资源简介

第七单元 能源的合理利用与开发
大单元教学设计
一、单元主题
能源的合理利用与开发
二、单元说明
本单元聚焦能源领域，引导学生探究常见的能源类型，包括化石燃料（煤、石油、天然气）、新能源（太阳能、风能、水能、核能等）。通过分析能源的利用现状、面临的问题以及开发新能源的必要性，使学生理解能源与人类社会发展的紧密联系，培养学生节约能源和保护环境的意识，同时提升学生对化学知识在解决能源问题中应用的认识。
三、课程标准
1.认识燃料完全燃烧的重要性，了解使用氢气、天然气（或沼气）、液化石油气、煤气、酒精、汽油和煤等燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。
2.认识燃烧、缓慢氧化和爆炸发生的条件，了解防火、灭火、防爆炸的措施。
3.知道化石燃料（煤、石油、天然气）是人类社会重要的自然资源，了解海洋中蕴藏着丰富的资源。
4.认识资源综合利用和新能源开发的重要意义。
四、教材分析
本单元教材围绕能源主题展开，涵盖“燃烧和灭火”“燃料的合理利用与开发”等课题。教材从燃烧的条件入手，探讨灭火原理和方法，接着深入研究燃料的燃烧对环境的影响，以及化石燃料的综合利用和新能源的开发。教材注重联系生活实际，通过实验、图片、案例分析等多种形式呈现知识，使学生能够深刻理解能源问题的复杂性和重要性。
五、核心素养链接
1.化学观念
形成能量转化观念，理解燃料燃烧过程中化学能与热能、光能等的相互转化。
建立元素循环观念，认识化石燃料的形成与利用过程中碳、氢等元素的循环。
2.科学思维
通过分析燃烧条件和灭火原理，培养逻辑推理和分析归纳能力。
对新能源开发利用的前景进行预测和评估，发展创新思维和批判性思维。
3.科学探究与实践
开展燃烧条件探究实验，培养实验设计、操作和观察能力。
调查当地能源使用情况，提出节能和开发新能源的建议，提高实践能力和社会责任感。
4.科学态度与责任
认识到合理利用和开发能源对可持续发展的重要性，培养节约能源和保护环境的意识。
了解能源领域的科学研究进展，增强对化学学科促进社会发展的认同感。
六、大概念
能源的合理利用与开发是实现可持续发展的关键。
七、核心问题
1.燃烧需要哪些条件？如何灭火？
2.常见燃料有哪些？它们燃烧对环境有何影响？
3.化石燃料如何综合利用？
4.有哪些新能源？其开发利用前景如何？
八、核心任务
能源是人类社会发展的重要物质基础，与环境和经济密切相关。作为中学生，需从科学和社会视角出发，对能源的合理利用与开发进行调研分析，并制作宣传手册。
九、子任务
子任务一：探究燃烧的奥秘
1.设计并进行实验，探究燃烧的条件，如对比不同物质在不同条件下的燃烧情况。
2.分析燃烧条件与灭火方法之间的关系，总结灭火的原理和常见方法，通过实际案例说明。
子任务二：燃料的环境影响评估
1.收集常见燃料（如煤、石油、天然气、酒精等）燃烧的产物资料，分析其对环境的影响，包括空气污染、温室气体排放等方面。
2.比较不同燃料对环境影响的程度，提出减少燃料对环境污染的措施，如改进燃烧技术、尾气处理等。
子任务三：化石燃料的综合利用调查
1.查阅资料，了解煤、石油、天然气的综合利用途径，如煤的干馏、石油的分馏等过程及其产物用途。
2.分析化石燃料综合利用的意义，包括提高资源利用率、减少废弃物排放等，讨论其在经济和环境方面的重要性。
子任务四：新能源的探索与展望
1.研究太阳能、风能、水能、核能、氢能等新能源的特点和利用现状，如太阳能光伏发电、风力发电的原理和应用场景。
2.探讨新能源开发面临的挑战和解决方案，展望新能源在未来能源结构中的地位和作用，激发创新思维。
子任务五：能源与可持续发展宣传
1.结合前面子任务的研究成果，制作能源合理利用与开发的宣传手册，内容包括能源现状、问题、解决方案和未来展望等。
