第二十二章能源与可持续发展 教案（2023年人教版九年级物理）

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1、第二十二章能源与可持续发展第1节 能源知识目标一、知识与技能1.知道什么是能源。2.知道什么是一-次能源、二次能源及它们的特点。3.了解21世纪的能源趋势。二、过程与方法通过图文结合、联系生活实际的方式,培养学生收集和提取信息的能力。三、情感、态度与价值观通过本次学习,让学生了解人类文明的发展过程,激发学生思考,形成节约能源的意识。教学重点能源的分类。教学难点一次能源和二次能源的特点。教具准备多媒体课件。教学过程新课导入结合我们学过的知识和生活实际，你知道了哪些形式的能，它们各与什么现象相联系？我们生活中利用的这些能量，它们的来源在哪里？归纳总结学生的答案：同学们每天要吃饭、喝水，把生米做成熟

2、饭，把生水烧开都需要燃料，煤、煤气、柴禾、天然气等等在燃烧时都能提供能量；要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗汽油或者柴油，汽油、柴油燃烧时也能提供能量；山上采伐的木料放到江、河里能顺流而下，水流可以运送木料做功，水流还可推动水轮机做功，使磨转动，水轮机还能带动发电机转动发出电来，江河里的水流能提供能量；同样，流动的空气风也有能量，风能推动风车做功。合作探究探究点一 人类利用能源的历程活动1：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：钻木取火。）活动2：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

3、时，由于燃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：砍伐森林。）活动3：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：行驶中的蒸汽机火车。）活动4：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。（展示图片：煤炭。）探究点二 能源的类型活动1：什么叫做一次能源？同学们交流、讨论后回答：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：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能

4、、地热能。） 活动2：什么叫做二次能源同学们交流、讨论后回答：消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源。（展示图片：电能。）活动3：电能的利用。电能可以做什么？同学们交流、讨论后回答：供照明；供电磁炉类用电器产生热；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。探究点三 21世纪的能源趋势活动1：有多媒体课件展示教材图22.1-5图片，根据你对图片的理解回答下面的问题。你从中得到的启示是什么？学生阅读课本和交流、讨论后回答：化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，不久的将来会消耗殆尽，而且，在开采化石能源的过程中对环境的破坏也十分严重，所以开发新能源、更好地利用

5、已知能源是全球范围的重要课题。（展示图片：被石油污染的海水。）20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源时代。板书设计第1节 能源教学反思要让学生从的生活实践中认识到能源是人类不可缺少的资源。了解几种常见的能源，认识懂到开发能源与节约能源同等重要，认识到开发能源与保护能源同等重要。要让学生明白解决能源危机的几种重要途径，认识到在目前形势下，解决能源危机的关键是提高能量转化得效率和节约能源。 第2节 核能教学目标一、知识与技能1.知道原子原子核的组成，了解获得核能的两种方式。2.了解裂变和链式反应以及核电站。3.了解聚变以及反应过程。二、过程与方法通

6、过阅读资料和讨论,培养学生的观察、分析问题以及解决问题的能力。三、情感、态度与价值观通过图文结合的学习方式，激发学生的探究欲望和学习兴趣,使学生养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感。教学重点核聚变、核裂变。教学难点核聚变、核裂变的过程。教具准备多媒体课件。教学过程新课引入播放核爆炸时的视频。了解核能观看视频，感受核爆炸时产生的巨大能量，了解核能利用的可能性。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吗？核能是如何产生的呢？从问题中导入新课。合作探究探究点一 核能活动1：展示原子结构的挂图或投影，回忆原子的结构组成。请回答：原子核是原子中最小的结构吗？电子为什么会绕核运动？学

7、生交流、讨论后回答：原子是由原子核和核外电子组成的，电子在绕核运动。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。原子的质量几乎集中在原子核中，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。探究点二 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。

8、活动1：铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变且释放出核能，那么是不是要不断地从外界提供中子才能使反应不断进行呢？实验：利用火柴模拟链式反应。利用类比的方法来模拟研究核裂变过程如果去掉其中火柴（1），火柴（2）、（3）会燃烧吗？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，就如前面所见的原子弹。（播放纪录片广岛原子弹爆炸）核能发电：活动2：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。可控的核裂变在实际中有什么应用呢？学生讨论、交流后回答：可以用于核能发电、核动力航母等。活动3：投影核电站图片，介绍我国核电站的

