第4节 能源与可持续发展
【学习任务分析】
本节第一部分“能量的转化和转移的方向性”，从生活实际出发，让学生了解”自然界中热传导过程和能量转化、转移的是有一定方向的”，让学生知道热力学第二定律，接着引入热机效率问题，在这部分教学中，应使学生体会科学家不畏艰辛的探索精神，结合实例理解为什么热机具有效率，怎样提高热机效率。体会物理学与技术发展的互动关系。
第二部分“能源开发与可持续发展”，要让学生了解能源对人类文明的意义和有能源带来的环境问题，引入可持续发展的概念。让学生认识节约能源，开发新能源与可持续发展的关系，可以让学生通过查阅相关材料，提出自己的见解。思考怎样探索和使用未来的理想能源
通过本节的学习，第一要求学生了解我国和世界的能源状况，我国发展能源的方针和对策。第二要求学生要关心科学发展前沿，具有可持续发展的意识，树立科学的世界观，有将科学服务于人类的使命感与责任感
【学习者分析】
学校处于市区中心，大部分学生家庭情况优越，对于能源的地认识不足，特别是对如何节约能源以及能源对环境的危害认识不够深刻。
长期以来，教育教学过程中师生地位平等，以人为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。
本节课为物理规律与实际生活的结合课程，重点为物理规律与实际问题的辩证关系，课堂教学要大量引用其他相关学科的知识，比如地里，历史等，要求学生课前预习。
探究式教学重视的是探究的过程和方法而不是结论，探究过程是产生创造思维的温床，过于重视结果可能会导致丧失探究热情，扼杀学生探究的欲望。
【教学目标】
1.知识与技能
（１）了解什么是常规能源，什么是新型能源
（２）知道能量转化的效率
（３）知道能量转化和转移的方向性以及第二类永动机不可能实现
（４）通过能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性
（５）了解能源与人类生存和社会发展的关系，使学生认识能源的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义
2.过程与方法
（１）通过指导学生分析事例，培养学生分析问题和理论联系实际的能力
（２）通过指导学生阅读教材，培养学生的自学能力
3.情感、态度与价值观
（１）了解大量的能源消耗带来的全球性环境问题
（２）提高学生的节能、环保意识
【重点难点】
重点： （１）能量转化的效率及方向性
（２）可持续发展的重要性
难点：自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性
【教学资源】
实物投影、幻灯片，多媒体教学设备，影片
【设计思想】
本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。总体教学布局如下表：
【教学过程】
教师活动
学生活动
点评
（一）新课引入
前面我们学习了能量转化与守恒定律，我们知道能量不会“无中生有”地产生，那么汽车行驶所需要的能量是从何而来？有多少有用？又流向何方呢？
答：来自汽缸内汽油燃烧所释放的能量
自然地提出问题并可复习能的转化和转移
（二）深入研究
一．研究能量的转化效率
１．轿车的能量流向
应到学生读汽车流向图（幻灯片）
通过计算回答问题
［问题１］：轿车行驶时，做有用功的能量占燃料能量的比例是多少？
［问题２］：排气管和散热片中散失的能量占多大比例？
总结：研究机器的实际能量利用率，具有重要的经济和社会意义
２．能量的转化效率
（为了衡量机器能将多少输入能量转化为有用的能量，提出了“能量转化效率”），它是转化为有用功的能量跟输入能量的比值
有用的能量
能量的转化效率＝——————
输入的能量
二．能量转化和转移的方向性
１．实验演示，观察现象
（１）逐渐降低的秋千
（２）手融化冰块
提出问题
（１）秋千慢慢降低说明什么？
（２）冰能自动融化吗？这说明什么？
（３）秋千降低后能自动恢复原状吗？
（４）要实现以上现象应该如何办？
总结：与热现象有关的能量转化过程是具有方向性的，或者说，能量转化和转移的不可逆性
２．案例分析：第二类永动机的不可能性
三．能源的开发与可持续发展
指导学生阅读课本使学生了解常规能源、新型能源。同时使学生明确社会的发展对能源的需求，以及能源的消耗所带来的一系列问题（课前布置）
我国能源分布情况，能源现状
能源的开发和利用所带来的问题是什么？
能源使用应注意什么？
