

【讲述】能源是人类社会活动的物质基础。自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。

【讲述】煤炭和石油资源是有限的。

【讲述】环境问题：

①温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。

②酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。

③光化学烟雾:氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾。

【讲述】一辆行驶的小汽车，燃料燃烧产生的内能有37%通过发动机散热系统排出，37%直接由排气管排出，只有26%变为发动机输出的机械能。

【随堂练习】

根据教师的讲述，讨论能源与人类社会发展之间的关系。

根据数据讨论能源的有限。

讨论温室效应对日常生活的影响。

通过材料了解酸雨对环境的危害。

通过案例了解光化学烟雾对环境和人类生活的影响。

讨论节约能源的重要性和方式。

练习巩固本节知识点。

引导学生思考人类社会活动与能源利用之间的关系，由此对能源的开发利用和节约能源有更进一步的认识。

引导学生讨论在能源使用过程中带来的一些环境问题，是学生更进一步的认识到节约能源和开发新能源的必要性和紧迫性。

课堂总结

1、能量守恒定律、电量耗散

2、能源的分类：可再生能源、不可再生能源

3、能源与社会发展：

①能源是人类社会活动的物质基础；

②煤炭和石油资源是有限的；

③环境问题。

板书设计

§12.4能源与可持续发展

1、能量守恒定律

2、一切与热现象有关的宏观过程都有方向性

3、能量的耗散：在利用过程中，能量的品质在降低

4、能源：不可再生能源（化石能源）

可再生能源（水能、风能、潮汐能、太阳能）

5、能源是人类社会活动的物质基础

6、煤炭和石油资源是有限的

7、环境问题

作业设计

1、梳理本节知识点。

2、教材P99“练习与应用”。

教学反思与评价