資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第二十二章 能源與可持續發展
第4節 能源與可持續發展
第4節 能源與可持續發展
課題
課型 新授課 √ 復習課 試卷講評課 其他課
1.教學內容分析 本節內容由“能量轉移和轉化的方向性”“能源消耗對環境的影響”和“能源與可持續發展”三部分構成。本節內容較少，主要介紹了人們是在能量轉移和轉化過程中利用能量的，以及能源消耗對環境的影響。不可再生能源儲量有限，不能滿足不斷增長的能量需求。因此，秉承可持續發展的思想，開發和探索未來的理想能源是人類進一步發展所需要解決的重要課題。
2.學習者分析 學生經過兩年的物理知識學習，已有能源相關的儲備知識，對于能源的利用有一定的興趣。現在大部分學生家庭情況優越，缺乏節約意識，缺乏“艱苦樸素”精神，對于能源的緊缺認識不足，特別是對如何節約能源以及能源對環境的危害認識不夠深刻。
3.學習目標確定 1.通過實例，了解能源消耗的趨勢及其對環境的影響。 2.通過收集信息、閱讀材料，從可持續發展的角度分析能源，資源及日常諸多現象，提出自己的觀點及其可行的做法，培養收集信息、處理信息、合作交流的能力 3.通過了解能源消耗對環境的影響，認識科技對人類社會發展的負面影響，增強節能意識和環保意識，并在個人力所能及的范圍內對社會的可持續發展有所貢獻。
4.學習評價設計 學習評價自我評價表項目評價內容掌握情況很好一般不好科學知識1了解能源的基本概念、分類及利用現狀。掌握可持續發展的基本理念，理解能源與可持續發展的關系。學科能力通過資料搜集、分析討論，了解能源問題的重要性和緊迫性。通過案例分析和實驗探究，理解能源利用對環境的影響及改進措施。科學態度培養合作精神和創新意識，提倡可持續發展的生活方式。小組評價表評價內容得分標準成員一成員二成員 三團隊精神5分：能高效分工合作完成任務 3分：重大問題能有效溝通 1分：各自獨立，不能完成任務實施能力5分：能準確設計詳細的實驗過程和所用實驗道具。 3分：能設計出大概方框架，但不夠準確和詳細。 1分：不能設計出任何過程和方案。結果展示能力5分：小組完成任務并解答正確。 3分：小組 任務，但解答部分正確，部分錯誤。 1分：小組完成任務，但解答全部不正確。總分
5.學習活動設計
教師活動 學生活動 設計意圖/學習評價
任務一：創設情境
溫故知新：能量守恒定律的內容是什么？ 提問：既然能量是守恒的，為什么我們還要節約用電呢？ 原來用電器在工作的時候把電能轉化成其他的能量，比如：電燈工作時把電能轉化成內能和光能。這些能量有的不是我們需要的，有的不能重復利用，不能再變成供電燈發光的電能了。 可見，為了社會的可持續發展我們每個人都應當節約能源。 學生回憶，并回答：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量不變。 學生思考并回答：電能用完了就沒了，還要重新發電。 通過回憶舊知引出新知，在學生已經知識的基礎上提問，激發學生調用已有知識解答新問題；同時，引入新課題。
任務二：能量轉移和能量轉化的方向性
人們利用能量的過程實際上就是能量轉移和轉化的過程，例如生火燃燒，就是把燃料的化學能轉化為內能，再通過熱傳遞即能量的轉移，使食物變熟。 你能從日常生活中找到哪些能量轉移和轉化的實例？ 針對學生的舉例，提出問題：這些能量能自動反過來轉移和轉化嗎？ 在能量轉移和轉化中具有方向性，雖然自然界中能量的總量保持不變，但并非所有的能量都可以被利用。 思考：以下現象可能會出現嗎？為什么？ 例1：坐在房間內，房間里均勻地充滿空氣。突然，這些空氣自行聚攏在某一角落，使你窒息。 例2：一杯水的內能突然集中在這杯水的上層，從而使上面的水劇烈地沸騰，而下面的水卻結成了冰。 由此，你得出什么結論？ 總結：我們在利用能量時總會有一部分能量轉化成內能散失到環境中，這些能量雖然還在自然界，但無法自動轉化為其他形式的能量，很難或無法再利用。