2.在学校或社区内宣传手册，提高公众对能源问题的认识和节约能源、保护环境的意识，培养社会责任感。
十、单元实施
课题1 燃烧与灭火
（一）教学内容分析
本课题主要探究燃烧的条件和灭火的原理与方法，通过实验和生活实例，使学生理解燃烧的本质以及如何控制燃烧，为后续学习燃料的合理利用与开发奠定基础。
（二）学习者分析
学生在日常生活中对燃烧现象较为熟悉，但对燃烧的条件和灭火原理缺乏系统深入的理解。需要引导学生从化学角度进行分析，培养科学思维和解决实际问题的能力。
（三）学习目标
1.认识燃烧的条件和灭火的原理，能运用这些知识解释生活中的燃烧和灭火现象。
2.了解易燃物和易爆物的安全知识，增强安全意识。
3.通过实验探究燃烧条件，培养实验设计、观察和分析能力。
（四）学习重难点
1.重点
燃烧的条件和灭火的原理。
常见灭火方法的应用。
2.难点
理解燃烧条件之间的相互关系，以及从微观角度解释燃烧和灭火的本质。
（五）教学过程
第1课时
【环节一：导入新课】
教师活动：展示一些燃烧现象的图片或视频，如篝火晚会、蜡烛燃烧等，提问学生对燃烧的感受和认识，引导学生思考燃烧的本质。
学生活动：观察图片或视频，分享自己对燃烧的看法，激发学习兴趣。
设计意图：从生活中的燃烧现象入手，引发学生的好奇心，为探究燃烧条件做铺垫。
【环节二：燃烧条件探究】
教师活动：
提出问题：燃烧需要哪些条件？引导学生进行猜想。
设计实验：提供白磷、红磷、热水、氧气、酒精灯、烧杯、薄铜片等实验用品，指导学生设计实验方案探究燃烧的条件（如对比白磷和红磷在不同条件下的燃烧情况）。
进行实验：巡视学生实验过程，确保实验安全，及时给予指导。
引导分析：组织学生汇报实验现象，引导学生分析得出燃烧需要可燃物、氧气（或空气）、达到着火点三个条件，缺一不可。
学生活动：
小组讨论，提出燃烧条件的猜想。
分组设计并进行实验，观察实验现象，记录实验数据。
汇报实验结果，参与讨论分析，得出燃烧条件的结论。
设计意图：通过实验探究，培养学生的实验设计和操作能力，让学生亲身体验科学探究的过程，加深对燃烧条件的理解。
【环节三：灭火原理探究】
教师活动：
基于燃烧条件，提出问题：如何灭火？引导学生根据燃烧条件进行思考。
演示实验：展示不同的灭火方法，如用灭火器灭火、用水灭火、用沙子覆盖灭火等，让学生观察并分析灭火的原理。
总结灭火原理：与学生一起总结灭火的原理，即破坏燃烧的一个或多个条件，使燃烧停止。
学生活动：
思考灭火方法，积极回答问题。
观察灭火实验，分析灭火原理，如隔绝氧气、降低温度至着火点以下、清除可燃物等。
设计意图：通过实验演示和分析，使学生理解灭火原理与燃烧条件的关系，培养学生运用知识解决实际问题的能力。
【环节四：课堂练习】
教师活动：展示一些关于燃烧和灭火的练习题，如判断正误、选择合适的灭火方法等。
学生活动：独立完成练习题，巩固所学知识，加深对燃烧和灭火原理的理解。
设计意图：通过练习，检验学生对知识的掌握程度，强化知识的应用。
【环节五：课堂小结】
教师活动：总结本节课的主要内容，包括燃烧的条件、灭火的原理和常见灭火方法。
学生活动：回顾本节课的知识点，总结所学内容，形成知识体系。
设计意图：帮助学生梳理知识，加深记忆，明确重点。
第2课时
【环节一：复习导入】
教师活动：回顾上节课燃烧的条件和灭火的原理，通过提问的方式检查学生的掌握情况。
学生活动：回答教师的问题，回忆上节课内容，为新知识的学习做准备。
设计意图：巩固旧知识，为新知识的学习搭建桥梁。
【环节二：易燃物和易爆物的安全知识】
教师活动：
展示一些易燃物和易爆物的图片或视频，如加油站、煤矿等场景，介绍常见的易燃物和易爆物。
