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文本内容:
2019-2020年高中物理
10.6能源和可持续发展教案新人教版选修3-3
一、教学目标
1、理解能量耗散和品质降低的概念
2、理解能源的利用实际上是能量的转化和转移过程
3、了解常规能源的使用带来的环境污染
4、了解开发新能源的方法和意义
二、教学重点与难点重点理解能源的概念和能源的使用与环境污染的关系.难点能源的开发和利用与环境的关系.
三、教学方法与建议小组讨论、理论联系实际
四、学情分析能源与环境是社会关注的两个问题通过本节的学习,应使学生理解这两个社会问题产生的原因,深入理解热力学第一定律和热力学第二定律使学生理解开发利用清洁能源的价值,让学生提高科学观念,提高社会责任感对于能源方面的许多知识,学生还是比较熟悉的,为了使本节课不成为一节对过去知识的复习课,为了完成对学生知识和观念的双重提升,可以在课前布置学生查找资料,促进学生的主动学习
五、教学过程
1、能量耗散和品质降低
(1)“思考与讨论”引导学生完成课本P68的“思考与讨论”,体会自然界的一切变化,人类社会的所有活动,都伴随着能量的转移和转化[问题]我们知道自然界中的能量是守恒的但为什么还经常说要节约能源和合理开发和利用能源呢?通过学生的回答,得出以下概念
(2)能量耗散系统的内能流散到周围环境中,没有办法把这些内能收集起来加以利用,这种现象叫做能量耗散
(3)品质降低能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低能量在利用过程中,总是由高品质的能量最终转化为低品质的内能结论虽然能量不会减少但能源会越来越少,所以要节约能源
2、能源与人类社会发展能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品.是国民经济运动的物质基础.它与材料、信息构成现代社会的三大支柱能源科技的每一次突破,都带来了生产力的巨大飞跃和社会的进步远古时代火的使用使人们脱离了茹毛饮血的时代18世纪末蒸汽机的发明和完善带动了第一次产业革命和资本主义社会的成长内燃机的发展推动了19世纪末、20世纪初开始的机械化和电气化进程20世纪中叶蒸汽轮机和燃气轮机的发展为大规模发电和航空事业奠定了基础
3、能源与环境
(1)能源能源是指能够提供可利用能量的物质,它是现代社会生活的重要物质基础
(2)常规能源指已被广泛应用的能源,如煤、石油、天然气、水力等
(3)能源危机与环境污染近一百年,地球人口由16亿增加到目前的50亿,净增了2倍多,而能源消耗据统计却增加了16倍按目前的消耗量,专家预测石油、天然气最多只能维持半个世纪,煤炭尚可维持一二百年能源利用的过程也直接污染着地球环境
①温室效应化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳,使大气中二氧化碳的含量大量增高,导致“温室效应”,造成地面温度上升,两极的冰雪融化,海平面上升,淹没沿海地区等不良影响
②酸雨污染排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水,使其形成酸雨,酸雨进入地表、江河,破坏土壤,影响农作物生长,使生物死亡,破坏生态平衡同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等,还直接危害人类健康
③臭氧层的破坏臭氧层的存在对吸收紫外线方面起着举足轻重的作用,一旦臭氧层遭到破坏,对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上,会提高皮肤癌和白内障的发病率,也会影响我们的免疫系统同时对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害
4、新能源的开发常规能源的短缺和利用常规能源带来的环境污染,使得新能源的开发成为当务之急
(1)新能源指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源,如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等
(2)无穷无尽的太阳能太阳以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供地球最清洁的能源能
①数量巨大太阳辐射功率为
3.9×1026瓦能到达地球表面的太阳能每年约为
1.3×1010吨标准煤,是目前全世界所消耗的各种能量总和的1×104倍
②时间长久根据天文学的研究结果,可知太阳系已存在大约5×109年左右,估计尚可继续维持大约1010年之久
③清洁安全太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称,它不仅毫无污染,也毫无危险
(3)永葆青春的风能风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀,而引起的空气流动所产生的能量整个地球接受到的太阳能辐射能约有
0.2%被转换成风能,全球的风能总量估计有
1.6×1022J这是一个巨大的潜在的能源宝库,如果1%被利用,即可满足人类对能量的全部需求
(4)丰富干净的海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等,它们不仅可以再生,还具有不污染环境的优点据科学家估计,世界海洋能源总量为40多万亿千瓦,这些能量超过目前世界能源消费的一万倍,如果开发出其中一小部分,即可满足人类对能源的全部需求
(5)深藏不露的地热能地球本身是一个巨大的天然储热库地热能指地球内部可释出来的热量据估计,从地球内部每年传到地球表面的热量,相当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量
(6)未来能源的希望——核能在当前开发和利用的新能源中,核能尤其重要核能包括裂变能和聚变能,其中受控热核聚变的原料氘和氚可取自海洋,足够人类使用几十亿年,是取之不尽的能源[例题]某地的平均风速为5m/s,已知空气密度是
1.2kg/m3,有一风车,它的车叶转动时可形成半径为12m的圆面,如果这个风车能将此圆内10%的气流的动能转变为电能,则该风车带动的发电机功率是多大?解析首先可以求出在时间t内作用于风车的气流质量为m=лr2υtρ,这些气流的动能为mυ2;转变的电能为,故风车带动发电机发电的功率为代入数据以后得P=
3.4kW
6、课堂小结师生共同总结本节课的内容
7、课后作业完成课本P71-72“问题与练习”,第
2、3题书面作业。