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2019-2020年高中物理 10.6《能源和可持續(xù)發(fā)展》教案 新人教版選修3-3 教學(xué)目的： 1、了解什么是能源，了解什么是常規(guī)能源，了解常規(guī)能源的儲備與人類需求間的矛盾 2、了解常規(guī)能源的使用與環(huán)境污染的關(guān)系 　　3、了解哪些能源是清潔能源，哪些能源可再生。 4、要求就能源與環(huán)境問題開展研究性學(xué)習(xí)。 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 常規(guī)能源與新能源，能源與環(huán)境。研究性學(xué)習(xí)的課題選擇及材料的收集 教學(xué)方法：學(xué)生課堂自學(xué)結(jié)合討論歸納 教學(xué)過程： 一、能源 １、常規(guī)能源與新能源； 　　常規(guī)能源有：煤、石油、天然氣等 新能源有：風(fēng)能、潮汐能、太陽能、原子能、沼氣等。 　　２、常規(guī)能源的儲備與利用間的關(guān)系： 　?。?、常規(guī)能源的利用與環(huán)境污染 　　環(huán)境污染的種類：大氣污染、水污染、噪聲污染具體有：溫室效應(yīng)、酸雨、光化學(xué)污染 　?。?、環(huán)境污染的防止 二、研究性學(xué)習(xí)課題 　 　總課題：能源與環(huán)境 子課題： 1、研究“溫室效應(yīng)”的形成（起因、結(jié)果）與防止。 　　 2、簡易太陽灶的制作。 　　 3、家用太陽能熱水器的工作原理。 4、煤和石油中的化學(xué)能從何而來？ 三、能源與環(huán)境保護(hù)教育 能源與環(huán)境 人類的生活離不開能源。如果沒有能源，人就得吃生米、生菜、生肉，這對原始人來說，可以，對現(xiàn)代人來說，那不可想像。要把飯菜燒熟，就得能源。照明需要能源，坐汽車、火車、輪船、飛機(jī)也需要能源，煉鋼煉鐵、開動機(jī)器都得有能源。 　　人類能源的總來源是太陽。這就是說，不僅風(fēng)能、水力能、海浪能、生物質(zhì)能、太陽能等自然能源來自太陽，就是礦物燃料煤、石油、天然氣也來自太陽。以上這些屬于一次能源，由一次能源生產(chǎn)的電力屬于二次能源。 　　目前在人類能源當(dāng)中挑大梁的一次能源是煤、石油、天然氣這些礦物燃料。礦物燃料的大量使用，給環(huán)境帶來十分廣泛的影響： 　　礦物燃料的開采要?dú)У粢恍┩恋?，有時不可避免地要占用一部分農(nóng)田。礦物燃料的運(yùn)輸也會帶來環(huán)境問題，如海上石油運(yùn)輸，經(jīng)常發(fā)生事故，泄漏的原油污染大片海域；就是不發(fā)生事故，壓艙水的排放也常常在小范圍內(nèi)使海域受到污染。礦物燃料的燃燒，對環(huán)境產(chǎn)生的影響最大。其中硫氧化物、氮氧化物等各種有害氣體污染空氣，已經(jīng)使人們難以忍受，因為礦物燃料的燃燒總是要排放出非常多的二氧化碳，甚至達(dá)到改變空氣成分的比例的程度，使地球的氣溫升高，這已經(jīng)成了全世界格外關(guān)注、十分頭疼的一個環(huán)境問題。 　　怎樣才能減少因能源使用而帶來的環(huán)境影響呢? 　　首先，要節(jié)約能源。減少全人類的能源消耗，才能減少二氧化碳的排放。這是從環(huán)境保護(hù)的角度說，節(jié)約能源勢在必行。另一方面，能源本身也存在著危機(jī)。據(jù)勘察，地球上可供開采的石油有816億噸，天然氣495億噸，煤10萬億噸?，F(xiàn)在全世界每年的能源總消耗量大體上是95億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中主要的是石油、天然氣和煤，分別占45%、19%、25%，此外，還有7%的水電，3%的核能。按照目前的消費(fèi)狀況，石油將在三四十年內(nèi)采完，煤炭雖多，也只能開采250年左右。以后，隨著科技水平的提高，這些礦物能源的儲量也可能提高，但是，不管怎么說，地殼運(yùn)動給我們預(yù)備下的礦物燃料總是有數(shù)的，我們用一點(diǎn)就少一點(diǎn)，不悠著點(diǎn)兒用，恐怕是要被動的。 　　其次，要利用高科技，開發(fā)新能源。目前原子能發(fā)電已進(jìn)入實(shí)用階段，受控?zé)岷司圩兊奶剿饕苍诓讲角斑M(jìn)，有望加入人類能源的行列。 　　