通过案例分析（如爆炸事故案例），讲解爆炸的概念和原理，强调爆炸是在有限空间内，急剧燃烧引起的。
组织学生讨论在有易燃物和易爆物的场所应注意的安全事项。
学生活动：
观察图片和视频，认识易燃物和易爆物。
分析案例，理解爆炸原理，积极参与讨论，总结安全注意事项，如严禁烟火、通风等。
设计意图：让学生了解易燃物和易爆物的相关知识，增强安全意识。
【环节三：燃料充分燃烧】
教师活动：
提出问题：燃料怎样才能充分燃烧？引导学生思考。
讲解燃料充分燃烧的条件，包括要有足够的空气、燃料与空气有足够大的接触面。
结合生活实际，讨论燃料充分燃烧的意义，如节约能源、减少污染等，举例说明不充分燃烧的危害。
学生活动：
思考问题，学习燃料充分燃烧的条件。
参与讨论，理解充分燃烧的意义，联系生活中的现象，如煤炉冒黑烟等。
设计意图：使学生认识燃料充分燃烧的重要性和方法，培养节约能源和环保意识。
【环节四：化学反应中的能量变化】
教师活动：
实验演示：在一个小烧杯中加入少量生石灰，然后滴入少量水，让学生触摸烧杯外壁，感受温度变化。
讲解：通过这个实验引出化学反应中的能量变化，说明有些化学反应会放出热量，像燃料燃烧就是化学能转化为热能的过程。
结合生活实例：列举生活中利用化学反应放热的例子，如取暖用的热水袋（利用铁粉生锈放热），以及需要吸收热量的反应在生活中的应用（如一些冷敷袋）。
学生活动：
观察实验现象，感受温度变化，体会化学反应中的能量变化。
倾听讲解，理解燃烧过程中的能量转化，联系生活中的实例，加深理解。
设计意图：让学生直观地感受化学反应中的能量变化，理解燃料燃烧中的能量转化，感受化学与生活息息相关。
【环节五：课堂练习】
教师活动：展示有关易燃物和易爆物安全知识、燃料充分燃烧、化学反应能量变化的练习题，如判断对错、分析现象等。
学生活动：独立完成练习，巩固所学知识，加深对新知识的理解。
设计意图：检验学生对知识的掌握程度，强化知识应用。
【环节六：课堂小结】
教师活动：总结本节课易燃物和易爆物的安全知识、燃料充分燃烧的条件和意义、化学反应中的能量变化。
学生活动：回顾重点知识，形成知识体系，强化记忆。
设计意图：帮助学生梳理知识，加深理解。
课题2 化石能源的合理利用
一、教学内容分析
本课题是化学九年级上册第七单元的核心内容之一，聚焦于化石燃料这一重要能源资源。通过对煤、石油、天然气的深入剖析，包括它们的形成、组成、用途、燃烧对环境的影响以及综合利用方法，让学生构建起全面的化石能源知识体系。同时，引入其他燃料如酒精、氢气和新能源的介绍，使学生认识到能源领域的多样性和复杂性，深刻理解合理利用化石能源以及开发新能源对于人类社会可持续发展和环境保护的关键意义，培养学生从化学视角看待能源问题的思维方式。
二、学习者分析
九年级学生在之前的学习中已经对燃烧现象有了一定的认识，并且在日常生活中对常见燃料有直观的感知。然而，他们对于化石燃料的化学本质，如具体的元素组成、形成过程的科学原理，以及燃烧产物如何影响环境等方面的知识较为模糊。此外，对于化石燃料综合利用过程中的化学变化和工业流程缺乏了解，对新能源的概念和发展现状也仅停留在表面。在学习方法上，学生已经具备了一定的小组讨论和资料分析能力，但在理解复杂的化学原理和将知识应用于实际能源问题的分析时，可能会遇到困难。需要教师通过多样化的教学手段，引导学生从生活经验出发，逐步深入到化学知识的学习，培养他们分析问题、解决问题以及关注社会发展的能力。
三、学习目标
1.详细阐述化石燃料（煤、石油、天然气）的化学组成、形成条件和漫长过程，准确列举它们在工业、交通、生活等领域的主要用途。
2.全面分析化石燃料燃烧产生的各种环境问题，包括二氧化碳过量排放引发的温室效应原理、二氧化硫和氮氧化物形成酸雨的化学反应过程，以及一氧化碳和碳颗粒造成大气污染的机制，树立科学的环保意识。
