课外读物ppt配套的教学设计及说课稿

高一物理必修2 第四章第八节

《能源的利用与开发》教学设计

(一)教学目标

1、知识与技能

(1) 了解能源与人类生存和社会发展的关系；

(2)知道什么是能源及其分类；

(3)知道可持续发展的重大意义。

2、过程与方法

( 1)列举常见的能源，试着

将它们分类，并说出自己分类的标准，

能尝试经过思考发表自己的见解；

(2)提高信息收集和处理的能力，通过历史上的典型事件说明能源对人类生存的意义；

(3)由学生对周围环境的切身体验，说出能源的利用和开发对环境所造成的危害。思考怎样合理利用和开发能源，怎样解决日益增加的能源危机。尝试应用物理知识解决实际问题的能力。

(4)能源是有限的，但能源又是无限的。如何节约能源，如何开发利用可再生能源，又如何发现新能源，都是值得人们深思的问题。引导学生就此讨论，发表自己的见解。

(5)未来的能源应该是安全、环保、高效的能源。对能源标准的讨论，将有助于学生树立有关能源的正确观点。

3、情感、态度与价值观

(1)由亲身经历，体会能源对人类的重要性。

(2)树立“可持续发展”的意识，培养利用和开发能源的正确态度。在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做

出贡献。

(3)以实际行动节约能源，养成利用能源的良好习惯。

(4 )关心世界范围内能源发展的现状，积极思考未来的能源发展趋势。

(二)教学步骤

能源的利用能力和能源工业的水平，反映了一个国家的综合实力。近几年来，有关能源的话题在人们的生活中不断出现：石油价格的飞涨，世界各国对石油输出国的依赖，OPEC在国际舞台上举足轻重的地位，各个国家投巨资研究开发新能源，世界范围内的大气、水土等环境污染……所有这些，无不提醒人们要重视能源问题。

教师可让学生举出大量的具体例子来说明能源的重要性：例如以目前各国使用的主要能源——石油为例，在过去的2003年度，中国的石油日消耗量达546万桶，日本则为每日543万桶。中国不断增长的经济对石油的需求激增，使中国已经成为仅次于美国的世界第二大石油消费国。目前美国的石油日消耗量超过2000万桶，遥遥领先于其他国家，相当于中国的3～4倍，仍然是全球最大的石油消耗国。

1、能源及其分类

学生通过初中物理或科学课程的学习，虽然对能源的概念及其分类已不陌生，但往往把能量和能源的概念相混淆，对能源如何分类也非常模糊。因此，本节的教学应该使学生对能源及其分类有一个较为明确的认识，这是思考能源问题的基础。教材对什么是能源给出了一个较为明确的定义：能源指的是在一定条件下能够提供可利用能量的物质资源?这里可利用能量包括机械能、热能、电能、化学能、原子能等。对所研究的大量问题进行分类是科学研究常用的方法，能否对要认识的事物进行科学分类，从一个侧面反映了一个人的科学素养。

如平常所说“工业用品、农业用品、日常用品”是根据用途分类，“金属、非金属和半导体”是根据导电的难易程度分类，“生物和非生物”

是根据是否具有生命分类等。由此可见，对问题分类时必须明确分类的依据，对能源的分类也是如此。本节将能源按照两种不同的方式分类：生产方式和能否被再利用。教师也可以让学生试着按其他的方式来分，如：根据它们的初始来源，概括为四大类：第一类是与太阳有关的能源。如煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料。水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。第二类是与地球内部的热能有关的能源。从地下喷出地面的温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。第三类是与原子核反应有关的能源。第四类是与地球一月球一太阳相互联系有关的能源。如海水涨落而形成潮汐能。按照能源的地位来分，可分为常规能源和新能源等。

[讨论与交流]

(1)汽油机、柴油机是利用石油，发电机是利用石油、煤、核能、风能、水能、太阳能、海洋能等，电灯是利用电能，电话也是利用电能等。

(2)植物要靠太阳能进行光合作用才生长，食草动物要靠植物生存，而食肉动物要以食草动物或其他的食肉动物才能生存，经过这样的过程太阳能就转化成了化石能源的能量。

2、能源危机与环境污染

教材通过一些事实从两个方面说明了能源的消耗和利用所带来的社会问题：能源危机与环境污染。能源危机是世界性问题，在我国，这一问题更为突出。教学中，可列举大量的事实是学生认识到节约能源的重要性。学生对诸如酸雨、温室效应、城市热岛效应不会陌生，但这些

现象是怎样产生的呢?课文对此进行了简要的介绍，教师可要求学生查找有关资料，写一篇如《谁污染了我们的环境?》等类的文章，弄清环境污染的主要来源，最好经过调查提出解决的办法或