加强环保教育，让天更蓝、水更清、地更绿
学生计算
分析可知，燃料的能量在转化和转移的过程中，处处被分流克扣，真正用于做有用功的能量竟然不到输入能量的13％
讨论回答课本问题：
１．图４—20所示，轿车的能量转化效率
２．打桩机的案例分析计算
３．通过课后查资料和观察，分析讨论人对食物的能量转化效率
４．提高机器设备的能量转化效率有什么经济和社会意义
学生观察讨论回答问题
（１）热能够自动地从高温的手向冰块传输
（２）热不能从低温物体自发地向高温物体传输
（３）要实现能量转化沿反方向进行，则必须做功
阅读课本，举例说明自然界能量转化过程的方向性
如；冰箱制冷、瀑布中水的机械能转化、喷出的香槟酒、松弛后的发条等
学生交流：自然现象的变化也具有类似的不可逆性，例如沙漠化的土地不会自发地再变为绿洲。因此人类不仅要珍惜能源和资源，还要自觉地保护自然
学生回答：
能源种类：煤、石油、天然气、水能、核能、风能
我国能源特点：总量丰富、人物贫乏；分布不均，耗能量大；污染严重、效率低下
检查调查结果：（学生课调查情况）
石油 可开采的只有135亿吨，已探明60亿吨，已开采36亿吨，资源余地不大
天燃气 可开采9万亿方，已探明2亿方，但分布在边远地区，开发不大，只开采5000亿方
煤 可开采1153亿吨，开采情况不乐观
水电资源开发不足（总量居世界第一）
核电发展缓慢 太阳能、风能、海洋能、地热能和生物质能、氢能等新能源开发利用分数，规模小
电荒、油荒、煤荒等等
学生讨论举例
环境污染
温室效应 （影片片断《后天》）
酸雨
氮氧化物破坏臭氧层
铅化合物污染
厄尔尼诺
学生活动
如何解决环境污染问题（以分组的形式，各组分别发言） 总结：
1、节约利用能源 水，电（要求学生从我做起） 2、发展技术，提高能源的转化效率和防止各种废弃物的污染 3、开发利用新能源
能源的可持续发展：
学生讨论
改变能源结构，提高能源利用效率，开发和推广清洁能源，减少环境污染。
开发使用新能源，减少对矿产能源的使用。
注重对各种节能新技术的开发和利用。
培养学生分析问题、解决问题的能力
提高学生学习兴趣，引导学生主动学习、主动参与
拓宽思路和视野，形成学以致用的观念
使学生认识我过的能源现状,对我国能源的浪费和来源有焦虑感。
学生认识到不合理开发和利用对人类生存环境造成的危害
使学生认识到能源开发和的合理利用与环境保护对可持续发展的重要意义，培养科学的发展观
（三）思考题
（１）阅读课文的信息窗思考讨论
（２）课后的讨论与交流
讨论后，学生交流发言
引导学生参与对实际问题分析，以培养学生的社会意识和社会责任感
（四）布置作业
课本“作业”
【教学媒体的运用】
多媒体设备：
播放影片资料，给学生直观的印象，使其对能量的转移有一个直观地认识对能源危机给世界格局带来的影响，和对世界环境的危害有更为直观地认识和深刻的体会。
幻灯片设备：
使学生有大量的图片资料里面更为深刻的体会出能源对于人类生存的意思， 能够深刻认识到能源对于人类带来的影响，使他们认识到能源的可持续发展的可行性和方法，在自己的生活中，由自己做起，保护环境，节约使用。不浪费。
【形成性评价】
通过本节课程的学习，学生应该了解能量转化和转移的方向，能够举例说明，能够理解并应用热力学定律分析解决问题；能够举例说明现在社会使用的能源的种类，能够大致说明能源危机的内容，能够对环境污染有明确的定义和深刻的理解，了解可持续发展的含义和意义，能由自己做起，节约资源，保护环境
【教学后记】
1、教学有法而无定法。时代在变，观念在变，学生的思维在变，对教师的教学设计，能因学生的变化而变化，是其应该具有的特征。
2、教育是事业，教育是创新，教育是艺术。
3、探究式教学是物理规律教学的最好的教学模式，但它不是物理教学的唯一模式，只有在实践中证明采用探究式教学最能体现新的课程标准和教学理念的地方采用才是最合理的选择。
4、教学围绕问题展开，但不是教师提出一个漫无边际的问题，学生无尽的思考并随意回答所构成的“菜场式”课堂，需要教师的引导，需要学生的参与，主要要呈现探究的要素，体现探究的过程和方法。
5、对不同的学生，设问要做到“起点定方向，落点定区域”。
6、在课堂探究的过程中，教师要尽可能预见可能出现的问题，课堂上遇到无法解决的问题，课后要查阅资料，请教别人，明确认识后，告诉学生，教师也要保持学习的习惯。
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