高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 能源与可持续发展优质课课件ppt

12.4能源与可持续发展

〖教材分析〗

本节的主要内容是能量守恒定律，但在初中的基础上又深入了一层。大致可以分为能量转移或转化的方向性，能源的分类与应用，能源与社会发展三个部分。课程提出了能量耗散的新观点，揭示了能源的本质，但并不违背能量守恒定律。能源的利用造成了严峻的环境问题，为此提出可持续发展战略。引领学生认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境的关系，形成科学态度、科学世界观和价值观，为做有责任感的社会公民奠定基础。

〖教学目标与核心素养〗

物理观念：理解能量守恒定律与能量转移的方向性对对人类社会的影响。

科学思维：认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境的关系。

科学探究：通过阅读课文体会我国在新能源领域的发展，知道能源的使用与环境的变化的辩证关系。

科学态度与责任：通过引领学生认识科学的本质以及科学、技术、社会、环境的关系，形成科学态度、科学世界观和价值观。

〖教学重点与难点〗

重点：能量守恒定律。

难点：能量转移或转化的方向性。 

〖教学准备〗

多媒体课件

〖教学过程〗

一、新课引入

我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢?

就像钱是永远也赚不完的，但为什么还要赚钱呢？因为能够给我花的钱不多。同样的道理，虽然能量不会减少，但是能够为我们所使用的能量并不多。

二、新课教学

①机械运动的物体具有动能和势能，且可以相互转化。

机械能守恒定律告诉我们，做机械运动的物体具有动能和势能，相互之间可以转化（播放单摆动图，阐述动能与势能如何转化）

②电能转化为内能、光能和机械能。

在电路中，电源将其他形式的能转化为电能，负载又将电能转化为内能、光能和机械能。（播放电路能量转化动图）

综上得出结论：能量守恒定律。

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

（一）能量转移或转化的方向性

思考与讨论：

把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象∶原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升?

这一现象并不违反能量守恒定律，但是这样的过程为什么不存在呢?

①一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

高温物体（鸡蛋）→低温物体（水）

低温物体（水）→高温物体（鸡蛋）

高温物体自动的把热量传给低温物体，但是低温物体却不能自动的把热量传给高温物体，需要手动，如冰箱。

再如，燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。

注意：这里的不可逆指的是不会自动的回复原状，其实是可以回复原来的样子的只是不会自动，需要你手动才得哦。

②在自然界中，有些过程，能量一旦释放出去，就不会再次自动聚集起来，供人类重新利用，这种现象叫作能量的耗散。

电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。

能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。

③能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。

（二）能源的分类与应用

1.能源

①不可再生能源：煤炭、石油和天然气。

②可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源。

2.新能源开发

①太阳能发电

太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是，通过太阳电池将太阳能直接转化成电能。

播放动图：卫星展开太阳能帆板。

②水力发电

水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式。水电对环境的影响比火电小，发电成本低。播放动图：水力发电原理。

③风能发电

为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为"风车田"。我国风力资源丰富，尤其是西北、华北、华东、西南地区。随着新能源政策的引导及风力发电、并网等技术的发展，我国风力发电开发走在了世界前列，装机容量居全球第一。播放动图：风能发电原理。

④核能发电

核能原理：一些质量较大的原子核在裂变成较轻的原子核时，会释放出惊人

的能量。同样质量的化学燃料与核燃料相比，如果都进行了完全反应，核燃料释放出的能量要远远大于化学燃料释放出的能量。可控制的裂变反应所释放出的能量，可以很好地被人们所利用。核电站就是利用可控核裂变来发电的。播放动图：核能发电原理。

核泄漏与华龙一号压力容器。

（三）能源与社会发展

①能源是人类社会活动的物质基础

播放动图：人类对能源的利用的三个时期。

自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。

②煤炭和石油资源是有限的

以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续利用。

③环境污染

大量煤炭和石油产品在燃烧时产生的气体改变了大气的成分，甚至加剧了气候的变化。如酸雨，光化学烟雾等。

④人与自然和谐发展的生态文明

走可持续发展战略，要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式。一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清清煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。

〖板书设计〗

12.4能源与可持续发展

能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

一、能量转移或转化的方向性

①一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

②在自然界中，有些过程，能量一旦释放出去，就不会再次自动聚集起来，供人类重新利用，这种现象叫作能量的耗散。

③能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。

二、能源的分类与应用

1.能源

①不可再生能源：煤炭、石油和天然气

②可再生能源：水能、风能、潮汐能、太阳能

2. 新能源开发

太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电。

三、能源与社会发展

〖教学反思〗

本节课比较简单，在教学方法上更多的是通过学生自主讲述，教师补充的形式进行。利用多媒体手段，展示我国最先的科技成果，增强学生的爱国热情和自信心。培养合格的社会主义接班人。运用评价手段不断引导学生学习，较好的把知识应用与生活中。激发学生热爱科学、探索真理的求知热情，提高了学生交流合作能力，培养学生的科学素养。