能源和可持续发展教案(人教版选修3-3)
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资料简介
第六节 能源和可持续发展 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。‎

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