即經轉化后，可利用的能量只會減少，能源危機依然會存在。 學生觀看實例，思考并舉例生活中見到的能量轉移和轉化的實例，如：用暖氣取暖，內能從暖氣中的熱水轉移到室內空氣。 學生思考、討論日常生活中的實例，如汽車制動，汽車的動能轉化為輪胎、地面和空氣的內能。 學生思考、討論。 學生討論這兩個實例，從能量轉化和轉移的方向性來分析是否可能出現例子中的現象。 學生從實例分析中，嘗試總結得出的結論。 引導學生聯系生活實際舉例，培養學生利用物理知識解釋實例的能力。 通過提問，循序漸進地引導學生思考，一步步地明確能量轉移和轉化具有方向性。 學生可以根據實例理解能量轉移和轉化的方向性。 通過對實例的分析，認識到能量轉化和轉移中總量保持不變，但可利用的在不斷減少，能源危機仍然是存在的。 培養學生的總結能力。
任務三：能源消耗對環境的影響
展示被酸雨腐蝕的建筑物、沙漠，被污染的河水等圖片。人類在使用各種能源時，不可避免地對環境造成影響。提問：說一說能源消耗會對環境造成哪些影響，產生哪些危害？ 總結：能源消耗對環境的影響，主要體現在以下幾個方面： （1）熱污染 （2）大氣污染 （3）溫室效應 （4）生態破壞 （5）有害輻射 （6）廢物污染 想想議議：在消耗各種能源時，對環境造成怎樣的破壞呢？（用“√”表示大量消耗能源對環境會有明顯的破壞，用“×”表示對環境不會造成明顯的破壞。） 利用能源，你有哪些建議？ 總結：在人類使用能源的同時要注意環境的保護，保持與自然、環境的和諧與平衡。 學生閱讀課本第178~179頁《能源消耗對環境的影響》，討論交流、并回答能源消耗對環境有哪些影響。如：（1）大量使用石油、煤炭造成空氣，污染并產生各種廢料 （2）在使用木柴等加劇對樹木的砍伐，會導致水土流失和沙漠化。 學生進行交流回答，相互補充。 學生閱讀想想議議，分組協作，完成表格的填寫。 學生思考、討論，并嘗試回答問題。 培養學生觀察思考、自學能力、合作學習的能力。 對于能源消耗對環境的影響，可讓學生進行交流回答，相互補充。不僅培養了學生的分析能力、協作能力，還能鍛煉學生的語言表達能力。 通過引導學生完成表格，直觀對比消耗各種能源對環境造成的破壞，幫助學生深刻理解感受能源消耗對環境的影響。 學生反思，增強保護環境、人自然和諧共處的意識。
任務四：能源與可持續發展
人類社會的發展離不開能源，請你說說現階段我們使用的能源有哪些？ 這些能源大都來自自然界，其中有哪些是可能從自然界內源源不斷地獲得，哪些是現階段使用，但短期內不能從自然界得到補充？ 能源可以分為可再生能源和不可再生能源。像化石能源、核能等能源會越用越少，不能在短期內從自然界得到補充，這些是不可再生能源；像風能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到，這些是可再生能源。 展示當今世界能源的儲備及使用情況的資料。提問：閱讀資料，討論你對現階段能源使用及結構有什么看法？ 按照現階段的能源消耗，不可再生能源將消耗殆盡，在能源的利用上要堅持可持續發展，你對可持續發展有什么看法？ 從能源的使用上，要依靠科技進步改變能源結構、開發和推廣清潔的可再生能源、提高能源的利用效率、減少環境污染。 你能說出一些新能源嗎？ 開發的新能源需要滿足什么條件呢？ 學生思考、舉例：煤、石油、天然氣、風能、水能、核能、太陽能、電能等。 學生了解可再生能源和不可再生能源，并進行分類。 學生思考、討論，并交流總結：不可再生能源資源有限，開采情況下樂觀，且污染嚴重，因此必須開發新能源。 學生討論交流，能源的可持續發展，并不是要求不使用能源，是既要考慮當前發展需要，又要考慮未來發展需要，不能以犧牲后人的利益為代價來滿足當代人的需求。 學生思考討論新能源，如風能、水能、太陽能等。 學生討論新能源的條件，并歸納總結： （1）必須足夠豐富，可以保證長期使用； （2）必須足夠便宜，可以保證多數人用得起； （3）相關的技術必須成熟，可以保證大規模使用； （4）必須足夠安全、清潔，以保證不會嚴重影響環境。 根據能源是否可再生，對能源進行分類。培養學生總結能力、應用分類能力。 通過對不可再生能源的分析，增強學生環境保護的意識。 通過提問引導學生思考、討論，從而利用辯證的方法來看待能源的可持續發展。 培養學生的分析能力、總結歸納能力。
