九年级物理全册 第22章 能源与可持续发展教案 （新版）新人教版(18页).doc

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1、-九年级物理全册 第22章 能源与可持续发展教案 （新版）新人教版-第 18 页第二十二章能源与可持续发展第1节能源导入一:问题导入播放人类利用能源的一些场景,比如水力发电、煤炭、石油、天然气等图片.问题1:人类利用的很多能源都是来自于太阳,那么这些能量都是由太阳提供的吗?回答1:学生观察图片和视频,了解人类能源的使用,知道生活生产离不开能源.人类使用的能量是通过不同的能源提供的,能量并非都来自太阳.问题2:人类使用的能量是无穷无尽的吗?回答2:不是.过渡语各种能源的使用,促进了人类文明的发展.你能说出这些能源的来源吗?从这节课开始,我们就来学习有关能源的知识.导入二:情景导入资料介绍:截至2

2、014年12月31日24时,三峡水电站全年发电988亿千瓦时,超过巴西和巴拉圭共同拥有的伊泰普水电站,创单座水电站年发电量新的世界最高纪录,并首度成为世界上年发电量最高的水电站.湖北武汉市一年用电量为350亿千瓦时左右,988亿千瓦时的发电量相当于武汉市两年半的用电量.相当于减少4900多万吨原煤消耗,减少近一亿吨二氧化碳排放.如果每千瓦时电能对GDP的贡献按10元计算,三峡电站全年发出的清洁电能,相当于为国家带动创造了近一万亿元财富.过渡语电能是人类生活、生产中广泛使用的能源的一种.人类的生活、生产活动无法离开能量的使用.你知道三峡水电站是如何发电的吗?除了电能你还知道哪些能源?在这一节课里

3、,我们将一起来学习能源的利用以及能源分类的知识.一、人类利用能源的历程思路一1.人类利用能源的历程展示一:介绍火的利用自从人类掌握了人工取火的方法之后,人类就开始了开发利用能源的进程.学生展示课前的调查资料,介绍人类利用能源的起始阶段,以及柴薪时代向煤炭时代的转折.展示二:化石能源的利用人类利用能源史上两次划时代革命转折,即煤炭代替柴薪成为主要能源.石油取代煤炭居于主导地位,创造了世界经济发展的奇迹.提出问题:内燃机中的能量转化,对生产和生活带来什么影响?教师:展示以蒸汽机、热机为代表的以化石能源为动力的各种机械,引发了世界性的工业革命.展示三:电能的利用教师:展示电磁感应现象的发现以及发电机

4、的发明使煤、石油等化石能源被转换成更加便于输送和利用的电能.2.能源的分类学生分组讨论:请你对下列能源进行分类,并说出分类标准.煤、天然气、汽油、太阳能、核能、地热能、电能.学生讨论进行分组:1.按能源能否直接从自然界获得,可分为:一次能源:煤、天然气、太阳能、核能、地热能.二次能源:汽油、电能.2.按能源能否循环使用和不断补充,可分为:可再生能源:太阳能、地热能.不可再生能源:煤、天然气、核能.3.按能源的利用状况,可分为:常规能源:煤、天然气.新能源:太阳能、核能、地热能.4.按能源利用对环境的污染情况,可分为:清洁能源:太阳能、核能、地热能、电能、天然气.非清洁能源:煤、汽油.小结:一次

5、能源和二次能源是根据能否直接从自然界获得划分的,二次能源一般是通过一次能源转化得来的.我们接触较多的二次能源是电能,电能便于传输和转化,在实际中应用广泛.你能说出电能在产生和使用过程中的能量转化吗?回答:发电机把机械能转化为电能;电视机把电能转化为光能和内能;电冰箱工作时压缩机把电能转化为机械能,压缩空气做功把机械能转化为内能;节能灯把电能主要转化为光能;电熨斗把电能转化为内能.知识拓展能源是提供能量的物质资源,能源的利用过程,实质上是能量的转化和转移过程,但是不能说能源就是能量,能源只有在使用时才能提供能量.思路二1.能源的概念概念:能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源.

