第二十章能量和能源bqhs.docx
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1、能量和能能源公开开课教案案朱海舟一、基本本要求:1. 通通过实例例了解能能量及其其存在的的不同形形式。能能简单描描述各种种各样的的能量和和我们生生活的关关系。2. 通通过实例例认识能能量可以以从一个个物体转转移到另另一个物物体,不不同形式式的能量量可以相相互转化化。3. 知知道能量量守恒定定律。能能举出日日常生活活中能量量守恒的的实例。有有用能量量转化与与守恒的的观点分分析物理理现象的的意识。4. 初初步了解解在现实实生活中中能量的的转化与与转移有有一定的的方向性性。5. 能能通过具具体事例例,说出出能源与与人类生生存和社社会发展展的关系系。6. 能能结合事事例,说说出不可可再生能能源与可可再
2、生能能源的特特点。7. 了了解核能能的优点点和可能能带来的的问题。8. 了了解世界界和我国国的能源源状况。对对于能源源的开发发利用有有可持续续发展的的意识。二. 教教材分析析:能源和材材料、信信息一样样被视为为现代工工业和科科学的三三大支柱柱之一。能能源的利利用和发发展关系系着整个个国民经经济的发发展,关关系着整整个人类类的生产产和生活活。为了了减少能能源的大大量消耗耗和能源源利用过过程中对对环境日日益严重重的污染染,使国国民经济济走可持持续发展展的道路路,就必必须合理理用能和和节能。节节能已成成为我国国发展经经济的一一项战略略方针而而列入中中华人民民共和国国节约能能源法。能量的转转化和守守恒
3、是自自然科学学的核心心内容之之一,从从更深的的层次上上反映了了物质运运动和相相互作用用的本质质。它广广泛渗透透在各门门学科中中,并和和各种产产业及日日常生活活息息相相关。这这部分内内容对于于同学们们树立科科学的世世界观、联联系生活活生产实实际、形形成可持持续发展展的意识识以及进进一步学学习其他他科学技技术,都都是十分分重要的的。本章内容容具有较较强的综综合性,内内容涉及及能源的的开发和和环境保保护,都都是关系系到人类类生存与与发展的的重大社社会问题题,让同同学们在在学习中中了解有有关能量量和能源源的基本本常识并并学会关关注自然然、关注注社会是是本章教教学的主主要目标标。本章教材材编写有有两条线
4、线索,第第一条线线索为“能量”,第二二条线索索为“能源”,内容容分为三三节。第第一节“能量的的转化与与守恒”是以“能量”为线索索,主要要内容是是介绍自自然界各各种形式式的能量量和能量量的转移移与转化化,并通通过同学学们的实实验探究究,让同同学们对对能量的的转化有有一个感感性的认认识,最最后突出出能量守守恒定律律及其应应用。第第二节与与第三节节是以“能源”为线索索。第二二节“能源与与社会”从自然然界的能能源、能能源的开开发和利利用及能能源与环环境三个个方面让让同学们们了解,由由于各种种能源的的广泛利利用,促促进了社社会的巨巨大进步步,伴随随着这种种进步,人人类对能能源的需需求越来来越大,但但不可
5、再再生能源源是有限限的,且且能源的的开发和和利用带带来了环环境污染染和生态态破坏,如如何解决决能源供供需矛盾盾以及能能源的利利用与环环境保护护的矛盾盾,是人人类社会会遇到的的又一难难题。第第三节“开发新新能源”便是在在第二节节提出的的问题基基础上,让让同学们们了解,要要解决能能源的供供需矛盾盾和有关关环境问问题的根根本途径径是开发发和利用用新能源源,且新新能源的的最大特特点应该该是“清洁”和“可再生生”。重点:1. 通通过实例例了解能能量及其其存在的的不同形形式,能能说出一一些常见见的能量量的名称称,知道道自然界界有多种种形式的的能量。2. 知知道能量量守恒定定律。能能举出日日常生活活中能量量