任務五：總結反思
通過本節課的學習，你學到了什么？你還有什么問題？ 歸納本課所學 培養學生總結歸納的能力。
6.板書設計 第4節 能源與可持續發展 1.能量轉移和能量轉化的方向性 （1）與熱現象有關的能量的轉化和轉移具有方向性 （2）能源的利用是有條件的 2.能源消耗對環境的影響 （1）溫室效應 （2）熱島效應 （3）酸雨 （4）保護環境 3.能源與可持續發展 （1）不可再生能源 （2）可再生能源
7.作業與拓展學習設計 1.下面有關能量轉移和轉化的說法正確的是（ A ） A.熱量只能自發地從高溫物體轉移到低溫物體 B.熱量只能自發地從內能大的物體向內能小的物體轉移 C.能量的釋放在任何時候都是有益的 D.由能量守恒定律可知，任何能源所釋放的能量都可以完全有效地利用 2. 人類的發展離不開能源，“碳達峰、碳中和”是我國對世界做出的莊嚴承諾。對于能量和能源，下列說法中正確的是（ B ） A.現代生活離不開電，電力是一次能源 B.提高能量轉化效率是“節能減排的重要措施之一 C.新能源的開發和利用技術難、成本高，無實用價值 D.能量既不能創造，也不會消滅，所以不用節約能源 3.我們生活在能量的世界，社會的進步和發展離不開能量。對于能量、能源的認識，下列說法正確的是（ A ） A.做功過程實質是能量的轉化或轉移過程 B.能量轉化具有方向性，所以能量不守恒 C.核燃料能量轉化效率可達100%，需大力發展 D.煤、石油、天然氣提供的能量源自地球本身
8.特色學習資源分析、技術手段應用說明 多媒體；實驗器材：電能表、溫度計、熱水壺等。
9.教學反思與改進 讓參與討論能量在轉移和轉化過程中具有方向性可幫助學生認識節約能源和提高能源利用效率的必要性，以及科技進步的重要性，培養學生節約能源的意識，激發為社會服務而堂屋科學知識的熱情，從而達到情感態度價值觀教育的目標。
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物理九年級大單元整體教學設計
第二十二章 《能源與可持續發展》
本章內容分析
能量是物理學中一個非常重要的概念，它既是新課程內容標準的主題之一，也作為主線之一，貫穿在整套物理教科書當中。本章在前面學過的各種有關能量的知識基礎之上，對能源知識作了常識性的介紹，對能源概念進行了簡單的回顧和總結。
本章內容由能源的發展歷史引入，首先介紹人類利用能源的歷程，之后通過展望21世紀的能源發展趨勢引出核能和太陽能等新型能源，最后結合能量的轉化與轉移有一定的方向性和能源的大量使用給人類帶來的環境問題，進一步引導學生思考能夠在未來使用的理想能源，注意進行世界觀、價值觀的教育，特別是使學生了解和接受能源與可持續發展的觀念。
本章課標要求
3.5能量守恒
3.5.3列舉能量的轉化和轉移具有方向性的實例。
3.6能量與可持續發展
3.6.1列舉常見的不可再生能源和可再生能源。
3.6.2知道核能的特點和核能利用可能帶來的問題。
3.6.3從能源開發與利用的角度體會可持續發展的重要性。
本章核心素養
物理觀念：1.了解：信息傳播的發展過程，初步了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的；電話交換機的作用；模擬通信和數字通信的基本區別：電磁波的特點及應用；描述電磁波的物理量，以及電磁波的傳播特點：無線電廣播的大致工作過程；聲音，圖像信號的產生傳播和接收過程；微波通信的特點；衛星通信的特點；光纖通信的原理和優點。
2.理解：移動電話的工作原理和特點；網絡通信的組成和通信形式。
3.知道：電磁波，電磁波的產生和傳播；電磁波的波譜。
物理思維：通過探究過程，進一步體會科學探究方法。