建议。

由于环境污染越来越严重，所以人们提出了“可持续发展”的观点。查找资料，判断一下目前人类的哪些行为与“可持续发展”相吻合，

哪些做法与“可持续发展”背道而驰。也可以在课堂上采取“讨论与交流”的方式进行。

[讨论与交流]

(1)方便之处有夜晚照明的电灯，外出时乘坐的飞机、汽车、轮船等，电脑。电话等，洗澡时用的热水等……

烦恼之处有飞机、汽车等产生的噪音，由于大气污染所造成的灰蒙蒙的天空，能源工业所造成的水污染导致饮用水和农业灌溉水质量的降低等。

(2)可联系当地近年来的生活环境的变化，展开对这一问题的讨论，增强学生环境保护的意识。

3、未来的能源

化石能源的不断枯竭，环境污染的不断加重，迫使人们寻找和开发新能源。而储量丰富、低污染、安全稳定的能源成为人们追求的目标。课文主要介绍了核能、风能、地热能、太阳能、生物质能、水能、海

洋能、氢能等，这些能源基本代表了未来能源的开发方向。通过本节的学习，学生应能认识到，只要人类合理利用和开发能源，那么，地球上的能源将是取之不尽的。

开发利用新能源

随着经济的不断发展，能源的消耗量迅速增长，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题。因此，人们正在积极寻找各种办法和措施，大力探索和开发各种新能源。

（1）太阳能

热是能的一种形式，太阳光能使照射的物体发热，证明它具有能量。这种能量来自太阳辐射，故称为“太阳辐射能”，它是地球的总能源，也是唯一极庞大的，既无污染又可再生的天然能源。

①太阳能的热利用太阳能的热利用是通过反射、吸收或其它方式收集太阳辐射能，使之转化为热能并加以利用。我国推广应用的太阳能热利用项目主要有太阳能灶、太阳能热水器、太阳能温室、太阳能干燥、太阳能采暖等。

②太阳能的光电利用太阳能转换为电能的方法很多，其中应用较普遍的就是太阳能电池，它是利用光电效应将太阳能直接转换成电能的装置。太阳能电池有多种，主要有硅电池、硫镉电池、碲化镓电池和砷化镓-砷化铅电池等。我国成功地首次将光电池应用于我国卫星工程上，通过卫星空间多年运行的考验，这一太阳能电池电源系统性能良好，保证了卫星的工作。

③太阳能直接转换成化学能植物的光合作用就是把太阳能直接转换成化学能的过程。自然界中植物借光合作用将太阳能转换成自身的化学能的效率很低，约为千分之几。为了提高太阳能的利用率，已经推出了一种使用人工“能量栽培场”的方法，即利用某些藻类催其生长，而将太阳能转换成藻类的储存热能用作燃料（通过处理可制成木炭、煤气、焦油、甲烷等）。

（2）核能

原子核反应释放出来的能量，称为核能。它是本世纪五十年代开始利用，藏量丰富的能源。核能是依*核燃料在反应堆中“燃烧”而产生的能量，它的能量巨大。核电站最常用的核燃料是235u。一克235u释放的能量相当于2.5吨标准煤燃烧释放的热量。

核能具有以下特点：

①核能有巨大的能量，而核燃料能量密集，用它发电，燃料的运输量小。

②核电站的建设，地区适应性强。在煤、石油、天然气等燃料缺少和水能源资源不足而又需要大量能源的地区很适合建核电站。

③建立核电站投资大，建设的周期长，需要较高的技术和设备。特别需要防止放射性物质外逸的密封设备，又需要处理好核废料，以确保安全。

④核电站建成投产后，运转费用低，经济效益大。

⑤核能是一种清洁的能源。核电站正常运转时对环境的影响远比燃煤电站为好，核电站附近居民所受的辐射剂量，通常低于大气中的天然含量。

核能的利用前景在国际上核能已获得了广泛的利用和发展，并将成为世界未来能源的支柱之一。目前，世界上已有26个国家建有核电站。到1985年止，全世界已建成并投入运转的核电站达371座，发电能力2亿多千瓦。大力发展核电站，是许多国家在全面研究能源现状和前景后所采取的一项基本政策。不仅工业发达国家是这样，而且一些发展中国家和地区，如印度、南朝鲜、罗马尼亚等也在发展核电站。据1977年世界能源会议对世界经济和能源发展的预测，到本世纪末，世界上将有49个国家拥有核电近9亿千瓦。核能将成为世界能源供应的一大支柱。

我国有丰富的铀矿资源，应用核燃料发电，是开发新能源的途径之一。例如，我国正在浙江省海盐县兴建自行设计的秦山核电站，装机容量为60万千瓦；在广东深圳东面的大亚湾畔兴建广东核电站，装机容量为180万千瓦。