9、情况。核电站运行中能源是由重核裂变提供的，核能是安全、洁净、廉价的能源。你认可这个观点吗？教师归纳总结：通过分析，可以发现核裂变时会释放大量的能量，如果不加以控制短时间内释放的能量会产生极大的破坏。如果控制链式反应的速度，让核能逐步缓慢的释放就可以为人类使用探究点三 聚变我们已经研究过重核可以裂变成质量较小的核，那么质量较小的核能否聚合成质量较大的核呢？活动1：介绍轻核的聚变，将质量较小原子核结合成新的原子核也会放出大量的能量，这是就是聚变。如把氘和氚在超高温下结合成新的原子核氦核。（投影聚变图）活动2：播放氢弹的视频或展示图片。氢弹就是利用氢核的聚变，在瞬间释放出大量的能量。但现阶段科学家还

10、没有找到控制核聚变的方法。通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题！板书设计第2节 核能教学反思1.多媒体辅助教学使课堂更加活跃。传统教学大多是老师讲学和挂图相结合，但是一些现象使在课堂上根本不可能实现的，比如说核能的释放就无法在课堂上演示完成。我在课上讲裂变和聚变时，我集了大量关于原子弹、氢弹爆炸的录像，例如原子弹在试验场的爆炸、氢弹空投，让学生们如同身临其境般感受核裂变和核聚变的威力，学生们被深深地吸引。如果像传统教学法那样纯粹地讲述反应，学生一是费解，二是提不起兴趣。而动画课件和录像的运用很好地解决了上述两个问题，在课堂的实践中也取得了不错的效果。 2.在学习知识的同时，向学生渗

11、透环保意识。科学技术是一把双刃剑，它可以造福人类，也可以给人类带来灭顶之灾。尽管是人类和平利用核能，也有控制不好，出现事故的时候。例如：切尔诺贝利核电站。在课堂上，我除了让学生阅读课本上的资料以外，还大量搜集了关于切尔诺贝利核泄漏的文字记载，展示给学生看，学生们在灾难的记载面前目瞪口呆，同时也深刻地感受到了环保的重要性。 3. 在学习知识的同时，进行爱国主义教育。告诉学生，我国自古以来一直是维护世界和平的捍卫者。 第3节 太阳能教学目标一、知识与技能1.了解太阳结构，太阳能的产生。2.知道自然界中一切能源都来自于太阳能。3.了解如何利用太阳能以及太阳能的优缺点。二、过程与方法通过自主学习的方式

12、,培养学生的观察能力,及运用物理知识解决实际问题的能力。三、情感、态度与价值观了解太阳能的发展过程,培养学生节能环保意识和可持续发展的科学理念。教学重点太阳能的来源和利用。教学难点太阳能的来源。教具准备多媒体课件。教学过程新课引入植物、变幻的色彩、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。人类使用的很多能源，如化石能源、风能、光能等都是来自于太阳，下面我们对太阳能进行一个初步的了解。合作探究探究点一 太阳巨大的“核能火炉”活动1：阅读课本中的内容，思考下列问题：:（1）地球距离太阳有多远？（2）太阳有多大？（3）太阳有多热？（4）太阳的能

13、量来源是什么？（5）太阳的年龄是多少？它还能燃烧多少年？播放宇宙与人中有关太阳的介绍。学生带着问题阅读课本，交流后回答：太阳距地球约15108km；太阳的直径约是地球的110倍，它的质量约是地球的33万倍；太阳表面的温度约6000，内核的温度高达15107；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；太阳像一个巨大的“核能火炉”，它已经燃烧了近50亿年，它还能再燃烧约50亿年。教师归纳总结：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。探究点二 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

14、外辐射的总能量高达3741026J，相当于每秒钟燃烧1281026t的标准煤。但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。但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。活动1：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，说出几种常用能源的形成过程：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聚而成的，来自于太阳。生物质能是由植物的光合作用积聚而成的，来自于太阳。活动2: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

15、呢？ 学生交流、讨论后得出结论：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。探究点三 太阳能的利用活动1：地球上的能量大都来源于太阳能。在生产生活中你见过利用太阳能的实例吗？学生说出生活中利用太阳能的实例，如太阳能热水器、太阳能电池等。活动2：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。把太阳能转化为热能：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。活动3：你能说说太阳能使用的优点和缺点吗？学生讨论、交流太阳能

