第二十二章能源与可持续发展6能量概念是物理学中一个非常重要的概念，在《义务教育物理课程标准》中，“能量”作为主线之一，也贯穿在整套教材中.本章在前面学过的各种能的知识的基础上，对能源知识作了常识性的介绍，对能量概念进行了简单的回顾和总结.本章介绍了日常生活中常用的各种能源，着重介绍了“核能”和“太阳能”，并简要介绍了人类利用能源的历程，以及能源的大量使用给人类带来的环境问题.本章共分4节：1.第1节“能源”，本节的主要内容是让学生了解能源、一次能源、二次能源等概念以及21世纪的能源趋势.2.第2节“核能”，本节内容是本章的重点，涉及核能、聚变、裂变、链式反应等核反应知识，但这些知识与学生的生活实际相离很远，教师在教学中应组织学生讨论与交流，尽量让学生有一个初步的印象.3.第3节“太阳能”，本节主要是让学生了解一些与太阳能有关的科普知识，重点要放在对太阳能的利用这一方面.4.第4节“能源与可持续发展”，本节主要通过实例说明了能量转移和转化具有方向性、能源消耗对环境的影响以及不可再生能源和可再生能源的概念，还讨论了未来的理想能源.【教学目标】1.在知识与技能方面：常识性了解什么是能源，什么是一次能源和二次能源，什么是可再生能源和不可再生能源；常识性了解核能、裂变和聚变；初步认识太阳的结构，大致了解太阳能的利用方式；常识性了解能量转化技术给人类带来的便利；初步了解能量转移和能量转化的方向性；认识能源消耗对环境的影响.2.在过程与方法方面：增强学生观察、归纳的能力；培养学生认识科学、掌握科学、应用科学的本领.3.在情感、态度与价值观方面：使学生具有了解科学，爱科学的思想情感，能保持对大自然的好奇，初步领略自然现象的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感.【教学重点】能源的分类，核能的聚变和裂变，太阳能的利用方式，能量转移和能量转化的方向性以及能源的可持续发.【教学难点】区别一次能源和二次能源，区别不可再生能源与可再生能源，太阳能的应用，对能量转移和转化的方向性的理解.【课时建议】本章共有4节，建议5课时.第1节能源……………………………1课时第2节核能……………………………1课时第3节太阳能…………………………1课时第4节能源与可持续发展……………1课时本章复习和总结…………………………1课时1.观察法：通过深入的观察，认识太阳能的利用，并认识太阳能的优缺点.2.调查学习法：通过调查及查阅，认识能源与可持续发展的关系，增强环保意识、节能意识.3.阅读学习法：通过阅读等方法，了解核能的利用及核电站的工作原理.66
第1节能源6课题能源课型新授课教学目标知识与技能1.了解什么是能源，能源的不同分类.2.知道什么是一次能源和二次能源.3.了解21世纪的能源趋势.过程与方法通过让学生搜集与能源有关的资料，锻炼学生解决问题的能力，学会解决问题的方法.情感、态度与价值观通过学生搜集资料的过程，体验成功的喜悦，了解人类文明的发展过程，获得民族自豪感.教学重点能源的分类教具准备多媒体课件、蜡烛、小灯泡、火柴、太阳能电动车、手电筒、手摇电动机教学难点区别一次能源和二次能源教学课时1课时课前预习1.人类利用能源的历程：钻木取火是人类最早的“技术革命”；蒸汽机的利用使人类进入工业化社会；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利用的序幕.2.能源的类型：根据是否直接获得，分为一次能源和二次能源；根据能不能在短期内从自然界得到补充,分为可再生能源和不可再生能源.3.21世纪的能源趋势：由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长.巩固复习教师引导学生复习上一章内容，并讲解学生所做的对应练习（教师可有针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.新课导入教师展示一个太阳能电动车，用手电筒照射，太阳能电动车转动了.用手摇发电机发电，使小灯泡发光.点燃蜡烛，蜡烛发光.师同学们，这几个实验中都体现了哪些能量转化？学生讨论、交流并回答：太阳能电动车是把太阳能转化为动能，发电机是把机械能转化为电能，蜡烛燃烧是把化学能转化为内能和光能.师同学们，我们通过前面的学习，认识了各种各样的能量：运转的发电机产生电能；电灯发热、发光，产生了内能和光能；燃料燃烧产生了内能；做机械运动的物体具有机械能等等.