第四单元 太阳能 生物质能和氢能的利用教学目标设计

第四单元

太阳能、生物质能和氢能的利用

一、教学目标：

知识与技能:简单了解太阳能、生物质能、氢能的开发和利用的现状;了解开发利用能源的广阔前景和一些尚未攻克的技术难题。

过程与方法:培养学生的创造能力，学科知识和社会生产实际相结合的能力。

情感态度与价值观:认识开发利用高能、清洁能源的重要性和迫切性;培养学生节约能源的观念;激发学生学习化学的兴趣，培养学生学习科学知识的责任感与使命感。

二、教学重难点

教学重点:认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研究新型电池的重要性。 教学难点:太阳能收集和利用的方式 三、教学准备 在课前老师布置了三个研究性学习的课题让学生开展研究性学习，为本科学习做知识准备。布置的课题为:1、人类对生物质能的认识和利用;2、人类对光能的认识和利用;3、人类对氢能的认识和利用。 四、教学过程

【视频引入】:2018年5月13日，***访问日本，在日本首相安倍晋三陪同下，来到丰田北海道一个零部件厂参观考察。为了迎接中国总理到访，丰田把最尖端高科技产品运到这个厂进行展示。

师：***参观丰田汽车厂区释放什么信号？

生：看到好多新科技，例如：新能源，多功能控制，氢燃料电池，自动驾驶等。

师：当今世界，节能环保，科技创新，高端制造，新能源的开发和利用已经人类社会共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。

当今社会科技发展的三大支柱：材料、能源和信息，目前，世界主要能源物质：煤、石油和天然气等化石燃料。

师：大家来看这两幅图：对比2009年我国和世界能源结构图我们有什么发现？

生：(1)世界能源消费构成以石油、天然气为主；我国能源消费构成以煤炭为主。

(2)有利于提高能源利用效率；有利于减少废气排放，提高空气质量。

(3)形成原因：我国煤炭的储量和产量均居世界前列；煤炭开采价格低，且技术难度不高。不利影响：煤炭发热量低；利用不便；燃烧过程产生的废渣、废气多，污染严重。

师：大家课前查阅资料，讨论化石燃料为能源物质的缺点有哪些？

生：污染问题，储量有限，不可再生，资源浪费……

师：解决这些问题途径有哪些呢？

【学生讨论，教师补充】：

合理、充分利用现有化石燃料，开发利用清洁、高效的新能源……

师：有哪些新能源呢？

【投影图片展示】太阳能、生物质能、氢能、风能、海洋能、地热能、核能……

为了解决全球的能源危机和燃烧化石燃料带来的环境污染问题，世界各国都在致力于开发和利用太阳能、生物质能、氢能等洁净高效新能源，而太阳能是最诱人的。

【学生讨论，教师补充】结合学生课前查阅资料，谈谈太阳能资源的优点和缺点有哪些？

太阳能资源的优点：

1、总量大——取之不尽，用之不竭

2、分布广——遍布世界各地

既可免费适用，又无需运输

3、最清洁——无任何污染及废弃物

太阳能资源的缺点：

1、能量密度低（1KW/m2）

2、其强度受各种因素影响（季节、地点、气候等）

【过渡】：正是太阳能资源开发和利用的意义非常大，人类已经在太阳能开发和利用方面已经取得初步而又可喜的成果，改善了人们的生活质量。

【阅读与思考】：阅读教材中“太阳能的利用方式”

人们现在直接利用太阳能的方式有哪些呢？它的原理是什么，在哪些方面有具体的应用？

【归纳与小结】

1、光—热转换

原理：利用太阳辐射能加热物体而获得热能

应用：太阳能热水器，反射式太阳灶，高温太阳炉，地膜、大棚、温室等

2、光—电转换

将太阳能用于发电

（1）

光—热—电转换

（2）

光—电直接转换

原理：根据光电效应，利用太阳能电池（光电材料做成）将太阳辐射能直接转化为电能

应用：为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品并网发电

3、光—化学能转换

运用：选择芒硝晶体白天吸收热量溶解，晚上放出热量结晶。

能量转化方式：光能转化为化学能

4、光—生物质能转换

原理：通过光合作用，将太阳能转化为化学能储存在生物质中——生物质能。

自然界利用太阳能最成功的例子

地球上每年通过光合作用储藏的太阳能相当于全球能源消耗量的10倍左右。

C6H12O6＋6O2 6H2O＋6CO2叶绿素光

【过渡】绿色植物能够将太阳光作用下将二氧化碳和水合成为葡萄糖，进而生成淀粉、纤维素，将太阳能转变为化学能储存起来，并为人们所利用。

【投影】动物活动能量的途径

【板书】二、生物质能的利用

师：讲授生物质能的概念P49. 6nCO2＋5nH2O 介绍1、直接燃烧

(C6H10O5)n＋6nO22．生物化学转换

（1）沼气：

点燃nC6H12O6

（2）乙醇：(C6H10O5)n＋nH2O2C2H5OH＋2CO2↑

C6H12O63．热化学转换

【阅读与思考】阅读课本50页拓展视野，小结用焚烧的方法处理垃圾有什么优点？

【讨论与交流】（1）减轻了垃圾占地给城市造成的压力

（2）焚烧产生热量发电

（3）焚烧的余热可以取暖

（4）残渣可以修桥铺路

【过渡】有没有洁净、高效、无污染的能源呢？“氢能”被称为21世纪的“绿色能源”。

【板书】三、氢能的开发和利用

【投影】据PhysOrg网2005年10月24日消息，最近一家名为Engineuity的以色列公司发明了一种能够在汽车内产生氢气的技术系统，而且只需要使用镁和铝等普通金属。这一技术将完全解决汽车在氢气制造、运输和储存方面的所有相关难点。 【讨论与小结】氢能源的优点以及需要亟待解决的问题。

发酵酶

优点：1、来源丰富，可再生2、热值高3无污染……理想的“绿色能源”

问题：1、需要降低制造氢气的能耗。

2、氢气的储存和运输

3、光解水时还需要解决产物分离的问题。

【投影】能源问题已经成为当今社会的焦点问题。小到平民百姓关心的油价～大到国家之间的竞争甚至战争～无一不说明这一切。

科学家对全球化石燃料何时会被耗尽作了估计，其预测结果是——煤约200年，石油约40年，天然气约50年。

【投影】中国在行动，介绍2015年中国在甘肃酒泉建设单体最大太阳能塔式电站。

【自主体验】投影给出五条题目，让学生思考并回答。教师进行适当的讲解补充。

【课堂小结】1、太阳能的利用

2、生物质能的利用

3、氢能的开发和利用

【作业】课本：P52 2、3 P56 8