人教物理能源与可持续发展单元

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第十七章 能源与可持续发展 第1、2、3节 能源、核能和太阳能 ‎ ‎ 学习目标：‎ ‎1．知道哪些是一次能源、二次能源；了解什么是不可再生能源、可再生能源。‎ ‎2.了解核能、裂变、聚变、链式反应及核污染的有关知识。‎ ‎3．知道太阳能的由来及特点，了解太阳能的利用方式。‎ 学习重点：理解什么是不可再生能源、可再生能源，树立节能意识。‎ 学习难点；核能的利用及太阳能的产生。‎ 学习过程：‎ 一、走进课堂 前苏联建设的切尔诺贝利核电站（今在乌克兰境内）的一个反应堆于1982年发生严重事故，造成核泄漏。切尔诺贝利市民已全部迁移，该市已成为一座空城，该核电站于2001年全部关闭。核电站是利用何能发电？核泄漏为何给环境造成如此巨大的影响？‎ 二、探究历程 ‎（一）能源家族 阅读教材第148-149页内容并完成下列问题。‎ ‎1.我们平常用的煤、石油、天然气，是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，称为 能源。‎ ‎2.根据是否直接获得，分为 能源和 能源。根据是否在短期内获得补充，又可分为 能源和 能源。‎ ‎3.讨论交流：人类开发化石能源给生态环境带来哪些影响？如何节约利用这些能源？‎ 练习1.我市规划在攸县建造一座火力发电厂，以充分利用当地丰富的煤炭资源。火力发电所需要的煤不是（ ）‎ ‎ A．化石能源 B．一次能源 C．可再生能源 D．不可再生能源 练习2. 能源危机是人类社会面临的一个重大问题。有的能源消耗完了以后，不可能在短期内从自然界得到补充，我们称此类能源为“不可再生能源”。下列各种能源中属于“不可再生能源”的是（ ）‎ ‎ A．太阳能 B．水能 C．风能 D．化石能源 ‎（二）核能 结合教材151-152页内容，完成下列问题。‎ ‎1. 核能是指：原子核 或 ，释放出惊人的能量。‎ 释放核能的两条途径是:__________、__________。‎ ‎2.核电站的核反应堆中发生的链式反应是______的链式反应，而原子弹爆炸是 ____的链式反应，一瞬间发生原子核裂变释放极大的能量。‎ 练习3.如图所示为核电站发电流程图。下列说法正确的是( )‎ ‎ A．核能是不可再生能源 ‎ B．蒸汽轮机的效率总是小于1 ‎ ‎ C．蒸汽轮机将核能转化为机械能 ‎ D．发电机将机械能转化为电能 ‎（三）太阳能 阅读课本154-156页的内容，完成下列问题。‎ ‎1.在太阳内部， 在超高温下发生聚变，释放出巨大 。大部分太阳能以 ‎ 和 形式向四周辐射开去。‎ ‎2.目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用 ，另一种是用 ‎ ‎ 。‎ ‎3.结合图17.3-4想想议议：‎ 地球上的能量是怎样转化和守恒的？‎ 练习4.新能源的开发和应用是人类社会的当务之急。核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆中发生的是核 ；我们今天所用大部分能量都来源于 能。‎ 练习5.人们常说，太阳是人类的“能源之母”，从能源能否可以在短期内从自然界中得到补充角度看，太阳能属于 能源（选续“可再生”或“不可再生”）；在石油、天然气、煤、核能中，不是间接来自太阳能的是 。‎ 三、拓展性阅读：‎ 太阳能的利用 常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源 和可再生能源技术发展的支持。近几年，国际光伏发电迅猛发展。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23.4％；1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划"，美国计划到2010年安装1000～3000MW太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。印度计划1998－2002年太阳电池总产量为150MW，其中2002年为50MW。 ‎ 核能的利用 ‎ 1951年美国首次在爱达荷国家反应堆试验中心进行了核反应堆发电的尝试，发出了100千瓦的核能电力，为人类和平利用核能迈出了第一步．此后不久，1954年6月，‎ 原苏联在莫斯科近郊粤布宁斯克建成了世界上第一座向工业电网送电的核电站，但功率只有5000kW．1961年7月，美国建成了第一座商用核电站——杨基核电站．该核电站功率近300MW，发电成本降至9.2美厘／度，显示出核电站强大生命力。今天，一些经济发达的国家．由于经济的高速发展与能源洪应的矛盾日趋突出，同时，传统的能源工业造成的环境污染及温室效应严重威胁人类生存环境，因此，不仅缺乏常规能源的国家如法国、日本、意大利等发展核电站，而且常规能源煤、石油、水电等非常丰富的国家如美国、加拿大等也在大力发展核电站．