人教版九年级物理下册第22章能源与可持续发展第1节能源利用的现状和面临的挑战教案

第二十二章能源与可持续发展第1节能源利用的现状和面临的挑战物理观念：1．通过实例了解自然界中有哪些不同形式的能量。2．常识性了解能源的概念和分类。3．初步了解人类利用能源的发展历程，了解人类能源消耗的增长状况。科学思维：通过互联网或有关资料，了解我国能源的状况，了解人类所面临的能源危机。科学探究：通过图文结合的方式，联系生活实际，培养学生收集和提取信息的能力。科学态度与责任：1．从能源问题到能源科学引发学生的学习兴趣和学习欲望。2．认识科学对人类社会发展的负面影响，提高节能意识和环保意识，并在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展作出贡献。重点：了解什么是能源。难点：能源的分类；能量转移和转化的方向性。多媒体课件。一、情景导入石油是许多国家的主要能源，伊拉克是盛产石油的中东国家之一。2003年3月20日，以英美军队为主的联合部队以伊拉克藏有大规模杀伤性武器并暗中支持恐怖分子为由，对伊拉克发动了7年多的军事行动，摧毁了以萨达姆为首的伊拉克政权，你知道导致这场战争的真正原因是什么吗？同学们，从能源的角度出发，这其实是一场美国为争夺石油资源而发动的战争。你们知道什么是能源吗？你知道能源为什么这么重要吗？二、合作探究人类利用能源的历程1．能源eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))电能只是人类生活、生产活动中广为使用的能量中的一种，人类的生活、生产活动无法离开能量的使用。我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？(学生回答：煮饭、烧水需要煤、煤气、柴薪、天然气等)要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢？(学生回答：开动交通工具需要汽油、柴油、电能等)煤、煤气、柴薪、天然气、汽油、柴油等它们在起什么作用？eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体展示图片：eq\o(\s\up7(),\s\do5(交流讨论))同学们交流讨论什么是能源？阐明自己的观点。eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))能源是能够提供能量的资源，像煤、天然气、石油、风、电、太阳光等都是能源。2．人类利用能源的历程eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)钻木取火在人类利用能量的历史上非常重要。从利用自然火到利用人工火的转变，结束了远古人类的茹毛饮血，开启了以柴薪作为主要能源的时代。这个时代持续了近一万年。现在，柴薪仍是某些地区的生活能源。钻木取火——人类最早的“技术革命”(2)蒸汽机的发明是人类利用能源的新里程碑。人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能，实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向煤，人类进入工业化社会。蒸汽机的利用——人类进入工业化社会(3)电能的利用给人类带来了一个光明、灿烂的新世界。3．柴薪能源与化石能源eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)柴薪主要通过砍伐森林获得，大面积地砍伐森林严重破坏地球的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。(2)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，所以称为化石能源。eq\o(\s\up7(),\s\do5(煤的形成))eq\o(\s\up7(),\s\do5(石油、天然气的形成))eq\o(\s\up7(),\s\do5(材料拓展))煤的形成煤是古代植物遗体的堆积层埋在地下后，经过长时期的地质作用而形成的。据研究，几乎所有的植物遗体，只要具备了形成煤的条件，都可以转化成煤。不过，低等植物遗体所形成的煤，分布范围小，厚度薄，很少被人利用。那些分布广、规模大、利用广泛的煤，都是高等植物的遗体(主要是古代的蕨类、松柏类以及一些被子植物的遗体)形成的。在地球的历史上，最有利于成煤的地质年代主要是晚古生代的石炭纪、二叠纪，中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。这是因为，在这几个时期内，地球上的气候非常温暖潮湿，地球表面到处长满了高大的绿色植物，尤其在湖沼、盆地等低洼地带和有水的环境里，封印木、鳞木等古代蕨类植物生长得特别茂盛。当时，高大的树木倒下以后，若是被水淹没，就会造成倒木和氧隔绝的情况。在缺氧的环境里，植物遗体不会很快地分解、腐烂。随着倒木数量的不断增加，最终形成了植物遗体的堆积层。这些古代植物遗体的堆积层在微生物的作用下，不断地被分解，又不断地化合，渐渐形成了泥炭层，这是煤的形成的第一步。由于地壳的运动，泥炭层下沉了。泥炭层被泥沙、岩石等沉积物覆盖起来。这时，泥炭层一方面受到上面的泥沙、岩石等的沉重压力，另一方面，也是更重要的方面，泥炭层又受到地热的作用。在这样的条件下，泥炭层开始进一步发生变化：先是脱水，被压紧，从而比重加大，而且石炭的含量逐渐增加，氧的含量逐渐减少，腐蚀性物质的含量逐渐降低。完成这几个过程以后，泥炭就变成了褐煤。褐煤如果继续不断地受到增加的温度和压力的作用，就会引起内部分子结构、物理性质和化学性质的进一步变化，褐煤就逐渐变成了烟煤或无烟煤了。4．能源的分类eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))什么叫可再生能源？什么叫不可再生能源？什么叫一次能源？什么叫二次能源？eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，所以这类能源叫作不可再生能源。水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能源。(2)可再生能源与不可再生能源都是可以直接从自然界获得的能源，我们称这样的能源为一次能源。风能、水能、太阳能、地热能以及核能等均属于一次能源。煤、石油、天然气这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源。电能属于二次能源。能源利用面临的挑战1．能量转移和转化的方向性eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))既然能量是守恒的，那么地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源呢？eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)汽车行驶汽车在行驶的过程中，消耗了汽油中的化学能，得到了机械能，此外一部分机械能转化为内能散失了，而这些内能无法再自动汇集起来用于驱动汽车。(2)开水放在室温环境中将一杯开水放于室温环境中，过一段时间，开水变凉了，即开水的内能转移到空气中去了，而这些内能不会再自动回到开水中使水变热。eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))(1)能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。(2)我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。2．能源利用对环境的影响eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))由于世界人口的增长和经济的不断发展，能源的消耗量持续增长。特别是近几十年来，能源消耗量的增长速度明显加快，那么能源消耗是否对环境有影响呢？eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体展示图片：人类能源消耗量急剧增长。eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。例如，由于现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。此外，煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。第1节能源利用的现状和面临的挑战eq\x(能源利用的现状和面临的挑战)—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(能源)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(分类)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—可再生能源