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能源、材料與社會教學(xué)設(shè)計
一、內(nèi)容及其解析
本章的內(nèi)容主要是能量的轉(zhuǎn)化和守恒、能源和材料的開發(fā)和利用，重點(diǎn)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒，掌握能量守恒定律。通過本章學(xué)習(xí)了解各種形式的能量，知道能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，了解能量守恒定律。通過學(xué)習(xí)了解什么是能源。知道哪些屬于可再生能源，哪些屬于不可再生能源。知道材料對人類社會發(fā)展的促進(jìn)作用。 知道導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的差異，知道半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦浴?知道超導(dǎo)材料是一種電阻為零的材料，知道超導(dǎo)材料具有超導(dǎo)磁懸浮的特性。 了解納米材料的有關(guān)知識
二、教學(xué)目標(biāo)
（一）目標(biāo)定位：
1.了解各種形式的能量，知道能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，了解能量守恒定律。
2. 掌握能量守恒定律。
3.通過學(xué)習(xí)了解什么是能源。
4.知道材料對人類社會發(fā)展的促進(jìn)作用。
（二）目標(biāo)解析
1、對日常生活中的各種形式的能量做簡單的認(rèn)識和了解，知道其原理；
2、體會身邊的能量、樂于探究能量的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，接受節(jié)約能源的觀念。
3、知道哪些屬于可再生能源，哪些屬于不可再生能源。
4、知道導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)電性能的差異，知道半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦浴?知道超導(dǎo)材料是一種電阻為零的材料，知道超導(dǎo)材料具有超導(dǎo)磁懸浮的特性。 了解納米材料的有關(guān)知識。
3、問題診斷分析
本節(jié)內(nèi)容比較簡單，中考考點(diǎn)比較少，學(xué)生可能在理解能量的轉(zhuǎn)化與守恒這一概念是有困難，能量比較抽象，很難讓學(xué)生理解和接受。可采用結(jié)合多媒體教學(xué)，輔助學(xué)生理解。
四、教學(xué)支持條件分析
多媒體
5、教學(xué)過程設(shè)計
自學(xué)
1、能量既不會憑空_______，也不會憑空_______，它只會從__________轉(zhuǎn)化為 _____________，或者從一個物體_________到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量__________。
2. 金、銀、銅、鐵等金屬材料的電阻_____，是導(dǎo)電性能較好的良好導(dǎo)體；絕緣體電阻________，因此常用來隔離帶電物體。
3. 公路的路面一般有水泥和瀝青兩種路面，_____________路面硬度大，____________ 路面彈性較好。
下列材料：A·橡膠 B·紙張 C·塑料 D·銀 E·指南針 F·水 G·汞 H·金剛石 I，肥皂 K·玻璃·導(dǎo)電性能最好的是 ___________;磁性最好的是_____________;密度最大的是_________；比熱容最大的是___________;硬度最大的是___________;彈性最好的是__________;延展性最好的是_______
4、各種形式的能量都可以在________下轉(zhuǎn)化，電動機(jī)帶動水泵抽水是_____能轉(zhuǎn)化成________能，植物吸收陽光進(jìn)行光合作用是_______能轉(zhuǎn)化為______能，燃料燃燒時發(fā)熱是_________能轉(zhuǎn)化為________能。
�。ㄒ唬耗芰康霓D(zhuǎn)化與守恒：
1、能量的存在形式：機(jī)械能、電磁能、內(nèi)能、化學(xué)能和核能等。
（1）化學(xué)能：是由于化學(xué)反應(yīng)，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生的能量。
（2）核能：是由于核反應(yīng)，物質(zhì)的原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而產(chǎn)生的能量。
2、能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而能的總量保持不變。（說明：能量的轉(zhuǎn)化是有條件的，即能量在一定的條件下，才會發(fā)生轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移）
�。ǘ耗芘c社會：
1、 自然界的能及分類：
（1）可再生能：自然界中像太陽能、風(fēng)能、水能以及動植物等這類可以長期提供或可以再生的能屬于可再生能；
（2）不可再生能：而像煤、石油、天然氣和鈾礦這類化石或礦物能，已經(jīng)消耗就很難再生的能就是不可再生能。
說明：目前世界能消耗中90%以上是不可再生能。其中：石油大約占40%，煤大約占35%，天然氣大約占20%，而我國的能結(jié)構(gòu)主要以煤為主，其比重大約是煤75%，石油17%，天然氣3%，其他（水電、核電、新能發(fā)電）占6%，結(jié)構(gòu)不合理。
�。�3）一次能和二次能：
一次能：可以直接從自然界獲取的能叫做一次能。
二次能：無法從自然界直接獲取，由一次能轉(zhuǎn)化而的能叫做二次能。
（4）常規(guī)能和新能：
常規(guī)能：像煤、石油、天然氣以及水能等人類已經(jīng)使用多年的能叫做常規(guī)能。
新能：像太陽能、核能、地?zé)崮�、潮汐能等人類最近才開始開發(fā)使用的能叫做新能。