可见，能量在日常生活中，对我们来说是必不可少的.那么对于能量你们想了解哪些问题呢？讨论一下.学生讨论,交流并回答：生1：人类可以利用哪些能量？生2：我们需要的能量从哪里来？生3：自然界的能量取之不尽吗？学生产生疑问，积极思考.师以上这些，当我们学完本节后，你就会明白了.好，下面我们就开始学习科学链接：我国化石能源现状我国煤炭探明储量为世界的13%，居全球第二.石油、天然气资源相对不足，水利资源非常丰富，居世界各国首位.由于我国人口太多，人均能源相对不足，煤炭的人均探明储量仅为世界平均值的一半，而石油人均可采的储量仅为世界平均值的11%.6
进行新课一能源、化石能源1.能源师人类生产、生活的一切活动都需要能量.这些能量是从哪里来的呢？请大家举例分析.学生思考问题，并讨论回答：生1：我们烧水、做饭，需要能量，是柴薪、煤、天然气燃烧释放出来的能量；生2：开动汽车、飞机、轮船等交通工具，需要能量，是汽油、柴油燃烧释放出来的能量.生3：电灯发光，需要能量，是水力发电、火力发电转化来的电能.……师上面大家说到的柴薪、煤、天然气、汽油、柴油、水等都可以提供能量.因此，凡是能为人类提供能量的物质资源，都可以叫做能源.板书：能源：凡是能为人类提供能量的物质资源，都可以叫做能源.2.化石能源师同学们，请根据你们掌握的地理知识，分析一下，煤、石油、天然气是如何形成的？学生交流、讨论并回答.师远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能.在它们死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了.沧海桑田，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了煤和石油.在石油形成过程中还放出天然气.今天，我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接受的太阳能.所以，煤、石油、天然气称为化石能源.教师用多媒体展示海上开采石油画面，激发学生的好奇心和勇攀科学高峰的决心板书：化石能源：我们今天使用的煤、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.二一次能源与二次能源师在我们生活中，能源有很多，如：柴薪、煤、石油、天然气、煤气、水能、太阳能、核能、电能等等.请大家比较，它们有什么不同，如何归类.按产生的方式可以分为：板书：一次能源：从自然界直接获取的能源.二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源三21世纪的能源趋势师由于世界人口的急剧增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长.特别是近几十年来，能源消耗增长速度明显加快.教师引导分析教材P168的图象：两个多世纪以来，人类能源消耗在急剧增长，1950年消耗的能源仅相当于26亿吨标准煤，但2007年却达到了160亿吨，整整提高了5倍多.课外拓展：按对环境的影响可分为：清洁能源：太阳能、电能、水能、地热能等；污染能源：煤、石油、天然气等.按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源.常规能源：煤、石油、天然气及水能等人类已经利用多年的能源叫做常规能源.新能源：核能、太阳能、潮汐能、地热能等人类最近才开始利用的能源叫做新能源.师6
目前人类的主要能源还是石油，据已探测的数据表明，化石能源的储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生，不久的将来会消耗殆尽.石油的短缺终会引起世界的能源危机.有关这方面的知识，请大家阅读材料P169“科学·技术·社会——石油危机和能源科学”.师进入21世纪以来，风能和水能逐渐得到较为广泛的应用，核能也被人类加以利用，新的能源也不断被发现.通过搜集资料，了解世界能源结构的变化，列举新能源利用的状况以及能源消耗数量的变化情况.说明：学生通过搜集资料，能更深地理解能源的概念以及重要性、开发和利用新能源的重要性和迫切性.