6、讲解:金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通工具的行驶需要能量,生活中烧饭、取暖、照明等也需要能量.生产和生活中利用的这些能量,是通过不同的能源提供的.各种能源的广泛利用,极大地促进了人类文明的发展.2.能源的种类问题:我们的生活中都用到了哪些能源?回答:家庭生活中常用柴薪、煤炭、煤气、电能等.汽车等交通工具使用的是汽油和柴油;飞机飞行消耗航空煤油等.3.人类利用能源的历程展示图片:钻木取火.讲解:钻木取火使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变.开启了人类以柴薪为主要能源的时代.展示图片:砍伐森林.讲解:柴薪主要通过砍伐森林获得,现在,大面积砍伐森林会严重破坏地球的生态平衡.同时,由于燃

7、烧柴薪获取能量的效率较低,人类需要开发其他的能源.展示图片:行驶中的蒸汽机火车.讲解:蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能.实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代,人类的主要能源也从柴薪转化为热值更高的煤.展示图片:煤炭.讲解:煤炭、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的.4.能源的类型展示图片:煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能.讲解:像化石能源这样能直接从自然界获取的能源称为一次能源.风能、水能、太阳能、地热能以及核能等均属于一次能源.展示图片:电能.讲解:消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源.像电能是消耗煤炭等一次能源得到的,

8、是二次能源.电能的利用讲解:电能可以做什么?总结:供照明;供电炉类用电器产生热;驱动电动交通工具;供电子设备工作;供电风扇类用电器工作.知识拓展一次能源可以分为可再生能源和不可再生能源两大类.可再生能源包括太阳能、水能、风能、生物质能、潮汐能等等,它们在自然界可以循环再生.不可再生能源是在自然界中经过亿万年形成的,短期内无法恢复且随着大规模开发利用,储量越来越少,总有枯竭的一天.包括:煤、石油、天然气、油页岩、核能等,它们不能再生,用掉一点少一点.过渡语能源在现实生活和生产中有哪些应用?如何进行分类?二、21世纪的能源趋势阅读课本中“21世纪的能源趋势”,了解当今世界范围能源所面临的严峻问题,

9、了解近年来世界能源消耗情况.展示资料,以百分比方式描述的我国和世界能源扇形图.分析世界与我国目前能耗结构比是否合理.学生分析能源消耗扇形图可以得出,能源消耗中化石能源消耗占比最大,可再生的清洁能源利用率太低.能耗结构比不合理.我国人均能源拥有量处于世界较低的标准.思考下列问题:问题1:能耗结构比的不合理,会带来什么样的问题?回答1:无论是中国还是世界,化石能源消耗都占比过重.化石能源是不可再生能源,储量有限.要积极开发清洁的新能源,降低化石能源消耗比,实现能源的可持续发展.问题2:从我国能源人均拥有量偏低中你能感悟到什么?回答2:我国能源人均拥有量偏低,这就要求我们在实际使用能源时要节约能源,

10、要更加迫切地去开发新能源和使用可再生能源.比如开发我国现在使用较少的水电、核能、太阳能等新能源.知识拓展新能源主要有太阳能、风能、地热能、生物质能等.其中生物质能经过几十年的探索后,国内外专家表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更会导致社会不健康发展.地热能如果大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,将引起生态环境恶化.风能和太阳能对于地球来讲取之不尽、用之不竭,健康无污染,必将成为今后替代能源的主力军.1.了解人类使用能源的历程:柴薪煤炭石油.2.人类从使用柴薪能源开始使用能源;蒸汽机的出现使煤、石油的使用越来越普遍,它引发了一次工业革命.汽轮机及大型发

11、电机的出现,使电能的应用越来越广泛.3.能源的类型:一次能源是直接能从自然界获得的,比如煤、石油、天然气等;二次能源是通过一次能源转化得来的,比如电能等.4.了解21世纪的能源趋势.1.判断下列哪种说法正确()A.能源都来自太阳能B.电能是一种二次能源C.风能是一种二次能源D.天然气不是化石能源解析:像地热能和核能不是来自太阳能,A错误.一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的,像电能是由其他形式能转化而来的,属于二次能源,B正确.像煤、石油、风能等是由自然界直接提供的,不需要转化,属于一次能源,C错误.天然气是千百万年前埋在地下的动植物,经过漫长的地质年代形成的,属于一次能源中的

12、化石能源,D错误.故选B.2.小明学习了本节知识后,做了如下总结,其中不正确的是()A.地热能是不可再生的能源B.煤、石油、天然气都属于常规能源C.汽油、酒精属于二次能源D.木材、草类、肉类等有生命的物质提供的能量称为生物质能解析:地热能可以从自然界获得,能不断得到补充,属于可再生能源,A错误;煤、石油、天然气是已经大规模使用的能源,属于常规能源,B正确;汽油是利用石油提炼而成的,酒精是利用粮食、水果等发酵而成的,都属于二次能源,C正确;有生命的物质提供的能量称为生物质能,D正确.故选A.3.下面关于能量转化的说法,正确的是()A.用砂轮磨刀时,将内能转化为动能B.陨石进入大气层成为流星时,是

