12.4 能源与可持续发展 教学设计 -2022-2023学年物理高二上学期（人教版2019必修第三册）

《恒定电流总复习》教学设计教学内容分析本节内容分为能量转移或转化的方向性，能源的分类与应用，能源与社会发展三个部分。课程从能量耗散的角度提出了能源与环境问题，介绍了我国在能源开发方面取得的成就。通过关注技术应用带来的社会问题，培养学生的社会参与意识和社会责任感。引领学生认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境（STSE）的关系，形成科学态度、科学世界观和价值观，为做有责任感的社会公民奠定基础。学情分析学生在初中已经学习过能量守恒定律，在前几节中，也已经学习运用能量守恒观念分析、解决电路问题。本节内容将进一步拓展到能量转化的方向性上，并进一步介绍“能量转移或转化的方向性”“能源与环境”“能源与社会发展”以及“STSE汽车和能源”内容。既使学生对能源问题及其解决有了全面的认识，又增强了学生对汽车能源消耗、环境污染和未来汽车发展方向的认识。教学目标列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义。通过实例分析知道能量耗散，认识自然界中能量转化的方向性。收集资料，讨论能量的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害，思考科学、技术、社会、环境协调发展的关系，具有保护环境的意识和行动。了解太阳能、水能、风能和核能等能源的开发和利用，知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能习惯。四、教学过程（一）课堂引入思考：下列生活中的情境涉及哪些能量的转化？化学能→机械能化学能→内能电能→内能电能→光能问题：既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？

（二）新课教学1.能量转移或转化的方向性思考：将刚煮好的热鸡蛋投入冷水中，水和鸡蛋的温度分别如何变化？现象：鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最终二者的温度相同。(1).能量的耗散分析一个能量转化的过程：热电厂燃料燃烧把化学能转化为内能，一部分内能通过热轮机转化为机械能，热轮机带动发电及发电，把机械能转化为电能，电能通过灯泡转化为内能和光能热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能。可见各种能量经过一系列转化，最终会变成环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。(2).能源危机深层次的含义能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便利的能源。(3).能量转移或转化的方向性自然界的宏观过程具有方向性：热量可以自发地由高温物体传递给低温物体，但逆过程不会自发进行。

2能源的分类与应用(1)能源的分类不可再生能源（如：煤炭、石油、天然气）可再生能源（如：水能、风能、潮汐能）(2)能源的开发太阳能、水能、风能，还有通过核反应从原子核释放的核能等，都是目前人类致力于开发的新型能源。新型能源普遍具备资源丰富、可再生，对环境影响小等优点。（播放我国在以下几种新能源开发中取得的新成就）①太阳能发电②风能发电③水力发电④核能发电

(3)汽车和能源思考1：93号汽油密度0.725kg/L,汽油的燃烧值是4.6×107J/kg，汽车以80km/h的速度行驶时，百公里油耗约为10L，计算汽车消耗的总功率。分析：由于各种损耗，74kW的总功率只有9kW到达驱动轮。整俩汽车的总效率仅为13%左右。思考2：汽油的化学能转化为什么能？

分析：由于散热器、排气管等部件的热损失，大部分化学能转化为内能，一小部分转化为汽车的机械能。思考3：为什么说汽车给我们的生活带来便利的同时，会给环境带来污染？

分析：一部分汽油由于蒸发散失在大气中成了化学污染源；排放的废气中主要成分是CO2和水，CO2加剧温室效应，导致全球变暖；废气中还有CO、NO、NO2以及未燃烧的碳氢化合物，这些是有毒物质。

3.能源与社会发展（1）人类与能源利用经过的三个时期：薪柴时期、煤炭时期、石油时期（2）传统能源对环境造成的伤害：温室效应、酸雨、光化学烟雾（3）人类向多能源结构时期过度的重要意