资源简介

9.3 化学与能源 - 第一课时（教学设计）
课题 课时安排
核心 素养目标 化学观念：认识能源分类及化学能与热能的转化本质。 科学思维：通过对比归纳化石燃料特点，建立分类与辩证思维。 科学探究与实践：借助课堂任务探究燃料燃烧规律，提升合作探究能力。 科学态度与责任：了解化石能源危机与污染问题，树立节约能源、绿色低碳、可持续发展的科学理念与社会责任感。
重点 和难点 教学重点：掌握可再生与不可再生能源的区别，熟记煤、石油、天然气三大化石燃料的成分、性质与用途，理解化学能转化为热能的核心规律。 教学难点：深度理解化石燃料燃烧的能量转化微观本质，结合实际分析燃料充分燃烧的条件，学会辩证看待化石能源的利弊及合理利用方式。
教学过程
教学环节 教学活动 设计意图
导入新课 家用天然气做饭、汽车燃油行驶、电厂煤炭发电。提问学生：生活中这些常见活动都依靠什么提供能量？现代社会生产生活离不开能源支撑，传统能源从何而来？使用中存在哪些问题？顺势引出本节课主题，带领学生从化学视角认识常见能源、探究能源转化与合理利用的奥秘。 依托生活化场景创设问题情境，拉近化学与生活的距离，激发学生探究兴趣。通过设问引发学生思考，自然衔接新课内容，快速聚焦本节课核心学习任务。
讲授新课 板块一：认识能源——生活中的能量来源（任务一：自主认知任务） 【任务活动1：生活能源大搜集】教师布置自主学习任务，请学生结合生活经验和课前预习，独立列举生活、生产中常用的能源类型，记录在学习任务单上，限时三分钟。学生自主梳理后，随机抽取多名学生分享答案，汇总得出常见能源：煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水能、电能、核能、生物质能等。 在学生分享基础上，教师引导学生对搜集的能源进行初步分类，抛出核心问题：我们列举的这些能源，获取方式、存在形式是否相同？能否按照一定标准进行划分？随后组织学生以四人小组为单位，结合教材文本内容，讨论能源的科学分类标准，完成小组探究任务。 【小组探究总结】学生通过研读教材、小组讨论，总结出能源的两大核心分类方式。第一种按照是否可再生分类，分为可再生能源和不可再生能源。可再生能源是指在短时间内可以不断再生、持续获取的能源，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能等；不可再生能源是指经过漫长地质年代形成，短期内无法再生，消耗后会逐渐枯竭的能源，核心代表为煤、石油、天然气三大化石燃料。第二种按照开发利用时间分类，分为常规能源和新能源，常规能源以化石燃料为主，新能源是近些年开发利用的新型清洁能源。 教师针对学生总结内容进行精准点拨，纠正认知误区，明确本节课第一核心知识点：化石燃料是目前人类使用最广泛的常规不可再生能源，是现代社会的主要能量来源，本节课将重点探究三大化石燃料的相关知识。同时引导学生完成任务单填空，夯实能源分类基础知识点，区分易混淆能源类型，明确电能属于二次能源，无法直接从自然界获取，由其他能源转化而来。 板块二：三大化石燃料的成分、性质与用途（任务二：合作探究任务） 【任务活动2：化石燃料深度探究】教师明确小组合作探究任务：结合教材图文内容、配套科普素材，从形成原因、主要成分、物质类别、主要性质、生活生产用途五个维度，对比探究煤、石油、天然气三种化石燃料的差异与共性，小组合作完成对比表格梳理。各小组分工协作，两人负责查阅教材文本，两人负责整理归纳，全员参与讨论补充。 