13、内能转化为机械能C.壶中的水沸腾,壶盖不断跳动,是水的势能转化为壶盖的动能D.用打气筒给轮胎打气时,打气筒发热,是机械能转化为内能解析:能量的使用过程就是能量的转化或转移过程.砂轮磨刀,砂轮和刀的温度升高,把机械能转化为内能,A错误;陨石进入大气层成为流星时,与空气摩擦生热,使陨石温度升高,机械能转化为内能,B错误;壶中的水沸腾,壶盖跳动,把内能转化为机械能,C错误;用气筒打气时,气筒发热,把机械能转化为内能,D正确.故选D.4.人类发明和制造的各种机械和机器,都可以看作是用来控制能量的转化形式、发生地点或时间的能量转换器.按照这种观点,汽油机是把能转化为能的能量转化器;干电池供电时是把能转化

14、为能的能量转化器;钻木取火是把能转化为能.解析:汽油机把燃料燃烧产生的内能转化为机械能,给机械提供动力;干电池供电时,内部的化学物质把化学能转化为电能;钻木取火消耗机械能,转化为木头的内能.【答案】内机械化学电机械内1.能源的概念.2.人类利用能源的历程.3.能源的类型,主要包括一次能源和二次能源.4.21世纪能源发展的趋势.一、教材作业【必做题】教材第169页动手动脑学物理的1,2题.【选做题】教材第169页动手动脑学物理的3题.第2节核能导入一:情景导入播放核爆炸时的视频,了解核能.学生观看视频,感受核爆炸时产生的巨大能量.过渡语原子核在发生变化时,会释放出巨大的能量,那么你了解原子的结构

15、吗?核能是如何产生的呢?要想知道答案,下面就让我们进入核能的学习吧!导入二:问题导入同学们都知道,我国是个能源消耗大国,每年的各种能源如煤、石油、天然气等消耗巨大,近几年每年全国能耗总量折合标准煤都有30多亿吨,其中2013年全国能源消费总量折合37.5亿吨标准煤,2014年能源消费总量折合38.9亿吨标准煤.38.9亿吨是什么概念?如果把这些煤堆成1 m高,1 m宽的堤坝,长度约为2.8106 km,这个长度约等于地球到月球距离的7倍.大家想一想,长期这样下去,肯定会发生能源危机.我们应该采取什么样的措施来解决能源危机呢?生甲:要不断开发新能源,平时多注意节约能源.生乙:开发利用取之不尽、用

16、之不竭的太阳能.生丙:沿海地区、西部地区风资源丰富的地方,开发风能.过渡语同学们的意见都很有道理,都是解决人类能源危机的好方法.今天我们就来学习一种有望在将来彻底解决人类能源危机的新能源核能.请同学们按“自学提示”阅读课文.一、核能展示原子结构的挂图或投影,回忆原子的结构组成.学生回忆原子结构:原子是由原子核和核外电子组成的,电子在绕核运动.问题:原子核是原子中最小的结构吗?电子为什么会绕核运动?回答:原子核也是可分的,它是由质子和中子组成的.原子核中的质子带正电,电子带负电,原子核吸引电子绕核转动.原子的质量几乎都集中在原子核上,质子和中子的质量几乎相同.原子核的体积相对于原子的体积来说非常

17、小,相当于足球场上的一个鸡蛋.质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,因此十分牢固,要使它们分裂或结合是极其困难的.但是,一旦原子核发生变化时,就可能释放出惊人的能量,这种能量被称为核能.学生观察原子结构图片,了解原子结构,知道核能.说说对原子结构的认识.学生结合刚才的学习总结原子结构:原子是由原子核和核外电子组成的,电子带负电,原子核带正电.原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的.一般情况下,质子所带正电荷的数量与电子所带负电荷的数量相同原子核发生改变有两种情况,一种是质量较大的原子核裂变成质量较小的核;另一种是由两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核.这两种原子核发生改变的过程中都会