截止1995年全世界运转的核电站总数达438座．其中美国运转的核电站总数达109座，核发电量创下6730亿千瓦小时的最高记录，在美国电力生产中核电比例达22．5%．法国核发电量比前年增长4.9%，达3580亿千瓦小时，运行中的56座核电站发电量占全国总发电量76%，而且去年出口核电达700亿千瓦小时．核电已成为法国第六大出口产品．日本，由于其常规能源资源短缺，对核电的开发大为重视，目前运转中的51座核电站，供应全国28%的电力总需求，而且日本有关部门计划到2000年将核电量提高33%。‎ 思考：‎ 你知道太阳能和核能还有哪些应用？你能设想一下它们的应用前景吗？‎ 四、课堂小结 ‎1.本节课我的收获：‎ ‎(1).能源的分类：按转化条件分为 能源和 能源；按能源的利用状况可分为 能源和 能源；按能源的性质分为 能源和 能源。‎ ‎(2).原子由 、 、 三种粒子组成。获得核能的方式 、 。‎ ‎(3).太阳是个巨大的“核能火炉”，其能量来自 ，太阳能的特点是 。‎ ‎2.我还有的疑惑：‎ 五、达标检测 ‎1. 核电站是利用 发电，它的核心设备是 。该设备内的铀产生的裂变会不断的自行继续下去，这种现象叫做 反应，而且这种反应是 控制的（选填“可以”或“不可以”）‎ ‎2.右图是北京奥运主场馆“鸟巢”，采用绿色能源——太阳能光伏发电系统为整个场馆提供电力，是当今世界上最大的环保型体育场。白天，太阳能转化为电能，除供正常使用外，将多余的能量储存在蓄电池内供夜晚使用。请完成下面的方框图，使其正确反映这个过程中能量发生转化的情况。‎ 太阳能 电能 光能 ‎ ‎ ‎3. 关于能源的说法，正确的是（     ）‎ A．化石能源是不可再生能源 B．核能是可再生能源 C．一次能源中只有石油，煤和天然气 D．二次能源中只有电能和核能 ‎4. 下列属于不可再生能源的是（     ）‎ ‎①石油     ②太阳能     ③天然气     ④生物质能 A．①② B．②③ C．③④ D．①③‎ ‎5. 下列说法正确的是（ ） ‎ A.太阳能是我们今天所使用的大部分能量的源泉 ‎ B.化石燃料中所含的化学能是由太阳能转化而来的 ‎ C.太阳释放的能量几乎全部被地球吸收 ‎ D.今天，我们开采化石燃料来获取能量，实际上是开采上亿年前地球所吸收的太阳能 ‎ ‎6. 从核能到电能，下列能量转化过程中正确的途径是（ ） ‎ A.核能→内能→电能 B.核能→内能→机械能→电能 ‎ C.核能→机械能→内能→电能 D.核能→电能 ‎ ‎7．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子如图所示。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是( )‎ ‎ A．太阳能→电能→机械能 ‎ ‎ B．太阳能→机械能→电能 ‎ C．电能→太阳能→机械能 ‎ ‎ D．机械能→太阳能→电能 ‎8. 关于太阳能电池，下列说法中错误的是（ ）‎ A.太阳能电池使用寿命长，不需燃料 B.太阳能电池产生的电压低 C.太阳能电池使用方便，效率低 D.太阳能电池的成本低 六、课下作业 第4、5节 能源革命与可持续发展 ‎ ‎ 学习目标：‎ ‎1．能说出人类进行能源革命的历程，理解能量转移和转化具有方向性。‎ ‎2．通过实例了解世界和我国的能源趋势及产生的环境影响。‎ ‎3．有可持续发展的意识，对保护环境，维持自然界的平衡与和谐负有责任感。‎ 学习重点：世界和我国的能源状况 学习难点：对未来理想能源的认识 学习过程：‎ 一、走进课堂 汽车在公路上行驶，消耗大量的汽油，与此同时，汽车的发动机和水箱的温度很高，有大量的热量散失到空气中，为什么科学家不把这些散失的热收集起来呢？‎ 二、探究历程 ‎（一）阅读课本 “人类进步的阶梯”‎ ‎1.完成图17.4-1的题目和图17.4-3的填空。‎ ‎2.说出三次能源革命的历程。‎ ‎（二）自主学习：能量转移和能量转化的方向性 ‎1.据图17.4-7完成豆子的生长过程。‎ ‎2.阅读教材162页“STS”。‎ 交流：“灾害——失控的能量释放”。‎ ‎（三）自读教材164-166页相关内容 结合图17.5-1、17.5-2、17.5-3讨论交流：‎ 1. 随着人类增加和经济的发展，能源消耗持续增长，会不会出现“能源危机”？应如何解决？‎ ‎2. 人类在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响，能源消耗对环境造成哪些影响？怎样有效保护环境？‎ ‎3. 未来新能源需满足那些条件？‎ ‎（四）拓展阅读 ‎ 新能源的开发利用 世界风能的潜力约3500亿千瓦，因风力断续分散，难以经济地利用，今后输能储能技术如有重大改进，风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等，理论储量十分可观。