科學探究：培養學生的觀察、思考、分析、討論、總結、歸納的能力。
科學態度與責任：通過了解能源消耗對環境的影響，認識科技對人類社會發展的負面影響，增強節能意識和環保意識，并在個人所能及的范圍內對社會的可持續發展有所貢獻。有將科學服務于人類的意識，有理想、有抱負、熱愛祖國，有振興中華的使命感和責任感。
單元教學目標
（一）內容目標
1、能識別各種能源、會區分一次能源和二次能源并能說出特點；會區分不可再生能源與可再生能源并了解其特點。
2、通過學習了解核能、裂變、聚變，知道核能的優點和可能帶來的問題。
3、知道太陽能的特點，大致了解太陽能的利用方式。
4、通過生活實例了解能量轉化技術給人類帶來的便利，初步了解能量轉移和轉化的方向性，不可逆性。
5、通過資料閱讀了解世界和我國的能源狀況，對于能源的開發利用有可持續發展的意識。
（二）學業目標
1、通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷能源與人類生存和社會發展的說法是否正確，判斷核能、太陽能與我們的生活有關的等等說法是否正確。
2、從可持續發展角度分析能源、資源及日常諸多現象，提出自己的觀點及其可行的做法。
3、從能源問題到能源科學引發學生的學習興趣和學習欲望。
4、從核能利用問題初步認識科學及相關技術對于人類生活的影響具有兩面性。
五、教學重點：
核能的優點和可能帶來的問題、能量轉移與能量轉化的方向性、世界和我國的能源狀況。
六、教學難點：
裂變和聚變的概念、能量轉移與能量轉化的方向性。
七、學情分析，教學建議：
學生從學習物理開始就接觸光能、熱能，到學習電能時就涉及了電能與其他形式能的相互轉化問題，后來又逐漸學習了動能、勢能、機械能、內能及它們之間的相互轉化，學習了能的轉化與守恒定律。能源是提供能量的物質，與能量是密不可分的，學生對各種能量的了解與學習，為本章的學習奠定了基礎。
節能環保是當今社會發展的主題，也是學生日常生活中經常接觸的話題，這也會激發學生的學習興趣。核電站、核武器等內容也是學生的興趣點，太陽能熱水器已經走進千家萬戶，太陽能電池、太陽能路燈也是學生心存疑惑、樂于探究的問題，但本章知識的綜合性和抽象性也會給學生的學習帶來一定的困難。
本章的重點內容是原子能、核能以及能量的轉化和轉移。雖然學生對太陽能很熟，但是沒有原子核和核能為基礎理解起來是有困難的。因此本章應該重視核能、太陽能這兩節內容的教學。教學中要盡量關注學生對于能量轉移和轉化事實的積累和認識，盡量讓學生參與以獲得一些規律性知識和結合社會發展的深層次思考。
八、本章活動主題：
節能環保案例: 全球領先的可持續發展成功故事
在全球范圍內，越來越多的組織和社區正在采取積極的措施，通過節能和環保項目，為可持續發展樹立了典范。這些案例不僅在減少碳排放和資源浪費方面取得了顯著的成功，還為未來提供了可行的模式和啟發。本文將深入探討全球領先的可持續發展成功案例，以了解它們的關鍵特點和對可持續發展的重要影響。
案例一：丹麥的風能革命
關鍵特點：
-可再生能源投資：丹麥大規模投資于風能，成為風能技術的領先者。風力渦輪機占據丹麥電力生產的相當大比例。
-綠色政策支持：政府通過激勵政策和補貼，推動了可再生能源的發展，鼓勵綠色能源投資。
-能源出口：丹麥的風能產業不僅滿足國內需求，還出口多余的電力，為國家帶來經濟利益。
影響：
-丹麥的風能革命為可再生能源的全球發展樹立了榜樣，促使其他國家采取類似的措施。
-減少化石燃料的使用，降低了碳排放，有助于減緩氣候變化。
案例二：新加坡的城市綠化計劃
關鍵特點：
- 城市綠化：新加坡通過在城市內引入大量綠色空間、公園和垂直綠化，改善了城市環境。
- 水資源管理：新加坡實施了創新的水資源管理計劃，包括雨水收集和廢水處理再利用。
- 可持續城市規劃：城市規劃中融入了可持續性原則，例如提供便捷的公共交通和鼓勵低碳出行。
影響：
- 新加坡的城市綠化計劃提高了居民的生活質量，改善了城市環境。
- 為其他城市提供了可行的城市可持續發展模式，特別是在水資源管理方面。