6、守恒的的实例。有有用能量量转化与与守恒的的观点分分析物理理现象的的意识。难点:1. 理理解能量量守恒定定律。2. 理理解可再再生能源源和不可可再生能能源的分分类及能能源与环环境之间间的关系系。3. 了了解能源源与环境境的关系系,增强强环境保保护的意意识。一、能量量的转化化与守恒恒(一)能能的转化化和守恒恒定律我们们知道,在在机械能能的范围围内,动动能和势势能之间间可以相相互转化化。通过过学习改改变物体体内能的的方法有有做功和和热传递递,我们们又知道道了机械械能和内内能之间间也可以以相互转转化。这这样,能能的转化化的范围围便由机机械能的的狭小范范围扩大大到机械械能和内内能的较较大范围围。过去去我
7、们还还学习过过电能可可以转化化为热能能(即内内能),例例如电灯灯和电热热器。电电能也可可以转化化为机械械能,例例如电风风扇。电电池能提提供电流流,说明明化学能能可以转转变成电电能。这这些事例例都说明明了自然然界中的的现象相相联系,电电现象和和热现象象相联系系,化学学现象和和电现象象相联系系。今后后我们还还要学习习电现象象和机械械运动现现象相联联系等等等。这些些错综复复杂的联联系之中中,都伴伴随着能能的转化化。也可可以说,能能的转化化的规律律将自然然界中的的各种现现象联系系在一起起。在119世纪纪确立了了自然界界的一个个最普遍遍的定律律:能的的转化和和守恒定定律。在外外界对物物体做功功的情况况下
8、,机机械能转转化为内内能。外外界对物物体做了了多少功功,就有有多少机机械能转转化为等等量的内内能。物体体对外做做功,内内能转化化为机械械能。物物体对外外做了多多少功,就就有多少少内能转转化为等等量的机机械能。电流流做功时时,电流流做了多多少功,就就有多少少电能转转化为等等量的其其他形式式的能。电电流通过过电热器器,完成成了电能能向热能能的转化化;电流流通过电电动机,完完成了电电能向机机械能的的转化。所以以说,做做功才实实现了能能的转化化,能的的转化是是通过做做功才实实现的。能的的转化是是十分普普遍的。大量量的实验验事实证证明,任任何一种种形式的的能在转转化为其其他形式式的能的的过程中中,消耗耗
9、了多少少某种形形式的能能,就得得到多少少其他形形式的能能,而能能的总量量保持不不变。能量量既不能能消灭,也也不能创创生,它它只能从从一种形形式转化化为其他他形式,或或者从一一个物体体转移到到另一个个物体,而而能的总总量保持持不变。这个个规律叫叫能的转转化和守守恒定律律,是自自然界最最普遍、最最重要的的基本定定律之一一。从物物理、化化学到地地质、生生物,大大到天体体宇宙,小小到原子子核内部部,只要要有能的的转化,就就一定遵遵从能量量守恒定定律。在在工程技技术、科科学研究究中,这这一规律律都发挥挥着重要要的作用用。(二)注注意按客客观规律律办事人们们利用各各种能源源,都是是通过能能的转化化来实现现
10、的。利利用电能能是把电电能转化化为机械械能带动动各种机机器工作作;把电电能转化化为热能能,炼钢钢、烧饭饭;把电电能转化化为化学学能对金金属进行行电镀等等等。我我们只有有掌握了了规律,按按规律办办事,而而规律是是不能随随人们的的意志转转移的。过过去,曾曾有人试试图制造造一种所所谓“永动机机”,这种种机器一一经推动动,便可可以不再再继续补补充能量量就可以以做功,而而且永远远做功。这这种违背背科学规规律的设设想始终终没有成成功,原原因是机机器做功功时,机机械能要要转化为为其他形形式的能能,消耗耗的机械械能必须须时时需需要补充充,应由由其他物物体的能能量转化化而来。只只消耗能能量,没没有得到到其他形形
