〖教材分析〗
本節(jié)的主要內(nèi)容是能量守恒定律,但在初中的基礎(chǔ)上又深入了一層。大致可以分為能量轉(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)發(fā)展三個(gè)部分。課程提出了能量耗散的新觀點(diǎn),揭示了能源的本質(zhì),但并不違背能量守恒定律。能源的利用造成了嚴(yán)峻的環(huán)境問題,為此提出可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系,形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀和價(jià)值觀,為做有責(zé)任感的社會(huì)公民奠定基礎(chǔ)。
〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗
物理觀念:理解能量守恒定律與能量轉(zhuǎn)移的方向性對(duì)對(duì)人類社會(huì)的影響。
科學(xué)思維:認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系。
科學(xué)探究:通過閱讀課文體會(huì)我國在新能源領(lǐng)域的發(fā)展,知道能源的使用與環(huán)境的變化的辯證關(guān)系。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過引領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)以及科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系,形成科學(xué)態(tài)度、科學(xué)世界觀和價(jià)值觀。
〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗
重點(diǎn):能量守恒定律。
難點(diǎn):能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性。
〖教學(xué)準(zhǔn)備〗
多媒體課件
〖教學(xué)過程〗
一、新課引入
我們知道,內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成電能,電能可以轉(zhuǎn)化成光能、內(nèi)能或機(jī)械能……既然能量是守恒的,不會(huì)憑空消失,為什么我們還要節(jié)約能源呢?
就像錢是永遠(yuǎn)也賺不完的,但為什么還要賺錢呢?因?yàn)槟軌蚪o我花的錢不多。同樣的道理,雖然能量不會(huì)減少,但是能夠?yàn)槲覀兯褂玫哪芰坎⒉欢唷?br>二、新課教學(xué)
①機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能和勢能,且可以相互轉(zhuǎn)化。
機(jī)械能守恒定律告訴我們,做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能和勢能,相互之間可以轉(zhuǎn)化(播放單擺動(dòng)圖,闡述動(dòng)能與勢能如何轉(zhuǎn)化)
②電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能。
在電路中,電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,負(fù)載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能。(播放電路能量轉(zhuǎn)化動(dòng)圖)
綜上得出結(jié)論:能量守恒定律。
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。
(一)能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性
思考與討論:
把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中,過一會(huì),雞蛋的溫度降低,水的溫度升高,最后水和雞蛋的溫度相同。是否可能發(fā)生這樣的現(xiàn)象∶原來溫度相同的水和雞蛋,過一會(huì)兒水的溫度自發(fā)地降低,而雞蛋的溫度上升?
這一現(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?
①一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
高溫物體(雞蛋)→低溫物體(水)
低溫物體(水)→高溫物體(雞蛋)
高溫物體自動(dòng)的把熱量傳給低溫物體,但是低溫物體卻不能自動(dòng)的把熱量傳給高溫物體,需要手動(dòng),如冰箱。
再如,燃料燃燒時(shí)一旦把熱量釋放出去,就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用。
注意:這里的不可逆指的是不會(huì)自動(dòng)的回復(fù)原狀,其實(shí)是可以回復(fù)原來的樣子的只是不會(huì)自動(dòng),需要你手動(dòng)才得哦。
②在自然界中,有些過程,能量一旦釋放出去,就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來,供人類重新利用,這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。
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)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能,我們很難把這些內(nèi)能收集起來重新利用。
能量的耗散表明,在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上雖未減少,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)約能源的根本原因。
③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。
(二)能源的分類與應(yīng)用
1.能源
①不可再生能源:煤炭、石油和天然氣。
②可再生能源:水能、風(fēng)能、潮汐能等能源。
2.新能源開發(fā)
①太陽能發(fā)電
太陽能的利用對(duì)環(huán)境的影響很小。利用太陽能最有前途的領(lǐng)域是,通過太陽電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。
播放動(dòng)圖:衛(wèi)星展開太陽能帆板。
②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)電成本低。播放動(dòng)圖:水力發(fā)電原理。
③風(fēng)能發(fā)電
為了增加風(fēng)力發(fā)電的功率,通常把很多風(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)的發(fā)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。播放動(dòng)圖:風(fēng)能發(fā)電原理。
④核能發(fā)電
核能原理: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,如果都進(jìn)行了完全反應(yīng),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??煽刂频牧炎兎磻?yīng)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。播放動(dòng)圖:核能發(fā)電原理。
核泄漏與華龍一號(hào)壓力容器。
(三)能源與社會(huì)發(fā)展
①能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)
播放動(dòng)圖:人類對(duì)能源的利用的三個(gè)時(shí)期。
自工業(yè)革命以來,煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀(jì)50年代,世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。
②煤炭和石油資源是有限的
以今天的開采和消耗速度,石油儲(chǔ)藏將在百年內(nèi)用盡,煤炭資源也不可能永續(xù)利用。
③環(huán)境污染
大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體改變了大氣的成分,甚至加劇了氣候的變化。如酸雨,光化學(xué)煙霧等。
④人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)文明
走可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,要樹立新的能源安全觀,并轉(zhuǎn)變能源的供需模式。一方面要大力提倡節(jié)能,另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清清煤和核能等在生產(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)形成人與自然和諧發(fā)展的生態(tài)文明。
〖板書設(shè)計(jì)〗
12.4能源與可持續(xù)發(fā)展
能量守恒定律:能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。
一、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性
①一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
②在自然界中,有些過程,能量一旦釋放出去,就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來,供人類重新利用,這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。
③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。
二、能源的分類與應(yīng)用
1.能源
①不可再生能源:煤炭、石油和天然氣
②可再生能源:水能、風(fēng)能、潮汐能、太陽能
新能源開發(fā)
太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核能發(fā)電。
三、能源與社會(huì)發(fā)展
〖教學(xué)反思〗
本節(jié)課比較簡單,在教學(xué)方法上更多的是通過學(xué)生自主講述,教師補(bǔ)充的形式進(jìn)行。利用多媒體手段,展示我國最先的科技成果,增強(qiáng)學(xué)生的愛國熱情和自信心。培養(yǎng)合格的社會(huì)主義接班人。運(yùn)用評(píng)價(jià)手段不斷引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),較好的把知識(shí)應(yīng)用與生活中。激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情,提高了學(xué)生交流合作能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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