小组探究结束后，各小组依次展示探究成果，教师逐一点评、补充拓展，系统梳理三大化石燃料的核心知识。首先讲解煤炭，煤炭是远古植物遗体经过亿万年复杂的地质变化形成的混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、硫、氧、氮等元素。煤炭质地坚硬，燃烧时能释放大量热量，是工业发电、冶金、供暖的主要燃料，同时煤炭经过干馏等化学加工，还能得到焦炭、煤焦油、煤气等重要化工原料，兼具燃料价值和化工价值。 其次讲解石油，石油是远古海洋生物遗体沉积、经过漫长地质作用形成的粘稠液态混合物，主要含碳、氢两种元素，少量含有硫、氮等杂质。石油本身不能直接充分利用，通过分馏的物理变化，利用各组分沸点不同，可分离出汽油、柴油、煤油、润滑油等产品，广泛应用于汽车、飞机、船舶等交通工具，是交通运输行业的核心能源，同时也是重要的化工原料，被称为“工业的血液”。 最后讲解天然气，天然气是埋藏在地下的气态化石燃料，主要成分是甲烷（CH ），属于最简单的有机化合物，是纯净物与混合物结合的体系，核心可燃成分为甲烷。天然气无色无味、密度比空气小、难溶于水，燃烧时火焰明亮、热值高、污染小，是相对清洁的化石能源，广泛用于家庭炊事、城市供暖，同时也是工业生产的重要燃料和化工原料。 【任务拓展探究】教师提出思辨问题：同为化石燃料，为什么天然气是相对清洁的能源？请学生结合三者成分差异小组讨论。学生通过对比发现，煤炭、石油含硫、氮杂质较多，燃烧易产生污染物，而天然气主要成分为甲烷，杂质少，充分燃烧只生成二氧化碳和水，污染物排放极少，因此清洁性更优。教师借此渗透绿色能源的初步理念。 板块三：化学反应中的能量转化（任务三：实验思辨任务） 【任务活动3：能量变化探究】教师引导学生回顾旧知：之前学习的燃烧反应，都会释放大量热量，这说明化学反应伴随能量变化。随即布置探究任务：是不是所有化学反应都放热？化学反应中的能量如何转化？结合教材实验案例和生活现象，自主探究化学反应的能量变化形式。 教师展示两组典型化学反应实例，第一组为镁条与稀盐酸反应，学生观察实验现象，发现反应过程中产生大量气泡，试管外壁发烫，直观感知反应放热；第二组为氢氧化钡与氯化铵固体混合反应，搅拌后观察到固体溶解，烧杯外壁冰凉，感知反应吸热。通过对比实验，学生清晰得出结论：化学反应伴随能量变化，主要以热量形式体现，分为放热反应和吸热反应。 教师深度拆解核心知识点：化石燃料的燃烧属于典型的放热反应，其本质是化学能转化为热能。燃料内部储存的化学能，在燃烧的化学反应中释放出来，转化为可供人类利用的热能，这也是化石燃料能够作为能源的核心原理。同时拓展延伸，化学能不仅可以转化为热能，还能转化为电能、光能等，为下节课化学电池知识做好铺垫。 结合生活实际布置思考任务：生活中我们利用燃料燃烧放热的例子有哪些？学生结合生活作答，做饭、取暖、发电、烧制陶瓷、冶炼金属等，教师顺势总结：人类生产生活所需的大部分能量，都来自化学反应释放的能量，化学能的转化是人类利用能源的核心方式，凸显化学学科在能源利用中的核心价值。 板块四：燃料充分燃烧的条件与应用（任务四：深度分析任务） 【任务活动4：燃烧效率探究】教师创设问题情境：同样的煤炭，充分燃烧和不充分燃烧，释放的热量、产生的物质完全不同，不充分燃烧不仅浪费燃料，还会产生黑烟、一氧化碳等有害物质，污染空气、危害人体健康。请学生结合燃烧条件，小组探究：如何让燃料充分燃烧？燃料充分燃烧需要满足哪些条件？ 学生小组讨论、结合教材内容归纳总结，得出燃料充分燃烧的两大核心条件。