18、伴随着巨大的能量释放.知识拓展原子在化学反应中是最小的微粒,无法再变化.原子由原子核和核外电子构成.原子核由质子和中子构成,而质子和中子由三个夸克构成.电子的质量为9.10910-31 kg,而质子和中子的质量分别是电子的1836倍和1839倍.过渡语核能的能量是巨大的,但是如何让核能安全可控地释放出来呢?二、裂变1.核裂变展示核裂变的资料:19341938年间,科学家利用中子轰击质量较大的铀235,使其裂变成两个质量较小的原子核,同时释放出23个新的中子.观看核裂变的资料,了解核裂变放出能量的过程.提出问题:铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变且释放出核能,那么是否要不断地从外界提供中子才

19、能使反应不断进行呢?根据观看裂变资料回答:在铀235裂变时就会释放出中子,所以在裂变的过程中,不需要外界不断地提供中子.实验:利用火柴模拟链式反应.问题:如果去掉其中火柴(1),火柴(2)(3)会燃烧吗?回答:抽掉其中一根火柴,其后面的火柴就不会燃烧,会使燃烧火柴的数量减少.展示链式反应原理的挂图或动画.链式反应如果不加以控制,大量原子核就会在一瞬间发生裂变,释放巨大的能量,产生极大的破坏性,比如原子弹.播放纪录片广岛原子弹爆炸:观看原子弹爆炸产生的危害,感受核能的巨大.2.核能发电在链式反应中,可以通过控制中子数量来控制链式反应的速度.那么可控的核裂变在实际中有什么应用呢?讨论回答:可以用于

20、核能发电、核动力航母等.投影核电站图片,介绍我国核电站的情况.我国核电发展现状:截止到2014年,中国已经有6个投入运营的核电站,12个在建的核电站,数十个筹建中的核电站.问题:核电站运行中能源是由重核裂变提供的,有人认为核能是安全、洁净、廉价的能源.你认可这个观点吗?学生展开讨论,不同观点的同学进行辩论,学会用辩证的观点来认识核能的利用及危害.反方:核裂变时会释放巨大的能量,如果不加以控制,短时间内释放的能量会产生极大的破坏性.正方:如果控制链式反应的速度,可以让核能逐步缓慢地释放就可以为人类所使用.知识拓展裂变只有一些质量非常大的原子核,像铀、钍和钚等才能发生核裂变.铀裂变在核电厂最常见,

21、加热后铀原子放出2到4个中子,中子再去撞击其他原子,从而形成链式反应而自发裂变.撞击时除放出中子还会放出热,但是如果温度太高,反应炉会熔掉,而演变成反应炉熔毁造成严重灾害,因此通常会放控制棒(硼制成)去吸收中子以降低分裂速度.过渡语核裂变释放能量时,会伴随着核辐射等危害,那么有没有更安全、清洁无污染的利用核能的方式呢?三、聚变思路一我们已经知道重核可以裂变成质量较小的轻核,那么质量较小的核能否聚合成质量较大的核呢?介绍轻核的聚变,将质量较小的原子核结合成新的原子核也会放出大量的能量,这就是聚变.比如把氘和氚在超高温下结合成新的原子核氦核.播放氢弹的视频或展示图片.氢弹就是利用氢核的聚变,在瞬间

22、释放出大量的能量.但是到目前为止,科学家还没有找到可靠的控制核聚变的方法.通过可控聚变来利用核能,有望彻底解决人类能源问题!知识拓展氢弹是比原子弹威力更大的核武器,是利用核聚变来发挥作用的.核聚变的过程与核裂变相反,是几个原子核聚合成一个原子核的过程.只有较轻的原子核才能发生核聚变,比如氢的同位素氘、氚等.核聚变也会放出巨大的能量,而且比核裂变放出的能量更大.比如太阳内部连续进行着氢聚变成氦的过程,它的光和热就是由核聚变产生的.思路二聚变获得大量核能的另一重要途径教师:科学家们发现,某些质量较小的原子核结合成质量较大的原子核时,也能释放出核能,这种现象叫做核聚变,简称聚变.学生:阅读教材上一个

23、氘核和一个氚核结合成一个氦核的聚变反应示意图.总结:一个氘核由一个质子和一个中子组成,一个氚核由一个质子和两个中子组成,它们发生聚变反应结合成由两个质子和两个中子组成的氦核时,要放出一个中子,并释放出核能.氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍.聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生,因此聚变又叫热核反应.事例说明:自然界中,太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上,在那里进行着大规模的聚变反应.太阳辐射出的光和热,正是由聚变反应释放的核能转化而来的.可以说,地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量.前面讲过,原子弹是利用重核裂变现象制成的,而另一种威力更大的核武器氢弹,则是

