6.6 能源利用与可持续发展教学设计-2025-2026学年高中物理上海科教版选修1-2-沪教版2007

6.6能源利用与可持续发展教学设计-2025-2026学年高中物理上海科教版选修1-2-沪教版2007授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：能源利用与可持续发展

2.教学年级和班级：高中二年级

3.授课时间：2025-2026学年第二学期第10周星期三第2节课

4.教学时数：1课时核心素养目标1.培养学生对能源利用的科学探究精神。

2.提升学生分析和解决能源与环境问题的能力。

3.增强学生对可持续发展理念的理解和认同。

4.培养学生运用物理知识解释现实生活中的能源现象。教学难点与重点1.教学重点：

-能源的分类与特点：重点讲解化石能源、可再生能源和新能源的分类，以及它们的特点和应用。

-能源转换效率：强调不同能源转换过程中的效率差异，如热机效率、太阳能电池的转换效率等。

-能源利用的可持续性：阐述能源利用对环境的影响，以及如何实现能源的可持续利用。

2.教学难点：

-能源转换过程中的能量损失：理解能量在转换过程中以热能、声能等形式散失的原因和计算方法。

-可再生能源的利用技术：分析太阳能、风能等可再生能源的利用技术原理，如太阳能电池、风力发电等。

-能源政策与可持续发展：探讨国家能源政策和可持续发展战略对学生理解和应用的重要性。教学资源-软硬件资源：多媒体教学设备（投影仪、电脑）、实验器材（能源转换实验装置、太阳能模型等）

-课程平台：学校物理教学资源库、在线教育资源平台

-信息化资源：能源利用与可持续发展相关视频、动画演示、互动式教学软件

-教学手段：实物演示、实验操作、小组讨论、角色扮演、课堂问答教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。例如，要求学生预习能源的分类和特点，以及不同能源的转换效率。

设计预习问题：围绕“能源利用与可持续发展”课题，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。如：“如何提高能源转换效率？”、“可再生能源在生活中的应用有哪些？”

监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。例如，通过预习报告或在线测试来检查学生的预习情况。

学生活动：

自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解能源分类和特点等知识点。

思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。例如，学生可能会思考太阳能电池的工作原理。

提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。教师可以通过这些成果了解学生的预习情况。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示能源利用不当导致的气候变化视频，引出“能源利用与可持续发展”课题，激发学生的学习兴趣。

讲解知识点：详细讲解能源转换效率的概念和计算方法，结合实例如太阳能电池的效率来帮助学生理解。

组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析不同能源的优缺点，并讨论如何提高能源利用效率。

解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，如“为什么风能和太阳能是可再生能源？”进行及时解答和指导。

学生活动：

听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

参与课堂活动：积极参与小组讨论，体验能源利用效率分析的过程。

提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，如“如何减少能源浪费？”勇敢提问并参与讨论。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：布置设计一个节能方案的作业，要求学生结合所学知识，提出实际可行的节能措施。

提供拓展资源：提供关于能源政策和可持续发展战略的书籍和网站，供学生进一步学习。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导，如指出方案中的不足并提出改进建议。

学生活动：

完成作业：认真完成老师布置的节能方案设计作业，巩固学习效果。

拓展学习：利用老师提供的资源，了解当前能源政策和可持续发展战略的最新动态。

反思总结：对自己的节能方案进行反思和总结，提出改进建议，如“如何在实际生活中推广节能措施？”拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料