【课堂交流、小结与延展】师同学们，我们通过本节课的学习，了解了能源的概念和常见的能源，及各种不同能源的特点.更重要的是能源与现代社会的生产、生活密不可分，为推动人类文明进步发挥了重要的作用.你们还有哪些收获呢？请相互交流、讨论.生1：通过学习，我知道能源是个广义的概念，凡是能为人类提供能量的物质资源，都可以叫做能源.生2：通过学习，我知道了人类利用能源的历程：柴薪→煤→化石能源.我们所使用的能源可以分为一次能源和二次能源：如风能、水能、太阳能、煤、石油、天然气以及核能全部可以直接从自然界获得，称为一次能源；电能、汽油、煤油等是消耗一次能源而得到的二次能源.生3：我们使用的化石能源储量并不丰富，由石油引起的危机受到科学家们广泛的关注.新的能源，如风能、水能和核能都已经得到很好的利用了.生4：能源的使用推动了人类文明的进步，推动了生产力的发展，为人类社会进步做出了重要的贡献.因此，能源是国家的一项重要的战略资源，必须考虑可持续发展.师最后，由于石油是许多国家经济发展的支柱，所以，世界上为争夺石油而引发了很多战争.由此，请同学们在课下就下面问题继续讨论：1.以石油作为经济发展的支柱是否可靠？2.以化石燃料为主的能源结构还能支持多久？3.能否开发新型能源？4.人类开发化石能源给生态环境带来哪些影响？教学板书课堂小结同学们，我们通过这节课的学习，收获了不少知识.我们对能源有了新的理解，知道了能源的使用推动了人类文明的进步、21世纪能源趋势的变化.大家如果想进一步了解不同能源的特点，我们在下次课继续探讨和学习.好，谢谢大家！小组问题探讨：1.如何辨别一次能源、二次能源？一次能源、二次能源各有什么特点？2.通过实例了解世界和我国能源消耗的趋势，那么，我们需要的这些能量是谁提供的？如何对这些能量进行分类？它们的各自特点是什么？我们如何来利用它们呢？6
教材习题解答动手动脑学物理(P169)1.解答：2.解答：蒸汽机的发明是人类的第二次能源革命，人类从以柴薪作为主要能源的时代，进入以化石能源为主要能源的时代，人类从此以机械动力大规模代替人力和畜力.电能的广泛使用，标志着人类进入电气化时代，电能作为一种二次能源，便于从多种途径获得（如水力发电、火力发电、核能发电、太阳能发电及其他各种新能源发电等），同时又便于转换为其他能量形式以满足社会生产和生活的种种需要（如电动力、电热、电化学能、电光源等）.与其他能源相比，电能在生产、传送、使用中更易于调控.这一系列优点，使电能成为最理想的二次能源，格外受到人们关注.3.解答：（给出一例调查仅供参考）八十年代能源以柴薪为主，九十年代能源以煤炭为主，现在能源以电能和天然气为主.现在人均消耗能源的数量是八十年代的3倍左右.（答案不唯一，以自身调查了解为准）难题解答【例】下列说法中，正确的是（）A.核能是化石能源B.风能、水能、地热能、潮汐能、太阳能和生物质能等都是二次能源C.石油、煤、天然气是常规能源D.以上说法都正确解析：风能、水能、地热能、潮汐能和生物质能都是一次能源.煤、石油、天然气是常规能源.答案：C布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一课时的内容。教学反思1.在教学过程中，鼓励学生敢于发表自己的见解，与他人合作、交流，培养学生主动与他人合作的精神，勇于放弃或修正自己的错误观点；有利于提高学生表达能力，使科学的规律得以突现，老师则帮助学生体会对任何科学的认识都来源于科学实践.2.本节课运用新的课程理念，把能量的有关知识让学生通过各种途径进行了解，培养了学生的各种能力.通过让学生搜集事例和事实，鼓励学生关心国家和世界大事，关注人类使用能源的前景，增加了学生学习物理的兴趣，提高了学生辨别是非的能力.3.通过本课和STS栏目将能源科学与社会、经济、战争等问题结合起来，从而为引出能源的可持续发展问题埋下伏笔.通过两种新能源（太阳能、核能）的介绍按照物质（物体）的结构——能源的形成——能源的利用——能源的优缺点——能源与社会，从而为能源的可持续发展提供了典型实例.教学过程中老师的疑问：特别提醒：在解答有关能源分类的问题时，一是要看清题目中要求从哪个角度来进行分类，二是要明确一次能源与二次能源、可再生能源与不可再生能源、常规能源与新能源的区别.课外拓展：动植物为我们提供了大量的食物，食物中储存了大量的化学能，人体所需的能量主要来自于食物，植物的秸秆也储存了化学能，它们都属于生物质能.6
教师点评和总结6