11、式的能能量补充充,就不不能永远远工作。我们们掌握能能的转化化和守恒恒定律,应应该懂得得我们所所做工作作是将一一种形式式的能转转化为其其他形式式的能,或或是使能能由一个个物体转转移到另另一个物物体,利利用能的的转化或或转移的的过程做做功,而而不是创创造能。但是是自然界界还蕴藏藏着大量量的能源源尚待我我们开发发,人们们不仅应应该注意意合理地地使用能能,开发发新的能能源,也也同时应应该注意意节约能能源。能量的转转化和守守恒定律律是自然然界最普普遍的、最最重要的的定律之之一。(1)能能量守恒恒定律普普遍适用用。在形形形色色色的自然然现象中中,只要要有能量量的转化化,就一一定服从从能量守守恒规律律。从物
12、物理的、化化学的现现象到地地质的、生生物的现现象,大大到宇宙宙天体的的演变,小小到原子子核内部部粒子的的运动,都都服从能能量守恒恒的规律律。(2)能能量守恒恒定律反反映了自自然现象象的普遍遍联系。自自然界的的各种现现象都不不是孤立立的,而而是相互互联系的的。电灯灯发光跟跟电流有有联系,电电能转化化为光能能反映了了这种联联系。植植物生长长更不是是孤立的的,要靠靠阳光进进行光合合作用才才能生长长,光能能转化为为化学能能反映了了这种联联系。(3)能能量守恒恒定律是是人类认认识自然然的重要要依据。人人类认识识自然,就就要根据据种种自自然现象象,总结结规律,能能量守恒恒定律就就是人类类总结出出的规律律之
13、一,而而且人类类认识的的其他规规律也必必定符合合能量守守恒定律律。19933年年意大利利科学家家费米,在在研究衰变的的过程中中发现,能能量不守守恒。于于是他根根据能量量守恒定定律大胆胆预言了了还有一一种未发发现的粒粒子,这这就是现现在已被被科学界界公认的的中微子子。这一一事例说说明了能能明守恒恒定律,已已成为人人类认识识自然的的重要依依据。(4)能能量守恒恒定律是是人类利利用自然然的重要要武器。纵纵观人类类科学技技术进步步的历史史,也是是一部认认识能量量、利用用能量、实实现能量量转化的的历史。从从原始人人钻木取取火,到到水能利利用;从从蒸汽机机发明,到到电能的的利用;从太阳阳能,到到核能的的利
14、用。人人类总是是在认识识、利用用能源,逐逐步实现现能量的的转化。二、能源源与社会会重点内容容解析:(1)能能源与我我们的生生活密切切相关,能源直直接影响响到我们们的生活活质量。“节能”、“缺电”、“新能源”、“能源与环境”成为一个又一个热门话题,我们来研究能源与社会的关系。同学们每每天要吃吃饭、喝喝水,都都用煤,煤煤气,柴柴禾、天天然气来煮煮饭、烧烧水。把把生米做做成熟饭饭,把生生水烧开开都需要要能量。煤煤、煤气气、柴禾禾、天然然气等等等在燃烧烧时都能能提供能能量;要要开动汽汽车、火火车、飞飞机等交交通工具具需要消消耗汽油油或者柴柴油。汽汽油、柴柴油燃烧烧时也能能提供能能量。江江河里的的水流也
15、也能提供供能量,如如山上采采伐的木木料放到到江、河河里能顺顺流而下下,水流流可以运运送木料料做功。水水流还可可推动水水轮机做做功,使使磨转动动,水轮轮机还能能带动发发电机转转动发出出电来。同样,流流动的空空气风也有有能量,风风能推动动风车做做功。像像煤、天天然气、汽汽油、水水流、风风等等能能够提供供能量的的物质资资源,我我们把它它们都叫叫做能源源。人们们的生活活、生产产、科研研都离不不开能源源。像煤、石石油、天天然气、水水流等等等,凡是是可以提提供能量量的物质质资源都都叫做能能源。(2)一一次能源源和二次次能源汽油、柴柴油都是是从石油油提炼出出来的。那那么煤、石石油、天天然气等等等又是是地下开
16、开采出来来的。地地下的这这些东西西又是煤煤、石油油、天然然气都是是由古代代的动物物、植物物经过长长时间的的地质变变迁中形形成的,我我们把它它们统称称为化石石燃料。化石石燃料、水水能、风风能、太太阳能等等等都是是由自然然界提供供的能源源叫做一一次能源源。一次次能源是是自然界界直接提提供的能能源。教教室里点点灯,家家里开收收音机、电电视机,工工厂里开开动机器器都要用用电能,电电能是由由发电厂厂供给的的;电能能可由电电池提供供;电能能还可由由太阳能能转化而而来太阳能能电池。火电电厂把煤煤、石油油等化石石燃料转转化成电电能;水水电站把把水流能能转化成成电能;干电池池、蓄电电池把化化学能转转化成电电能;