（3）沼气

沼气是由生物能源转换得来。沼气的能量系来自太阳的光和热，是生物质经厌氧微生物发酵而产生的一种混合气体，其组成主要是甲烷、co2、n2等，详见表5-3所示。

沼气组成成分 表5-3 组成

％

ch4

55～65 co2

35～45 n2

0～3 h2

0～1 o2

0～1 h2s 0～1

用生物质能生产沼气，既可提高热能利用率，又充分利用了不能直接用于燃烧的有机物（如人畜粪便）中所含的能量，因此，发展沼气是解决农村能源问题的有效途径。在城市

也可利用有机废物、生活污水生产沼气。许多国家很早就利用城市污水处理厂制取沼气，并作为动力能源使用。同时，发展沼气有利于环境保护；其一，沼气是比较干净的再生资源，燃烧后的产物是co2和水，不污染空气；其二，垃圾、粪便等有机废物及作物秸杆是产生沼气的原料，投入沼气池后，既改善了环境卫生，又使蚊蝇失去了孳生的条件，病菌、虫卵经沼气发酵后即被杀死，减少疾病的传播；其三，生产沼气后的废液是很好的肥料，既有较高的肥力，又不危害农作物和人体健康，还减少化肥和农药施用量，降低土壤污染，起间接保护环境的作用。

（4）风能

风能利用就是把自然界风的能量经过一定的转换器，转换成有用的能量，这种转换器即风力机，它以风作能源，将风力转换为机械能、电能、热能等。我国的风能利用主要有风力发电、风力提水和风帆助航等几种形式。

（5）潮汐能

海潮汐是一种自然现象，是在月球和太阳引潮力作用下发生的海水周期性的涨落运动。一般情况下，每昼夜有两次涨落，一次在白天，称潮，一次在晚上，称汐，合起来即称潮汐。

①潮汐磨在港、湾筑坝，利用潮汐涨落水位差作原动力，推动水轮机旋转，带动石磨进行粮食和其它农副产品的加工。

②潮汐水轮泵在潮流界以上的潮区界河段，有潮水顶托的江河淡水，江湖潮差可达2～3m，江边还有一定容量的河网港浦作淡水蓄能水库，因此可利用这些条件建泵站，来解决灌溉问题。

③潮汐发电在海湾或潮汐河口建筑闸坝，形成水库，并在其旁侧安装水电机组。涨潮时海水由海洋流入水库，落潮时，水库水位比海洋水位高，从而形成库内潮位差。利用潮汐涨落潮差的能量，推动水轮发电机组发电。

潮汐能是一种清洁，不污染、不影响生态平衡的可再生能源。完全可发展成为沿海地区生产、生活等需要的重要补充能源，潮汐电站不需要淹没大量农田构成水库，也不需要筑高水坝，所以没有修建水库带来的生态环境等问题。但潮汐电站建在港湾海口，通常水坝长，施工、地基处理及防淤等较困难。故土建和机电投资大，造价较高。

（6）地热能

地热能是来自地下的热能。地球内部的热量主要是由于放射性分解以及地球内部物质分异时产生的能。在地壳中，温度随着深度增加而均衡地增长，在100km深处约为1000～1500℃。作为热源的岩浆，浸入地壳某处并加热不透水的结晶岩浆，使其上面的地下水升温到500℃左右。但由于顶岩封盖压力很高，所以水蒸气仍处于液体状态，需要打井才能喷出地面。

通常，把地热资源以其在地下热储中存在的不同形式分为蒸汽型、地压型、干热岩型、热水型和岩浆型等五类、目前能为人类开发利用的主要是地热蒸汽和地热水两大类。其中干蒸汽利用最好，地热能利用可分为直接利用和地热发电两方面。如温度超过150℃以上的干蒸汽，属于高温地热田，可直接用于发电，但其数量也最少；湿蒸汽田的储量大约是干蒸汽田的20倍，温度在90～150℃之间，属中温地热田。湿蒸汽使用前必须预先除去其中的热水，在发电技术上较困难；热水储量最大，温度一般在90’’c以下，属低温地热田，可直接用于取暖或洪热。地热能的直接利用技术要求低，所需设备也较简单，因此已广泛用于工业加工、洗涤、医疗等各方面；地热发电和火力发电原理一样，都是利用热能转变为机械能。

（7）氢能

氢能又叫氢燃料，是一种清洁能源，氢燃烧后的生成物是水，水又可分解产生h2和o2，循环往复，对环境无污染，便于运输和贮藏。但制取氢的方法目前主要是电解水法，效率低且投资和运行费用高，氢又是一种易爆物质，且无臭无味，燃烧时几乎不见火苗，这些不安

全特性使氢的使用受到限制。

（三）小结及板书

1、能源及其分类：一次能源又分为可再生能源和不可再生能源，

可再生能源：太阳能、风能、水能、生物质能等，

不可再生能源：各类化石燃料（煤、石油、原油、天然气等）、核燃料。

2、未来的能源：核能、风能、地热能、太阳能、生物质能、水能、海

洋能、氢能等

（四）作业：课本练习3