16、使用的优点和缺点。学生交流、讨论后得出结论：优点：环保无污染，可再生；缺点：现阶段太阳能利用率较低，成本较高等。板书设计 第3节 太阳能 教学反思通过本节课的学习，学生收获了不少知识。了解到了太阳能的产生机理，对太阳能有了新的认识，知道太阳能是人类能源的宝库以及目前直接利用太阳能的方法。在通过分析煤、石油和天然气的形成过程中，通过播放动画视频，这样能激发学生的学习兴趣，突破常规的说教讲解过程，将枯燥的知识形象化，生动化。同时在课上鼓励学生多动脑，多实践。给他们相对充裕的时间，他们会有所得。同时也要培养他们严谨的科学态度，潜移默化教给他们正确的科学方法。另外还要通过种种措施和手段，激发学生在课后

17、仍然保持科学探究的热情，由课内到课外、由被动到主动，逐渐使学生养成自主学习、勤于思考的好习惯。 第4节 能源与可持续发展教学目标 一、知识与技能1.理解能量转移和转化具有方向性。2.了解能源利用对环境的影响。3.了解新能源的开发、利用及其优点。二、过程与方法通过自主学习、结合生活实例,培养学生收集信息、处理信息的能力。三、情感、态度与价值观通过让学生参与到教学环节中，激发学生的学习兴趣,进一步增强学生的节能意识和环保意识。教学重点了解世界和我国的能源状况。教学难点能量转移和转化具有方向性。教具准备多媒体课件。教学过程新课引入在我们使用能源的过程中，你是否注意到这样一些现象：工作时间较长的机械的

18、外壳会很烫手；汽车制动时，由于摩擦动能转化成为轮胎、地面和空气的内能；汽车行驶过程中要用大量的水吸收多余的热。这些消散掉的内能能否在次被收集起来提供机械做功，继续为我们服务呢？今天我们就来学习下能源与可持续发展，了解一下能源利用中的物理知识。探究点一 能量转移和转化具有方向性活动1：冬天，火炉把自己的内能传递给房间里的空气，供人们取暖；到了春天，能够把这些内能重新收集真情为，来年再用吗？显然不能。一般情况下，内能只能从高温物体转移到低温物体，不能相反。否则会引起其他的变化，消耗别的能。再如，冰箱里的热量不会自动转移到外部，而必须消耗其他的能量(电能)才能把热量转移出来使冰箱内部变交冷。可见，涉

19、及热现象的能量转化过程是有方向睡，不可逆的，消散掉的内能不能被收集起来再利用。同学们可以讨论、交流一下，看看哪些能量可以被利用，哪些不能？归纳总结：前面学习过的化石能源、核能、太阳能可以被利用，风能、水能、地热能也能被利用。机械摩擦产生的内能不能被利用，空气摩擦产生的内能也不能被利用。探究点二 能源消耗对环境的影响活动1:人类在耗用各种能源时，特别是目前石油、煤炭占了能源的绝大部分，而且年消耗量在不断增长，不可避免地会对环境造成影响。现在我们来看下影像，了解一下它对环境有哪些影响呢？同学们交流讨论自己的感受和想法。活动2：学生通过各种媒体，可能对能源消耗对环境的影响有一些初步的认识。然后让学生

20、讨论、交流举出能源消耗还会对环境造成哪些影响，并且在老师的指导下，把课本“想想议议”表中的空格填上，使学生认识到过量使用能源会对环境造成严重的破坏。探究点三 能源与可持续发展活动1：阅读课本相关内容，讨论交流后回答：能源按是否可以再生利用的方式怎么分类？学生回答：1.不可再生能源：煤、石油、天然气、核能等 ； 2.可再生能源：太阳能、水能、电能、沼气等未来的理想能源活动2：化石能源的大量使用，不仅留给子孙后代的越来越少，而且造成严重的环境问题。根据学过的有关能源的知识，以及课本上提出的条件，在老师的指导下，让学生说一说哪些是未来的理想能源，并说明其道理，同时在课堂上展开讨论。板书设计第4节 能源与可持续发展教学反思在帮助学生分析能源消耗对环境的影响时，通过多媒体播放有关视频，将枯燥的说教变成动态影响呈现给学生，激发学生的学习兴趣。这样会给学生直观视觉效果，留下深刻的印象。让学生参与讨论、交流、发言，增强学生环保意识，建立低碳生活的社会意识和社会责任感。并且针对目前有煤炭、石油等资源的枯竭而提出的开发理想新能源的构想，鼓励学生根据自己的认识大胆设想未来理想的新能源必须满足的条件，这样不仅活跃了课堂气氛，让学生参与教学，同时，锻炼了学生的创新能力，激发了学生的学习兴趣。使学生认识到能源的开发、合理利用与环保对社会可持续发展具有重要战略意义。