再次，要積極利用自然能。其中包括，直接利用太陽能，太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海浪，潮汐發(fā)電、水力發(fā)電等。這些能源的使用，基本上對環(huán)境沒有污染，因此被人們稱作“清潔能源”。 　　還有，還必須治理礦物能源燃燒產(chǎn)生的污染物。 　　最后一點(diǎn)必須說明的是，要注意解決廣大農(nóng)村的能源問題。全世界的廣大農(nóng)村，能源相當(dāng)缺乏。全球大約有15億農(nóng)村人口用不上煤、石油、天然氣這些礦物燃料，他們只能砍柴燒，或燒牛羊糞或燒作物秸稈。有的農(nóng)民要花費(fèi)很大精力去剝樹皮、砍灌木、鏟草根、揀牛糞。這樣做的結(jié)果，毀掉了很多樹木，破壞了綠色植被，對生態(tài)環(huán)境也是一種巨大的破壞。由于全世界每年要燒掉4億噸以上的牛糞和秸稈，使越來越貧瘠的土壤喪失了很多有機(jī)物還田的機(jī)會。不解決這些農(nóng)民的能源問題，他們的生存環(huán)境就會更加惡化，他們也難以擺脫貧困的境地。 人類優(yōu)先開發(fā)的五種新能源 在即將過去的20世紀(jì)中，人類使用的能源主要有三種，就是原油、天然氣和煤炭。而根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計，假使按目前的勢頭發(fā)展下去，不加節(jié)制，那么，地球上這三種能源能供人類開采的年限，分別只有40年、50年和240年了。四五十年。從人類歷史的角度來看，實(shí)在是非常非常的短促；試想一下，對于今于20來歲的年輕人來說，到他們六七十歲的時候，如果地球上已經(jīng)沒有原油和天然氣可用，我們能不為此感到驚愕嗎？所以，開發(fā)新能源，替代上述三種傳統(tǒng)能源，迅速地逐年降低它們的消耗量，已經(jīng)成為人類發(fā)展中的緊迫課題，核能在今后一段時期內(nèi)還將有所發(fā)展，但是核電站的最大使用期只有25-30年，核電站的建造、拆除和安全防護(hù)費(fèi)用也相對不低，過多地建設(shè)核電站是否明智可取，還有待今后實(shí)踐和歷史來檢驗。那么，人類將向何處尋找新能源呢？先進(jìn)國家的能源專家認(rèn)為，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、波浪能和氫能這五種新能源，在今后將肯定會優(yōu)先獲得開發(fā)利用。 太陽能　太陽能利用的形式很多，例如太陽能集熱為建筑供暖、供熱水，用太陽能電池驅(qū)動交通工具和其它動力裝置，等等，這些都屬于太陽能小型、分散的利用形式。太陽能大型、集中和利用形式，則是太空發(fā)電。在距地面三萬多公里高空的同步衛(wèi)星上，太陽能電池每天24小時均可發(fā)電，而且效率高達(dá)地面的10倍。太空電能可以通知過對人體無害的微波向地面輸送。 風(fēng)能　風(fēng)能利用技術(shù)的不斷革新，使這種豐富的無污染能源正重放異彩。據(jù)估計，二三十年內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電量將要占?xì)W共體電占全國總電力的30%左右。 地?zé)崮堋∧壳笆澜缟弦延薪僮責(zé)岚l(fā)電站投入了運(yùn)行，裝機(jī)容量數(shù)百萬千瓦。研究表明，地?zé)崮艿奶N(yùn)藏量相當(dāng)于地球煤炭儲量熱能的1.7億倍，可供人類消耗幾百億年，真可謂取之不盡、用之不竭，今后將優(yōu)先利用開發(fā)。 波浪能　主要的開發(fā)形式是海洋潮汐發(fā)電。80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐發(fā)電站，讓漲潮的海小沖進(jìn)有一定高度的貯水池，池水下溢即可發(fā)電。已經(jīng)在設(shè)計的單座潮汐電站，其它發(fā)電量可供一個30萬人口的城市使用。 氫能　氫是宇宙中含量最豐富的元素之一，就可經(jīng)提取出無窮無盡的氫。氫運(yùn)輸方便，用作燃料不會污染環(huán)境，重量又輕，優(yōu)點(diǎn)很多。前蘇聯(lián)試用氫為“圖-155”型飛機(jī)的燃料已經(jīng)初步得成功，各國正積極試驗用氫作為汽車的燃料。氫無疑也是人類未來要優(yōu)先利用的能源之一。