3.深入理解化石燃料综合利用的化学原理和工业方法，如煤的干馏涉及的化学反应、石油分馏依据的物理性质差异，并能准确说明各产物的化学成分和用途。
4.深刻认识到能源与人类生活和环境的紧密联系，树立珍惜能源资源、合理利用能源的意识，养成在日常生活中节约能源的良好习惯。
四、学习重难点
1.重点
化石燃料的深度剖析：详细讲解煤、石油、天然气的化学组成和形成过程，结合生活实例阐述它们在发电、取暖、交通运输等领域的广泛应用，让学生理解化石燃料在现代社会中的重要地位。
环境影响的全面解读：系统分析化石燃料燃烧产生的温室效应、酸雨、大气污染等环境问题，通过展示科学数据、环境破坏图片和相关化学反应方程式，使学生深刻认识到问题的严重性，明确环境保护的紧迫性。
综合利用方法的详细讲解：以煤的干馏和石油的分馏为重点，利用实验装置图、动画演示和实际工业流程案例，深入讲解综合利用的原理、操作过程和产物用途，让学生理解化石燃料综合利用在提高资源利用率和减少环境污染方面的重要意义。
2.难点
综合利用的化学原理理解：对于化石燃料综合利用过程中的化学反应，如煤干馏过程中的复杂化学变化，需要运用化学方程式、分子结构模型等多种方式，帮助学生从微观和宏观两个层面理解，使抽象的化学原理形象化。
新能源开发重要性的理解：从全球能源结构、环境压力和可持续发展的高度，引导学生理解新能源开发的必要性。通过分析新能源在技术、成本、储能等方面面临的挑战，让学生认识到能源问题的复杂性，培养学生从战略视角看待能源发展的能力。
五、教学过程
【环节一：导入新课】
教师活动：展示一些古代生物化石的图片，提问学生这些化石与我们现在使用的能源有什么关系，引导学生思考化石燃料的来源。展示我国化石能源可开采年限的图表（如参考文档中的图表），让学生观察并谈谈对化石燃料现状的认识。
学生活动：观察图片和图表，思考问题，小组内简单交流后回答，感受化石燃料的有限性，激发学习兴趣。
设计意图：通过图片和图表展示，引发学生对化石燃料的好奇和关注，为后续学习做好铺垫，同时也能自然地引出本节课的主题。
环节二：化石能源的利用【】
教师活动：讲解化石燃料的定义和形成过程，结合参考文档中的内容，详细介绍煤、石油、天然气是古代生物的遗骸经一系列复杂变化形成的，强调其形成时间漫长和不可再生性。
利用图片、视频或实物标本展示煤、石油、天然气的外观和性质，如煤的黑色固体、有光泽、具有可燃性；石油的粘稠状液体等。
结合生活实际和参考文档中的表格，讲解煤、石油、天然气的主要成分和用途，如煤可用于冶炼金属、做化工原料和燃料；石油可炼制出各种燃料和化工产品；天然气的主要成分甲烷可用于燃烧做饭等。
引导学生阅读教材中关于可燃冰的内容，了解可燃冰的主要成分、形成条件、优点和利用现状，强调其作为未来新能源的潜力和目前开采面临的技术问题。
学生活动：认真倾听教师讲解，观看展示内容，了解化石燃料的形成、性质和用途，记录关键信息。
阅读教材中可燃冰的相关内容，思考并讨论可燃冰的特点和开发前景。
设计意图：通过多种教学手段，让学生全面了解化石能源的利用情况，丰富学生的知识储备，使学生认识到化石燃料在人类生产生活中的重要地位，同时也能关注到新能源的发展。
【环节三：化石能源利用对环境的影响】
教师活动：展示一些环境污染的图片（如酸雨侵蚀后的树木、雕像，雾霾笼罩的城市，冰川融化等），提问学生这些现象与化石燃料燃烧有什么关系，引导学生思考化石燃料燃烧对环境的危害。
结合参考文档中的内容，详细讲解化石燃料燃烧对环境的影响，包括：
煤燃烧产生二氧化硫和氮的氧化物等污染物，形成酸雨，对植物、水体、建筑物和人体健康造成损害，如展示酸雨使树木死亡、雕像受腐蚀、鱼类死亡等案例图片。