24、利用轻核聚变现象制成的.人们现在还不能有效地使聚变在人工控制下进行,从而和平利用聚变释放的核能.由于聚变不但放出的能量更多,而且使用的原料来源也极为丰富,比如可以从海水中提取.从几升海水中提出的氘在发生聚变后可以提供相当于燃烧1千多升石油放出的能量.那时地球上的全部海水就会成为巨大的能源库,至少可供人类使用上百亿年.目前世界上许多国家都在积极研究核聚变的人工控制.这一非常吸引人的重大课题,取得了一定进展.比如1991年,欧洲的科学家们首次做成了可控核聚变实验,这是科学史上一件大事,它标志着人类向获得理想的能源迈出了重要的一步.但要达到实用阶段,还需要攻克许多技术难题,未来的任务仍然相当艰巨.我

25、国核聚变能研究开始于上世纪60年代初,从70年代开始,集中选择了托卡马克为主要研究途径.中国新一代“人造太阳”实验装置“EAST”是由中国科学家独立设计建造的世界首个全超导托卡马克,于2007年建成并开始科学实验.近年来科研人员利用这个实验装置取得了多项研究成果.尤其是2012年创造了两项托卡马克运行的世界纪录:获得超过400秒的两千万度高参数偏滤器等离子体;获得稳定重复超过30秒的高约束等离子体放电.这分别是国际上最长时间的高温偏滤器等离子体放电、最长时间的高约束等离子体放电,标志着中国在稳态高约束等离子体研究方面走在国际前列.高参数偏滤器等离子体是未来聚变托卡马克放电的最基本运行方式.目前

26、国际上大部分托卡马克的偏滤器等离子体持续时间均在20秒以下,欧盟和日本科学家曾获得最长为60秒的高温偏滤器等离子体.由以上的介绍可知,人类和平利用核能的前景是美好的.在可控核聚变的研究中,我国必将做出自己的贡献.知识拓展由于核聚变需要极高的温度,要使高温等离子体中核聚变反应能持续进行,必须长时间维持上亿摄氏度的高温.因此一旦某一环节出现问题,燃料温度下降,聚变反应就会自动中止.也就是说,聚变堆是次临界堆,绝对不会发生类似前苏联切尔诺贝利核裂变电站的事故,因此它是安全的.1.原子是由原子核和核外电子组成的,原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成,电子带负电.原子的质量主要集中在原子核上,体积

27、非常小.2.获得核能可以有两种途径:裂变和聚变.3.质量较大的原子核会裂变成质量较小的核,同时释放出大量的能量,在实际中可以用于核电站等.4.质量较小的原子核聚合成质量较大的原子核就是聚变,也会释放大量的能量.1.随着电子的发现,人们发现原子是有更小结构的,将视线引入原子的内部,而且更进一步地驱使人类积极探索原子核的内部组成.某同学在关于原子和原子核的讨论中,总结了下列四种说法:(1)原子是由位于中心的原子核和核外电子组成;(2)带负电荷的电子在原子核外空间绕核高速运动;(3)原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里;(4)原子核是由质子和中子组成的,质子的个数一定不等于中子的个数.其中正确

28、的是()A.(1)(3)B.(1)(2)C.(2)(4)D.(3)(4)解析:分子是由原子组成的,原子是由原子核和核外电子组成的,原子核带正电,电子带负电.电子绕核高速旋转,原子核所带正电荷的数量与电子所带负电荷的数量相等.原子核是由质子和中子组成的,质子带正电,中子不带电,原子核中质子数量与中子数量不一定相等,有的相等,有的不等.故选B.2.关于核能的下列说法中,不正确的是()A.核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的B.如果对裂变的链式反应不加控制,在极短的时间内就会释放出巨大的能量,发生猛烈爆炸C.氢弹是利用轻核聚变制成的武器D.原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器解

29、析:获得核能的途径有两个:重核裂变和轻核聚变.裂变是质量较大的原子核被中子撞击后分解为较小的原子核并释放巨大能量的过程,如果发生链式反应,会迅速放出大量能量,发生猛烈爆炸,这就是原子弹的原理.在裂变中可以通过控制中子的数量来控制反应速度,可控的核裂变可以用于核电站.聚变是质量较小的原子核聚合到一起变成较大的原子核,并放出巨大能量的过程,现阶段还没有找到控制聚变速度的方法,所以聚变主要用于氢弹,找到控制轻核聚变速度的方法是解决未来能源的一个重要途径.故选D.3.如图所示为核电站发电流程示意图.下列关于核能发电的表述中正确的是()A.核电站使用的燃料是石油或天然气B.核燃料是可再生能源C.核电站发