限于技术水平，现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟，故只占世界所需总能量的很小部分，今后有很大发展前途。‎ 新能源对环境不产生或很少产生污染，既是近期急需的补充能源，又是未来能源结构的基础。我国具有丰富的新能源，包括风能、核能、太阳能、地热资源以及海洋能源资源等。近20年来，我国新能源和可再生能源的开发利用有了很大发展，已经成为现实能源系统中不可缺少的组成部分。 目前新能源发展还有一些障碍。新能源发电规模小而且分散、成本高，会给电网带来一系列运行、负荷匹配、增容和成本增加等问题，实践中存在上网问题。另一方面，新能源设备和产品的技术论证、检查及监督，也缺乏有资质认证的专业性服务公司，增加运行风险。因此，新能源企业风险较大、盈利较差，较难吸引社会资金的投入。 当前中国经济发展的高投入、高能耗、高污染、低效率的粗放式增长方式造成中国能源后备储量不足，资源过快消耗，从而影响能源安全和长远发展。发展新能源势在必行，而且时间和速度都很重要。‎ 思考：‎ ‎ 新能源的利用有哪些优点和面临哪些困难？‎ 三、课堂小结 本节课我的收获：‎ ‎1.人类历史上总共进行了 次能源革命，第一次是以 作为主要能源；最后一次 是以 作为主要能源。‎ ‎2.能量的转化、转移，都是有 的。‎ 我还有的疑惑：‎ 四、达标检测 ‎1．随着人们物质生活水平逐步提高，农村的厨灶发生了革命性的变化。煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭。液化气与煤相比，热方面突出的优点是_________ ；环保方面突出的优点是 。‎ ‎2． 的发明是人类利用能源的新里程碑； ‎ 能的利用是人类进入现代文明社会的标志； 能是能源技术的飞跃。‎ ‎3．按利用状况分类能源可以分为常规能源和新能源两类。常规能源有 、 和天然气等， 新能源有 、 和 。‎ ‎4．在燃煤厂，向大气排放的主要物质有 、 、 及其它致病的有害物质。‎ ‎5．未来理想能源应满足的条件：‎ ‎（1） ；‎ ‎（2） ；‎ ‎（3） ；‎ ‎（4） 。‎ ‎6.威海新闻频道‎5月14日报道，世界最大非晶硅光伏建 筑在威海市民活动中安装，如图所示，仅次于楼顶部的 非晶硅光伏电玻璃有效发电面积5500cm2，在光线充足 的情况下，每4h可发电1000度，阴雨天也可以发电，‎ 用非晶硅光伏发电玻璃发电时的能量转化是　　　　　　　　　　　，使用这种能源的优 点是　　　　　　　 　　。‎ ‎7．水力发电中能量的转化情况是（ ） A．水的机械能→水轮机的内能 B．水的机械能→水轮机的机械能→电能 C．水轮机的机械能→水的机械能→电能 D．水的机械能→发电机的电能 ‎8．可持续发展：是既满足当代人的需要，又不危害后代人满足自身需要的发展，实现人类可持续发展的途径有哪些（ ）‎ A．依靠科技进步，改变能源结构 B．开发和推广清洁的可再生能源 C．提高能源的利用效率 D．减少环境污染 ‎9. 关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（ ）‎ ‎ A．人类大量使用太阳能会导致温室效应 ‎ B．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机 ‎ C．现在人类社会使用的主要能源是煤、石油和天然气 ‎ D．核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站 ‎10.下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A.核能是指原子核发生变化时所释放的能量 ‎ B.煤炭、石油、天然气、太阳能都是不可再生能源 ‎ C.原子弹和氢弹都是利用核裂变 ‎ D.目前核电站获得核能的途径是核聚变 来自太阳辐射的能量 新能源 可再生 能源 ‎11.研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同 的任务.能源按不同的分类方式可进行不同分类.下列四组能 源中，能归入图所示阴影部分的一组是（ ） ‎ ‎ A．煤炭、地热能、沼气 B．太阳能、风能、海洋能 ‎ C．水能、木柴、天然气 D．石油、海洋能、核能 ‎12. 关于能源及其利用，下列说法中错误的是（ ）‎ A.煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能 B.能源的利用过程实质是能的转化和转移过程 C.我们一方面要高度重视能源的开发，另一方面也要千方百计注意能源的节约，提高能 源的利用率 D.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要 五、课下作业