第一，燃烧时要有充足的氧气（空气），氧气不足会导致燃料燃烧不充分，产生一氧化碳、炭黑等污染物，降低燃烧热值；第二，燃料与空气要有足够大的接触面积，块状燃料燃烧接触面积小，燃烧缓慢且不充分，粉碎、架空燃料可增大接触面积，提升燃烧效率。 教师结合生活实例深化讲解，对应两大条件列举应用案例。为保证充足氧气，家用燃气灶、煤炉都设计了通风口，定期清理通风口堵塞物，保障空气流通；为增大接触面积，工业上将煤炭粉碎为煤粉、生活中将木柴架空燃烧，都是利用充分燃烧原理，提高能源利用率。同时对比分析燃料不充分燃烧的危害，一是浪费不可再生的化石能源，加剧能源短缺；二是产生有毒有害气体和烟尘，造成空气污染，引发环境问题。 【课堂思辨任务】教师提出开放性问题：结合化石燃料不可再生、燃烧易污染环境的特点，我们在生活中应该如何合理利用化石能源？学生自由发言，总结出节约用气、合理使用燃油设备、改善燃烧条件、提高能源利用率、减少浪费等合理做法，将知识与生活践行结合，落实素养目标。 板块五：化石能源的利弊与能源发展趋势（任务五：总结升华任务） 【任务活动5：辩证评价探究】教师布置总结任务，请学生结合本节课所学知识，全面辩证分析化石燃料作为核心能源的优势与弊端，小组汇总后进行全班分享。各小组从能源价值、环境影响、资源现状三个维度展开分析，全面梳理知识点。 化石燃料的优势：储量相对集中、开采利用技术成熟、热值高、使用便捷，能够满足大规模生产生活的能源需求，是目前全球应用最广泛、性价比最高的能源，支撑着工业、交通、民生等各个领域的发展，无可替代。 化石燃料的弊端：其一，属于不可再生能源，过度开采消耗会导致资源枯竭，引发全球能源危机；其二，化石燃料中含硫、氮等杂质，燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物，引发酸雨、雾霾、温室效应等环境问题，破坏生态环境、危害人体健康；其三，燃料不充分燃烧产生的一氧化碳，会造成人体中毒，存在安全隐患。 教师基于学生总结进行升华，明确能源发展的核心趋势：现阶段人类仍依赖化石燃料，但必须坚持合理开发、高效利用、节能减排的原则，同时大力开发太阳能、风能、氢能等清洁新能源，逐步优化能源结构，实现能源的可持续利用，贴合绿色低碳的发展理念。 本节课严格依据科粤版九年级下册新教材《9.3 化学与能源》第一课时编排内容，以“任务驱动、学生主体、探究为主”为核心，设置递进式课堂任务活动，全程围绕认识能源、化石燃料的利用、化学反应中的能量变化、化石能源的利弊与合理利用四大核心板块展开教学，摒弃传统灌输式教学，让学生在自主探究、小组合作、思辨总结中掌握知识、提升能力。
板书设计 9.3 化学与能源（第一课时） 一、能源分类 1. 按可再生性：可再生能源（太阳能、风能）、不可再生能源（化石燃料） 2. 按开发类型：常规能源（化石燃料）、新能源（氢能、核能等） 二、三大化石燃料（不可再生、混合物） 1. 煤：主要含C，工业燃料、化工原料 2. 石油：主要含C、H，分馏得汽油、柴油，“工业血液” 3. 天然气：主要成分CH ，清洁化石能源，可燃、热值高 三、化学反应的能量变化 1. 放热反应：燃料燃烧（化学能→热能） 2. 吸热反应：部分化合、分解反应 四、燃料充分燃烧条件 1. 充足的空气（氧气） 2. 燃料与空气有足够大接触面积 五、能源发展理念 合理利用化石能源，节能减排，开发绿色新能源
作业布置 完成分层作业
教学反思

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