30、电过程中把核能直接转化为电能D.核电站产生的核废料不可以像生活垃圾那样处理解析:核电站是利用核能发电的,它使用的燃料是核燃料,通过原子核的裂变释放出能量.核反应堆把核能转化为内能,再通过汽轮机把内能转化为机械能,汽轮机带动发电机发电,把机械能转化为电能.核电站会产生核废料,它不能像普通的生活垃圾那样处理,因为核废料中含有大量放射性物质,所以核废料一般是运到人烟稀少的地方进行深埋处理.故选D.4.经过科学家的不懈努力,找到了获取核能的两条途径:和.现阶段已经利用人工控制的方法释放核能的是,利用核能发电的电站叫.解析:当原子核发生改变时会释放出能量,这就是核能.获得核能有两种途径:裂变和聚变.质量

31、较大的原子核裂变成两个或多个质量较小的原子核,同时释放出大量能量,这就是核裂变.质量较小的原子核聚合成一个原子核,也会释放大量能量,这就是聚变.现阶段人类已经掌握了控制核裂变速度的方法,可以让核能缓慢释放,用于发电.现在还无法控制核聚变的速度,无法为人类提供服务,但可控核聚变是未来能源的一个发展方向.【答案】裂变聚变裂变核电站1.原子和原子核的组成.2.获得核能的途径:一是裂变;二是聚变.3.我国和世界开发利用核能的进展.一、教材作业【必做题】教材第173页动手动脑学物理的1,3,4,5题.【选做题】教材第173页动手动脑学物理的2题.第3节太阳能导入一:情境导入展示多彩的地球:植物、变幻的色

32、彩、利用的能源等,这些美丽的景色、多彩的世界都离不开太阳!学生观看视频,了解太阳对地球及人类的重要性.过渡语人类使用的很多能源,比如化石能源、风能、光能等都是来自于太阳,这节课我们对太阳能进行一个初步的了解.导入二:问题导入1.随着科学技术的发展,许多家庭中都安装了太阳能热水器,它方便、节能、高效,深受人们的青睐.你知道它的原理是什么?它是怎么样工作的?2.为了节约能源保护环境,近年来许多国家争相研究以太阳能为动力的汽车.荷兰大学生最近成功研制出世界上最快的太阳能汽车,这种利用太阳能不需要加油的未来型汽车早已有了,但是由于车速较慢,专家很少认真看待它们.荷兰大学生研制的新型太阳能汽车时速可达到

33、160 km/h,你知道它的关键部件是什么吗?如图所示是一个展示商品的转盘,用手一拨转盘就转,用激光手电照射这个转盘,转盘也能旋转.过渡语光为何能让转盘转动起来?能否用阳光代替手电光让转盘转动起来呢?这节课我们就来了解与太阳有关的问题.一、太阳巨大的“核能火炉”思路阅读教材中的内容,思考下列问题:问题1:地球距离太阳有多远?回答1:太阳距离地球约1.5108 km.问题2:太阳有多大?回答2:太阳的直径约1,392,000 km,约是地球的110倍,它的质量约1.9891030 kg,约是地球的33万倍.问题3:太阳有多热?回答3:太阳表面:温度约6000 ,内核温度高达1.5107 .问题4

34、:太阳的能量来源是什么?回答4:在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出巨大的核能.问题5:太阳的年龄是多少?它还能燃烧多少年?回答5:太阳像一个巨大的“核能火炉”,它已经燃烧了近50亿年,还能再燃烧约50亿年.播放宇宙与人中有关太阳的介绍.结论:太阳核心的原子核发生的聚变反应,使太阳核心释放的巨大核能向外扩散,传送到太阳表面,大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射.知识拓展太阳内部结构可以分为三层:太阳中心为热核反应区;核心之外是辐射层;辐射区之外为对流层;对流层之外是太阳大气层,太阳大气层从里向外分别为光球、色球和日冕.热核反应区的范围约占整个太阳半径的,约为整个太阳体积的.然而它所包

35、含的太阳质量足足占整个太阳质量的一半以上.过渡语太阳的能量巨大,对地球的环境和生物有什么影响?二、太阳是人类能源的宝库太阳就是一个巨大的核聚变的能量库,它每秒向外辐射的总能量高达3.741026 J,相当于每秒钟燃烧1.281016 t的标准煤.但是从太阳发射出来的总能量中,到达地球的太阳能只是太阳向外辐射能量的20亿分之一.即使射向地球的太阳能也不能完全照射到人类经常居住和生活的地区.了解人类常用的能源,如风能、生物质能、化石能源等,你能说出它们的大致形成过程吗?学生通过讨论,介绍几种常用能源的形成过程.比如风能是由于太阳照射空气,使空气冷热不同,形成对流而成风;生物质能是由植物的光合作用积