17、太太阳能电电池把太太阳能转转化成电电能,电能能是由化化石燃料料、水能能、风能能、太阳阳能等等等自然界界直接提提供的能能源转化化而来的的,所以以叫做二二次能源源。(3)世世界能源源消耗量量迅速增增长现在在我们大大量使用用二次能能源电能,但但实际消消耗的还还是转化化成电能能的一次次能源目前前我国主主要还是是消耗化化石燃料料。随着着科学技技术的发发展和进进步,特特别是近近三、四四十年以以来,随随着工、农农业生产产和科学学技术的的现代化化,人们们的生活活也渐趋趋现代化化,使能能量消耗耗的增长长趋势十十分明显显,为了了便于比比较,我我们把各各种能源源的消耗耗量都折折合成燃燃烧值为为2.993107焦千千
18、克的标标准煤计计算,在在19550年是是26亿吨吨,19987年年就是1110多多亿吨,到到20000年要超超过2000亿吨吨。我们们国家的的能源消消耗量也也在迅速速增加,1953年全国能源消耗仅为0.54亿吨标准煤,到1992年已达到10.89亿吨标准煤,增加了近20倍,到2000年将增加到17亿吨标准煤,几乎接近20世纪初全世界1年能源消耗的总量。能源消耗的迅速增长,煤和石油越采越少,人类可能要出现能源危机。所以人们要寻找新的能源。(4)常常规能源源和新能能源从古到到今,人人类使用用的能源源都是由由太阳能能转化来来的。同学学们知道道煤、石石油、天天然气等等化石燃燃料是古古代生长长的动、植植
19、物经过过长时间间的地质质变迁而而形成的的,那么么这些动动、植物物又是怎怎么能生生长壮大大的呢?植物生生长靠太太阳把各各种养分分进行光光合作用用变成植植物生长长的养料料,动物物生长靠靠吃植物物或者其其他的小小动物,所所以化石石燃料从从根本上上来说,来来源于太太阳能。太阳阳照到地地球上,使使空气变变热上升升,冷空空气就下下降形成成风。太太阳照到到江、河河、湖、海海的水面面上,使使水蒸发发,蒸发发的气上上升到空空中,在在高空遇遇冷使变变成雨雪雪降下来来,降到到高山上上的雨和和雪融化化成的水水从高处处流下,形形成水能能。所以以水能和和风能也也是间接接来自于于太阳能能。新能源源的利用用化石石燃料、水水流
20、能、风风能等都都来源于于太阳光光的辐射射,即太太阳能。太太阳每秒秒钟要向向周围空空间辐射射3.881026焦的的能量,其其中到达达地球表表面的太太阳能只只有1.710177焦,但但仍有大大量的太太阳能还还没有被被利用。近近年来发发明的太太阳灶、太太阳能热热水器、太太阳能电电池等对对太阳能能的直接接利用还还刚刚开开始。这这里还有有很大的的潜力可可挖。此此外自然然界还存存在大量量的潮汐汐能和地地热能,我我国和有有的国家家已试验验用潮汐汐能和地地热能来来发电,由由于有些些技术问问题还没没有解决决,使造造价过高高,因此此还没有有被广泛泛采用。另另外本世世纪初还还发现了了原子核核能(原原子能),原原子能
21、已已经做为为核潜艇艇、航空空母舰和和破冰船船的核动动力,也也广泛地地用于核核电站。解决决能源问问题的主主要出路路开发发和利用用新能源源是人类类解决能能源问题题的主要要出路。我我国虽然然蕴藏着着丰富的的煤炭资资源,新新油田也也在不断断被发现现,但是是我国人人口众多多,能耗耗巨大,节节约常规规能源的的消耗,开开发和利利用新能能源仍是是我国的的一项重重要任务务。三、开发发新能源源(一)、太阳能能1. 太太阳能的的优点太太阳能十十分巨大大。太阳能非非常巨大大,太阳阳能向周周围空间间辐射的的总功率率达3.810266瓦。太太阳能辐辐射到地地球表面面的总功功率是ll.710177瓦。太太阳每小小时辐射射到
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