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18.5 《能源与可持续发展》
课题 18.5能源与可持续发展 课型 新授课
本课题课时数：1 本课时为第1课时
教学目标 （一）知识与技能1．了解能量在转化和转移过程中效率的概念，并会计算；2．了解能源消耗对环境的影响以及能源的利用和环境保护的关系；3．了解我国的能源状况，认识到可持续发展的重要性； （二）过程和方法1．通过与机械效率的类比，找出并学会计算能量转化效率； 2．通过多媒体以及讨论和辩论，体会当今能源过度消耗对环境的影响，认识到可持续发展的重要性。（三）情感·态度·价值观1．在学习计算能量转化效率过程中，锻炼其物理分析能力；2．通过多媒体以及辩论和讨论，形成学生节能环保的良好意识；
重点难点 教学重点：1．了解能量转化效率，并学会计算；2．了解可持续发展的重要性，形成节能环保的意识。教学难点：对效率的认识。
教学方法 归纳、类比提问法、讨论法、直观法
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
新课引入 今天我们来学习一下初中物理的最后一课，能源与可持续发展。课堂教学能量转化效率一说到效率，学生们能想的起来我们曾经学过一个名字与之非常类似的物理量吗？机械效率的计算公式是什么？请利用机械效率的计算公式，解决下面的例题：【例1】工人利用图所示的滑轮组将重400N的物体向上匀速提起2m，所用拉力为250N，该滑轮组的机械效率是多少？过渡：机械效率是有用功占总功的比值，那么能量转化效率肯定也是什么能量占什么能量的比值了？那我们以白炽灯为例，看看其能量转化情况如何。 （1）白炽灯工作时的能量转化情况： 其中对我们有用的是什么能量？消耗的总能量又是什么？若100J的电能全转化为了100J的那我们说白炽灯能量转化效率为100%，而现在却只转化出来了10J的光能和90J的内能。所以这盏白炽灯的转化效率应该是：白炽灯的效率=输出的有用的光能÷输入的总的电能×100%请同学们计算一下白炽灯的效率尝试计算小轿车的能量转化效率小轿车的能量如何转化？其中有用的部分是那些？总的能量有是哪些？所以你觉得小轿车的效率该如何计算？效率＝输出的有用的动能÷输入的总的化学能×100%归纳：效率＝输出的有用能量÷输入的总能量×100%请根据效率计算公式，尝试将例2计算出来：【例2】三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年平均发电量约为8.5×1010kW·h，据专家介绍，三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×1010kg标准煤的火力发电站的年发电量，这些电能能将送往华东、华中等地区，所以人们常说“三峡可以照亮半个中国”。（1）已知标准煤的热值是2.9×107J/kg，则5×1010kg标准煤完全燃烧后，将放出多少热量？（2）向大气中排放过量的二氧化碳等气体是造成“温室效应”的主要原因．三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳1.2×1011kg，在通常情况下，已知二氧化碳气体的密度为1.98kg/m3，则这些二氧化碳气体在通常情况下的体积约为多少？（3）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧后所产生的热量为Q，根据上述资料，试估算火力发电站的效率．【过渡】我们可以发现火力发电站的效率仅仅只有21%，可见火力发电站在使用化石能源时有一大部分是浪费掉了，那么我们再来看看其他的能源利用率。2、能源危机（1）各种能源效率蒸汽机6%~15%汽油机20%~30%柴油机30%~45%喷气发动机50%~60%发展中国家20%~30%工业发达国家40%~50%根据表格你能发现什么？ 能源的利用效率这么低，有那么多的能源能被我们浪费吗？并没有！各种化石能源开采的年限以化石燃料为例，煤炭还能供我们开采226年，石油还能开采40年，天然气还能开采64年。我们地球上的能源已经枯竭！（3）环境污染与生态破坏 观看雾霾、温室效应、酸雨等图片，你能发现过度开采利用化石能源所带来的后果吗？与此同时，人类大量开采利用能源，还造成了环境污染，生态破坏等严重的后果！归纳：我国目前的能源结构面临着两个严峻的问题：是化石燃料的蕴藏量有限，社会对能源的大量需求导致能源资源的枯竭。二、是大量化石燃料的生产和消费导致严重的环境污染和生态破坏。【过渡】我们现在面临着这么严重的问题，那我们有办法能解决他们吗？可持续发展阅读书本99页，回答下列问题：a、什么是可持续发展？b、我国实现可持续发展的当务之急是什么？辩论赛：为了解决我国的能源危机，你认为应该侧重开发新能源还是应该侧重节约能源？课堂小结1、效率＝输出的有用能量÷输入的总能量×100%2、我国目前的能源结构面临着两个严峻的问题：是化石燃料的蕴藏量有限，社会对能源的大量需求导致能源资源的枯竭。二、是大量化石燃料的生产和消费导致严重的环境污染和生态破坏。3、可持续发展保护地球互相讨论，请你说说你在平时生活中如何做到可持续发展？结束语：请大家保护好我们的地球母亲，毕竟，地球只有一个！ 机械效率机械效率=有用功÷总功×100%解：W有=Gh =400N×2m = 800JW总=FS =250N×2m×2 =1000Jη= W有/W总 =800J/1000J=80% 白炽灯将电能转化为光能和内能对我们来说有用的是光能，消耗的总能量是电能。η=E光/W电 =10J/100J×100% =10%小轿车将化学能转化为动能和内能声能等，其中有用的是动能。η=W动/W化学能 =300J/2000J×100% =15%解：（1）Q放=mq=5×1010kg×2.9×107J/kg=1.45×1018JV=m/ρ=1.2×1011kg÷1.98kg/m3=6.06×1010m3W电 =8.5×1010kW·h=8.5×1010×3.6×106J=3.06×1017Jη=W点/Q放 =（3.06×1017J）÷（1.45×1018J）×100% =21%通过这两张表格，我们能发现这些效率都是非常的低，都会使一大部分的能源被我们浪费掉而并不是能有效的利用起来。过度使用化石能源，不完全燃烧产生的颗粒物造成大气污染，硫氧化物造成酸雨，二氧化碳造成温室效应，都是非常严重的后果a所谓可持续发展，就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。b我国实现可持续发展的当务之急是:①依靠科技进步改变能源结构,②开发和推广清洁的可再生能源,③提高能源的利用率,④减小环境污染. 通过讨论，得出类似于随手关灯的答案。 开篇点题，直接进入本节新课内容。引出机械效率，复习相关内容，并接下来讲授能量转化效率做铺垫。逐渐渗透“效率=有用的/总的”这一概念。尝试根据自己推论出的结论来计算白炽灯的能量转化效率尝试用类似的方法解决小轿车的效率问题。归纳得到能量转化效率计算公式。利用能量转化效率公式计算，学以致用。同时在计算效率的时候，体会火力发电站的效率之低，了解到我国对能源利用率不高的这一事实，从而将课堂教学引到能源危机上面去。从能量转化效率很自然的过渡到能源危机。通过表格数据体会我们对能源的利用率极低这一事实。通过具体的开采年限数据，让同学们切身体会到能源已经枯竭，我们必须要采取措施加以整治！不然，我们的后代将无能源可用！体会过度使用能源所造成的后果，意识到我们面临的严峻能源问题。提前让学生准备好辩论的材料，在材料的搜集中了解到可持续发展的当务之急，了解到节约能源和可发新能源的重要性。同时开展辩论赛，锻炼学生的口头表达能力，培养学生的综合素质。通过讨论，发现可持续发展并不是国家政府才能操作的事情，而是每一个人在生活中就能做的事情，激发学生的环保意识，保护唯一的地球！
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