36、聚而成的,来自于太阳.人类使用的很多能源都直接或间接来自于太阳能,那是不是人类使用的所有能源都来自于太阳呢?学生讨论,得出结论:人类使用的能源中除地热能、潮汐能、核能以外的能源几乎都来自于太阳.小结:人类利用风能、水能、生物质能其实都是间接利用太阳能,太阳是人类能源的宝库.知识拓展地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料,比如煤、石油、天然气等,从根本上说也是远古以来储存下来的太阳能.所以广义的太阳能包括的范围非常大,狭义的太阳能仅限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换.过渡语既然太阳能有这么多优点,我们就应该好好地利用.请大家想一想,平时我

37、们都是怎样利用太阳能的?三、太阳能的利用思路一地球上的能量大多来源于太阳能.在生产生活中你见过利用太阳能的实例吗?展示太阳能利用的图片,太阳能热水器、太阳能汽车、植物的光合作用、太阳灶、太阳能电池等.你能从能量转化的角度给它们进行分类吗?学生讨论,尝试进行分类:把太阳能转化为内能:太阳能热水器、太阳灶;把太阳能转化为电能:太阳能电池、太阳能汽车;把太阳能转化为化学能:植物的光合作用.总结:利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其他形式能的过程,主要有三个方面:1.光热转换;2.光电转换;3.光化转换.展示一些以太阳能电池为电源的计算器、风扇等.知识拓展目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热

38、器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器等4种.根据所能达到的温度和用途的不同,把太阳能光热利用分为低温利用(800 ).目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等;中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电装置等;高温利用主要有高温太阳炉等.思路二太阳能有着很多的优点:(1)太阳能巨大,仅一小时到达地球表面的太阳能就比目前全世界一年的能源总量还多;(2)供应时间长,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源;(3)分布广阔,获取方便;(4)安全清洁、无污染,所以现在世界各国都在研究、开发太阳能的利用.总结:目前直接利用太阳能的途径主要有两种:一种是用集热器把水等物质加热,

39、例如太阳能热水器;另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能.现在请同学来讲一讲人类是怎样利用太阳能的.能否对这些利用进行分类?总结回答:直接利用;间接利用.若给你一个集热器,你会有什么发明创造?请讨论后画出图纸.要求各组推荐几个同学上台展示你们发明的装置.第一组展示:太阳能集热器吸收太阳能,使水温升高,供给住户洗澡做饭.第二组展示:这是一把太阳伞,顶部有一电风扇,上面是一个太阳能电池给风扇供电,这样既避免了日晒又可以享受到凉快.知识拓展为什么现在没有大规模使用太阳能呢?因为太阳能的使用还有些没有解决的问题,比如成本高、功率小、太阳能转化的效率还比较低等.解决这些利用太阳能过程中存在的问题,将为人

40、类能源的可持续发展提供保障.1.了解了太阳的基本知识.2.人类使用的各种能源除了潮汐能、核能、地热能等,大多来自于太阳能.3.太阳能的利用主要利用了光热转换、光电转换和光化转换.1.关于太阳能的以下说法中,正确的是()A.太阳是永不枯竭的能源B.太阳能是地球所有能量的来源C.太阳所释放的所有能量都被地球吸收D.太阳还能释放能量的时间约为50亿年解析:太阳的能源来自于其内部发生的核聚变,太阳已经燃烧了近50亿年,还可以再燃烧50亿年,所以太阳也有枯竭的时候,A错误、D正确;地球上的能源除了核能、地热能、潮汐能等不是来自于太阳,大部分的能源直接或间接来源于太阳,B错误;太阳向外辐射的能量并没有全部

41、给地球,地球只用了其中约20亿分之一,C错误.故选D.2.下列不是利用太阳能的是()A.把太阳能转化为内能B.把太阳能转化为电能C.把太阳能转化为化学能D.把太阳能转化为核能解析:太阳能的利用主要从三个方面:光热转换、光电转换、光化转换.例如太阳能热水器就是利用了光热转换,把太阳能转化为内能.太阳能电池就是利用了光电转换,把太阳能转化为电能.植物的光合作用是把太阳能转化为化学能.故选D.3.人类利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其他形式能的过程.比如太阳能热水器是把太阳能转化为能;在太空中运动的卫星是靠太阳能电池板提供能量,太阳能电池板把太阳能转化为能;花草树木在阳光的照射下把太阳能转化为能.