2、 能的開發(fā)和利用：能利用的進(jìn)步導(dǎo)致了人類文明的躍進(jìn)。
（1）先是鉆木取火，從人類利用自然火到人工火的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致了以柴薪作為主要能的時代的到；
�。�2）蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的里程碑，人類從此步入以機(jī)械動力大規(guī)模代替人力和畜力的時代。人類的主要能由柴薪向煤、石油、天然氣等化石能的轉(zhuǎn)化；
（3）20世紀(jì)40年代，物理學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，人類開始了以核能為代表的又一次能革命。
3、能與環(huán)境：能的大量開發(fā)和利用既促進(jìn)了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和提高，同時不可避免的造成了環(huán)境污染。
�。ㄈ洪_發(fā)新能
1、 太陽能：太陽能是一種可再生能,沒有污染。
目前利用太陽能有兩種方式：
�。�1）利用太陽能加熱；（如太陽能熱水器）
�。�2）利用太陽能發(fā)電：（太陽能電池）
2、核能：
�。�1）核能的開發(fā)和利用有兩種方法：一種是利用核裂變釋放能量，另一種是利用核聚變釋放能量。
A、核裂變是原子中的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。既鈾原子核在中子的轟擊下行會產(chǎn)生裂變反應(yīng)，每個鈾原子核的裂變除了要產(chǎn)生大量的熱量以外，還要產(chǎn)生2～3個以上的中子。
B、核聚變是較輕的原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種核反應(yīng)。
�。�2）目前建成的核電站是利用核裂變發(fā)電的，就是通過核反應(yīng)堆有效控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核反映緩慢的進(jìn)行，并不斷的釋放熱能。
3、其他新能：
�。�1） 地?zé)崮苁抢玫厍騼?nèi)部熾熱的巖漿使地下水變?yōu)樗魵鈴亩l(fā)電的一種能量；
�。�2） 潮汐能是月球、太陽對地球的引力作用而產(chǎn)生的潮汐能；風(fēng)能是利用空氣高速流動帶的能量。
�。�4）：開發(fā)新材料
1、根據(jù)材料的導(dǎo)電性能，材料可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體及絕緣體三大類。
容易導(dǎo)電的材料是導(dǎo)體，如銅、鋁等；
不容易導(dǎo)電的材料是絕緣體，如玻璃、橡膠等；
半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。如硅、鍺、砷化鎵等例、常用的電器中都可以找到大量的半導(dǎo)體元件半導(dǎo)體元件具有許多獨(dú)特的功能。二極管具有單向?qū)щ娦裕龢O管可以用來放大電信號。
2、超導(dǎo)現(xiàn)象和超導(dǎo)體：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，某些材料的電阻突然減小到無法測量的程度，可以認(rèn)為其電阻突然變?yōu)榱悖@種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。
3、納米材料除了其基本單元空間尺度小外，在力、熱、聲、光、電、磁等方面還表現(xiàn)出許多特殊的性能。
二：重點(diǎn)、難點(diǎn)突破
一：能量的轉(zhuǎn)化與守恒：
例1、小胡同學(xué)將生活中常見的例子與能量的轉(zhuǎn)化聯(lián)系起，用線連接，其中有一組連線是錯誤的是()。
A、用磨刀石磨刀機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B、保溫瓶的瓶蓋蹦起內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C、電熱水器工作電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D、向上飛行的足球勢能轉(zhuǎn)化為動能
答案：D
小練習(xí)：
1、在平直的公路上行駛的汽車剎車后滑行一段距離后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光芒;降落傘在空中勻速下降·上述三個過程中包含相同的物理過程是()，
A物體的動能轉(zhuǎn)化為勢能
B·物體的勢能轉(zhuǎn)化為動能
C·物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D·物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
2、核電站將核能最終轉(zhuǎn)化為電能，下列轉(zhuǎn)化過程正確的是（）
A、核能——機(jī)械能——內(nèi)能——電能
B、核能——機(jī)械能——電能
C、核能——內(nèi)能——機(jī)械能——電能
D、核能——內(nèi)能——電能
3、人造地球衛(wèi)星大部分運(yùn)行在橢圓形軌道上，其軌道參數(shù)有近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)，發(fā)射時用運(yùn)載火箭將其發(fā)射到近地點(diǎn)即可。星箭分離后，在由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)飛行的過程中，飛船的動能、重力勢能以及能量的轉(zhuǎn)化正確的是（）
A、動能增加，重力勢能減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能
B、動能減小，重力勢能增加，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能