案例三：斯堪的納維亞國家的垃圾循環經濟
關鍵特點：
- 垃圾循環：斯堪的納維亞國家（如瑞典和挪威）采用了高度發達的垃圾循環系統，將廢物轉化為能源和有用的產品。
- 能源回收：垃圾焚燒廠和生物氣化設施將廢物轉化為電力和熱能，減少了對化石燃料的依賴。
- 廢物減少：通過回收和可持續消費倡議，這些國家減少了廢物的產生。
影響：
- 垃圾循環經濟模式提高了資源利用率，減少了廢物填埋和焚燒，降低了環境負擔。
- 這一模式已經被其他國家采納，以減少廢物生成和提高資源利用率。
案例四：中國的綠色超級城市深圳
關鍵特點：
- 可持續城市規劃：深圳將可持續發展融入城市規劃，鼓勵低碳出行、建設綠色建筑和保護生態系統。
- 綠色科技創新：深圳成為綠色科技和可再生能源技術的創新中心，支持可持續能源項目。
- 社區參與：政府積極鼓勵社區參與綠色倡議，推動綠色生活方式。
影響：
- 深圳的可持續城市規劃和創新對中國和全球城市提供了可行的示范。
- 為城市的可持續發展樹立了榜樣，鼓勵其他城市采取類似的可持續發展措施。
結論
全球范圍內的節能環保案例展示了可持續發展的多樣性和創新性。這些案例不僅在減少碳排放、資源利用率提高、環境改善等方面取得了重大成功，還為其他地區和國家提供了可行的模式和啟發，加速了全球可持續發展的進程。
九、教學過程性評價細目設計
學習任務 能源 核能 太陽能 能源與可持續發展
優秀 1.熟知人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發展歷程； 2.結合實例，掌握能源與人類生存和社會發展的關系； 3.知道一次能源、二次能源及其特點。 1.知道原子、原子核結構： 2.熟知獲取核能的兩個途徑----重核裂變、輕核聚變； 3.知道核裂變和核聚變的特點； 4.知道人類利用核能的現狀。 1.知道太陽能的特點； 2.知道人類利用太陽能的過程； 3.知道太陽能的應用。 1.熟知能量的轉化和轉移有一定的方向性； 2.知道伴隨大量能源消耗所產生的環境問題，對于能源的開發和利用有可持續發展的意識； 3.知道可再生能源與不可再生能源，并能正確區分； 4.知道未來理想能源的特征。
良好 1.知道人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發展歷程； 2.結合實例，理解能源與人類生存和社會發展的關系： 3.常識性了解什么是一次能源、二次能源及其特點。 1.了解原子、原子核結構： 2.知道獲取核能的兩個途徑一重核裂變、輕核聚變： 3.了解核裂變和核聚變的特點； 4.了解人類利用核能的現狀。 1.認識太陽能的特點： 2.認識人類利用太陽能的過程； 3.了解太陽能的應用。 1.知道能量的轉化和轉移有一定的方向性； 2.認識伴隨大量能源消耗所產生的環境問題，對于能源的開發和利用有可持續發展的意識： 3.認識可再生能源與不可再生能源，并能正確區分； 4.了解未來理想能源的特征。
合格 1.了解人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發展歷程； 2.結合實例，了解能源與人類生存和社會發展的關系： 3.常識性了解什么是一次能源、二次能源及其特點。 1.了解原子、原子核結構： 2.了解獲取核能的兩個途徑一重核裂變、輕核聚變： 3.初步了解核裂變和核聚變的特點； 4.初步了解人類利用核能的現狀。 1.初步認識太陽能的特點： 2.初步認識人類利用太陽能的過程； 3.初步了解太陽能的應用。 1.了解能量的轉化和轉移有一定的方向性； 2.初步認識伴隨大量能源消耗所產生的環境問題，對于能源的開發和利用有可持續發展的意識： 3.初步認識可再生能源與不可再生能源，并能正確區分； 4.初步了解未來理想能源的特征。
十、教學流程圖（思維導圖展現整個整體單元教學的思路及課時安排）
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