42、我们利用化石燃料获取的能量,实际上是在亿万年前地球所接收的能.解析:太阳能的利用主要有三种方式:光热转换、光电转换和光化转换.植物通过光合作用,把太阳能转化为化学能储存起来,现在开采的化石燃料是亿万年前的动植物埋在地下经长时间的变化形成的.【答案】内电化学太阳4.如图所示是一种太阳能热水器的示意图,A是集热器,B是储水容器.(1)太阳光照射到太阳集热器上,将太阳能转化为能.(2)在阳光照射下,水将沿(填“顺”或“逆”)时针方向运动,这是因为 .(3)图中C是辅助加热器,其作用是 .(4)请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门,并说明选择位置的理由:.解析:太阳能热水器利用了光热转换,把太阳能转

43、化为内能.在太阳光照射下,水温度升高,密度变小,热水会上升到储水容器.储水容器内的水温度低,在重力作用下通过管道流向集热器A,水在管道内顺时针流动.太阳能使用受地理位置和天气影响,阴雨天太阳能弱,水温升高的较低,晚上用水较多,水温太低可以利用电辅助加热.进水阀进入的是冷水,出水阀放出的是热水,在储水容器下方竖直管道上安装出水阀门,热水流出,从左下方放入冷水,冷水进入环形管经过集热器加热,对热水进行补充.【答案】(1)内(2)顺集热器中的水被阳光晒热后密度变小,向右上方运动形成顺时针流动的水流(3)当阴雨天太阳不能使水温达到理想情况或冬天为防止储水箱冻坏时用电热方式提高水温(4)在封闭的环形管道

44、左上方安装进水阀门,在储水容器下方竖直管道上安装出水阀门,这样可使热水流出,冷水得以补充1.太阳能特点:清洁、丰富、经济.2.化石能源及其危害:煤、石油、天然气.3.太阳能的利用:(1)直接利用;(2)间接利用.一、教材作业【必做题】教材第177页动手动脑学物理的1,2,3题.【选做题】教材第177页动手动脑学物理的4题.第4节能源与可持续发展导入一:问题导入复习能量的转化和守恒定律.学生回忆并描述定律内容:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,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,而在转化或转移的过程中,其总量保持不变.过渡语既然能量在转化或转移过程中其总量保持不变

45、,那么在实际生活中会出现能源危机吗?今天我们就来学习能源与可持续发展.导入二:情境导入教师:同学们来回忆一下,在历史发展的长河中,人类在能量转化方面的进步历程是怎么样的呢?学生:远古人类和其他动物一样,只能利用无私的太阳所赐予的天然能源太阳能;钻木取火是人类在能量转化方面最早的一次技术革命;蒸汽机的发明直接导致了第二次能源革命;反应堆拉开了以核能为代表的第三次能源革命的序幕.过渡语同学们说得不错!进入21世纪,我们对能量转化技术的掌握是日趋成熟完善,对能源的利用也日趋合理,到底21世纪我们的能源发展是怎么样的呢?今天我们就来学习能源与可持续发展,来了解一下这个问题.一、能量转移和能量转化的方向

46、性思路一人们利用能量的过程,实际上就是能量转移和转化的过程.例如生火做饭,就是把燃料的化学能转化为内能,再通过热传递即能量的转移,使食物变熟.你能从日常生活中找到哪些能量转移和转化的实例?学生举例说明:用暖气取暖,内能从暖气中的热水转移到室内的空气.汽车制动,汽车的动能转化为轮胎、地面和空气的内能.提出问题:这些能量能自动反过来转移和转化吗?总结回答:在能量转移和转化中具有方向性,虽然自然界中能量的总量保持不变,但并非所有的能量都可以被利用.提出问题:以下的现象可能出现吗?为什么?现象1:坐在房间内,房间里均匀充满空气.突然这些空气自行聚拢在某一角落,使你窒息.现象2:一杯水的内能突然集中在这杯水的上层,使上面的水剧烈沸腾,而下面的水却结成了冰.分析总结:我们在利用能量时总会有一部分能量转化成内能散失到环境中,这些能量虽然还在自然界,但无法自动转化为其他形式的能量,很难或无法再利用.即使经过转化后,可利用的能量只会减少,能源危机依然会存在.知识拓展能量转移的方向性:热量只能自发地