C、動能減小，重力勢能增加，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
D、動能增加，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
答案：1、D 2、C 3、B
2、能的利用：
例2、關(guān)于能，下列說法正確的是（）
A、 煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、電能都是一次能
B、 核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮堋⑺�、風(fēng)能等都是可再生能
C、 一次能是開發(fā)利用后不能再生的能，二次能是可以再生的能
D、 解決能危機(jī)的重要出路是開發(fā)和利用新能，特別是核能和太陽能
答案：D
小練習(xí)：
1、建設(shè)節(jié)約型社會，節(jié)約能、保護(hù)環(huán)境是當(dāng)代公民的責(zé)任。下列做法正確的是（）
A、將生活污水直接排入江河 B、將舊電池丟棄到池塘
C、生活中盡量使用節(jié)能燈具 D、放學(xué)后教室內(nèi)日光燈徹夜通明
2、下列能中，與太陽能無關(guān)的是（）
A、水能與風(fēng)能 B、煤與石油 C、潮汐能 D、干木材
3、能可以分為可再生能和不可再生能。下列能屬于不可再生能的是（）
A、水的動能 B、風(fēng)能 C、太陽能 D、石油
答案：1、C 2、C 3、D
3、 新能：
例3、關(guān)于能的利用，寫列說法中正確的是( )
A、開發(fā)利用太陽能和風(fēng)能，有利于環(huán)境保護(hù)
B、核反應(yīng)會發(fā)生劇烈的爆炸，人類無法和平利用核能
C、自然界可以永久的為我們提供煤、石油、天然氣等能
D、我國新發(fā)現(xiàn)的冀東南堡大油田可以正常開采一千年
答案：A
小練習(xí)：
1、下列關(guān)于核能的說法中正確的是（）
A、物質(zhì)是由原子組成的，原子中有原子核，所以利用任何物質(zhì)都能得到核能
B、，人類獲得核能有兩種途徑，即原子核的裂變和聚變
C、和氫彈都是利用原子核裂變的原理制成的
D、只有在人為條件下才會發(fā)生裂變和聚變
2、人體受到過多的射線的照射會受到傷害，所以在使用這些放射線時，人們要注意保護(hù)自己。把放射與外界隔離時，應(yīng)該選用下面的那種材料？（）
A、鋼板 B、一般金屬都可以 C、硬塑料 D、鉛板
答案：1、B 2、D
六、本課小結(jié)：
七、目標(biāo)檢測
1、下列能中，屬于常規(guī)能的有______________屬于可再生能的有______________，屬于新能的有______________________
A、煤 B、石油 C、天燃?xì)?D、風(fēng)能 E、水能 F、核能 G 、太陽能 H 、地?zé)崮?I、潮汐能
2、能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式________________，或者從一個物體________________。在這個過程中，能量的總量保持____，這個規(guī)律叫做能量守恒定律。
3、水電站修建攔河大壩，提高了上游水位。水從上游流下沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電這一過程中，水的________能最終轉(zhuǎn)化為____能。
4、植物進(jìn)行光合作用，將____能轉(zhuǎn)化為________能，動物吃植物，又將能量傳遞；地下的煤和石油也是植物和動物在地質(zhì)演變過程中形成的。所以，可以這樣說：地球的能量，最終是自于________的能量。太陽內(nèi)部進(jìn)行的核反應(yīng)是核____變。
5、新能和生態(tài)環(huán)保是本世紀(jì)關(guān)注的兩大熱點(diǎn)，而太陽是巨大的能，取之不盡，用之不竭，并且直接利用太陽能不會造成環(huán)境污染，近年我國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速，如太陽能熱水器就是把太陽能直接轉(zhuǎn)化為_________能的裝置。再如楊利偉乘坐的飛船，其兩翼安裝的太陽能電池板，就是把太陽能直接轉(zhuǎn)化為_________能，供飛船使用。
6、一些能，如：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然氣、⑤水能、⑥風(fēng)能、⑦太陽能、⑧地?zé)崮堋ⅱ岷四�、⑩電能等（以下填序號）�?/p>
(1)使用會造成空氣污染的有____________；
(2)使用會造成水土流失和沙漠化的有_________；
對它們進(jìn)行分類，并選擇了兩種分類方法。
(3)第一種從一次能和二次能的角度分：___ _______是一次能，________________是二次能。
(4)第二種從可再生和不可再生能的角度分：_________________是可再生能，____________________是不可再生能。
7、在下列空格處填上能量轉(zhuǎn)化的過程：
(1)水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電：________能轉(zhuǎn)化為_________能。
(2)電動機(jī)帶動水泵把水抽到高處：_________能轉(zhuǎn)化為__________能。
(3)太陽光促使植物生長：___________能轉(zhuǎn)化為__________能。
(4)地?zé)岚l(fā)電：__________能轉(zhuǎn)化_________能。
(5)衛(wèi)星板狀的兩翼是太陽電池板，它的作用是把________能轉(zhuǎn)化為_________能，供衛(wèi)星使用。
8、原子核由________、__________組成，它們依靠核力緊密地結(jié)合在一起，一旦使原子核發(fā)生_______或________，就可釋放出驚人的能量,爆炸：___________能轉(zhuǎn)化為____________能。
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