（1）能源与可持续发展报告

-《中国能源发展战略》

-《全球能源互联网》

-《可持续发展与能源政策研究》

（2）能源技术书籍

-《太阳能发电技术与应用》

-《风能发电技术原理与应用》

-《生物质能发电技术》

（3）环保与能源杂志

-《能源》

-《可再生能源》

-《环境与发展》

（4）学术论文

-《基于物联网的智能电网技术》

-《新能源汽车电池回收与处理技术》

-《能源效率与节能技术》

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

（1）学生可围绕以下主题进行课后自主学习和探究：

-能源利用的历史与现状

-可再生能源的发展与应用

-能源政策与可持续发展战略

-能源节约与环境保护

（2）具体学习与探究建议：

-阅读相关书籍、杂志和学术论文，了解能源领域的最新动态。

-收集身边的能源利用实例，分析其优缺点，并提出改进建议。

-关注国家能源政策，了解政策对能源利用和环境保护的影响。

-参加学校或社区组织的能源利用和环保活动，提升实践能力。

（3）课后探究成果展示：

-学生可撰写学习报告，总结学习心得和探究成果。

-组织班级分享会，让学生分享自己的学习体会和研究成果。

-指导学生参与学校或社区的环保活动，提升学生的社会责任感。板书设计①能源分类

-化石能源：煤炭、石油、天然气

-可再生能源：太阳能、风能、水能、生物质能

-新能源：核能、地热能、潮汐能

②能源转换效率

-热机效率：热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值

-太阳能电池转换效率：太阳能电池将太阳光能转换为电能的效率

③可持续发展理念

-减少能源消耗：提高能源利用效率，减少能源浪费

-减少环境污染：降低能源利用过程中的污染物排放

-保障能源安全：优化能源结构，提高能源供应的稳定性

④能源政策与战略

-国家能源发展战略：能源结构调整、能源科技创新、能源国际合作

-可持续发展战略：绿色低碳发展、循环经济发展、生态文明建设

⑤能源利用实例

-家庭节能：使用节能电器、合理调节室内温度

-交通节能：推广新能源汽车、优化交通结构

-工业节能：提高生产效率、改进生产工艺典型例题讲解1.例题：一盏白炽灯的额定功率为60W，额定电压为220V，求通过灯丝的电流是多少？

解答：根据功率公式\(P=UI\)，其中\(P\)是功率，\(U\)是电压，\(I\)是电流。我们可以通过以下步骤求解电流：

\[

I=\frac{P}{U}=\frac{60W}{220V}\approx0.27A

\]

所以，通过灯丝的电流大约是0.27安培。

2.例题：太阳能电池板在阳光下每平方米接收到的太阳能为1000W/m²，如果太阳能电池板的转换效率为15%，求每平方米太阳能电池板可以产生的电能是多少？

解答：电能\(E\)可以通过以下公式计算：

\[

E=\text{转换效率}\times\text{接收到的太阳能}

\]

将数值代入：

\[

E=0.15\times1000W/m²=150W/m²

\]

所以，每平方米太阳能电池板可以产生150瓦特的电能。

3.例题：一个家用电热水器在5分钟内将200升水从10℃加热到50℃，如果水的比热容为4.18kJ/(kg·℃)，求电热水器消耗的电能是多少？

解答：首先计算水的质量\(m\)：

\[

m=\rho\timesV=1000kg/m³\times0.2m³=200kg

\]

然后计算加热所需的热量\(Q\)：

\[

Q=m\timesc\times\DeltaT=200kg\times4.18kJ/(kg·℃)\times(50℃-10℃)=33480kJ

\]

最后，假设电能转换效率为100%，电能\(E\)等于热量\(Q\)：

\[

E=Q=33480kJ=33.48kWh

\]

所以，电热水器消耗的电能是33.48千瓦时。

4.例题：一个风力发电机的风能转换效率为40%，如果每秒钟有1000J的风能被捕获，求风力发电机每秒钟可以产生的电能是多少？

解答：电能\(E\)可以通过以下公式计算：

\[

E=\text{转换效率}\times\text{捕获的风能}

\]

将数值代入：

\[

E=0.40\times1000J=400J

\]

所以，风力发电机每秒钟可以产生400焦耳的电能。

5.例题：一个核电站的核反应堆每年产生的热量为\(3\times10^{13}\)焦耳，如果核反应堆的热电转换效率为30%，求核电站每年可以产生的电能是多少？

解答：电能\(E\)可以通过以下公式计算：

\[

E=\text{转换效率}\times\text{产生的热量}

\]

将数值代入：

\[

E=0.30\times3\times10^{13}J=9\times10^{12}J

\]

将焦耳转换为千瓦时（1kWh=3.6\times10^{6}J）：

\[

E=\frac{9\times10^{12}J}{3.6\times10^{6}J/kWh}\approx2.5\times10^{6}kWh

\]

所以，核电站每年可以产生大约2.5百万千瓦时的电能。教学评价与反馈1.课堂表现：学生在课堂上积极参与讨论，能够根据老师提出的问题进行分析和解答。特别是在讲解能源转换效率时，学生们能够主动提出自己的疑问，并尝试运用所学知识解决问题。

2.小组讨论成果展示：在小组讨论环节，学生们能够有效地分工合作，共同分析能源利用中的热点问题。例如，在讨论如何提高能源利用效率时，各小组提出了节能电器推广、优化能源结构等实际可行的建议。

3.随堂测试：通过随堂测试，了解学生对能源分类、能源转换效率、可持续发展理念等知识点的掌握情况。测试结果显示，大部分学生能够正确回答相关问题，但对于能源政策与战略的理解还有待加强。

4.实验操作评价：在能源转换效率实验环节，学生们能够按照实验步骤进行操作，并记录实验数据。通过实验数据的分析，学生能够得出实验结论，并认识到能源转换过程中能量损失