汽车使用的汽油和柴油燃烧产生一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物和烟尘等，形成雾霾，影响空气质量和人体健康，可结合雾霾天气的实际情况进行分析。
大量化石燃料燃烧释放二氧化碳，导致温室效应加剧，引发全球变暖，展示全球变暖带来的海平面上升、土地沙漠化、极端天气增多等后果的图片或视频资料，让学生直观感受其严重性。
组织学生讨论在日常生活中如何减少化石燃料燃烧对环境的影响，鼓励学生提出自己的想法和建议，如绿色出行、节约用电等。
学生活动：观察环境污染图片，思考问题，结合生活经验和所学知识，讨论化石燃料燃烧对环境的危害。
倾听教师讲解，观看案例资料，深入理解化石燃料燃烧对环境影响的具体方面和严重后果。
积极参与讨论，提出减少环境影响的措施，如步行或骑自行车上学、少用一次性用品等。
设计意图：通过图片展示和案例分析，让学生深刻认识到化石能源利用对环境的负面影响，培养学生的环保意识和社会责任感，同时通过讨论激发学生的思维，引导学生将环保理念落实到日常生活中。
【环节四：清洁能源的开发和利用】
教师活动：
展示一些清洁能源（如太阳能、风能、水能、核能、地热能、生物质能、氢气等）的图片或视频资料，介绍这些清洁能源的特点和利用现状，如太阳能无污染、可再生；风能清洁环保；水能是传统清洁能源等，强调开发和利用清洁能源的重要性。
结合参考文档中氢气的相关内容，讲解氢气作为最清洁燃料的优点（燃烧热值高、产物无污染）和目前存在的问题（大量制取和储运成本较高），以及氢气的实验室制取方法和物理化学性质。
组织学生分组讨论未来能源发展的方向，鼓励学生发挥想象力，提出自己对清洁能源开发和利用的设想，如利用太阳能制氢、提高风能和水能的利用效率等。
学生活动：
观看清洁能源的展示资料，了解各种清洁能源的优势，感受清洁能源的发展前景。
学习氢气的知识，理解其作为清洁燃料的特点和制取原理。
分组讨论未来能源发展，积极发言，分享自己的观点和创意，培养创新思维和合作精神。
设计意图：让学生了解清洁能源的种类和发展趋势，拓宽学生的视野，激发学生对新能源开发的兴趣，培养学生的创新能力和可持续发展意识。
【环节五：课堂总结】
教师活动：总结本节课的主要内容，包括化石燃料的形成、利用、对环境的影响以及清洁能源的开发和利用，强调合理利用化石燃料和开发清洁能源的重要性，引导学生树立正确的能源观和环保观。
学生活动：回顾本节课所学知识，梳理知识框架，加深对重点内容的理解和记忆。
设计意图：帮助学生系统地总结本节课的知识，强化记忆，明确学习重点，使学生对能源问题有更全面、深入的认识。
【环节六：课堂练习】
教师活动：展示一些与化石燃料和清洁能源相关的练习题，如化石燃料的成分、燃烧产物、对环境的影响，清洁能源的特点和应用等方面的选择题、填空题或简答题，让学生独立完成。
学生活动：认真阅读题目，运用所学知识进行解答，巩固课堂所学内容。
设计意图：通过练习，检验学生对知识的掌握程度，发现学生存在的问题，及时进行反馈和纠正，同时也能提高学生运用知识解决问题的能力。
【环节七：布置作业】
教师活动：布置课后作业，如让学生收集资料了解本地的能源使用情况和新能源开发项目，写一篇关于“我身边的能源利用与环境”的小短文，要求字数在300字左右；或者让学生设计一份以“节约能源，保护环境”为主题的手抄报，下节课进行展示和交流。
学生活动：记录作业要求，课后通过查阅资料、实地调查等方式完成作业，培养学生自主学习和实践能力。
设计意图：让学生将课堂知识与实际生活联系起来，加深对能源问题的认识，同时通过作业的完成过程，提高学生的资料收集能力、文字表达能力和创新设计能力，增强学生的环保意识和社会责任感。

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