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能源、材料與社會教學設計
一、內容及其解析
本章的內容主要是能量的轉化和守恒、能源和材料的開發和利用，重點是能量的轉化和守恒，掌握能量守恒定律。通過本章學習了解各種形式的能量，知道能量的轉移與轉化，了解能量守恒定律。通過學習了解什么是能源。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展的促進作用。 知道導體、絕緣體、半導體導電性能的差異，知道半導體二極管的單向導電性。 知道超導材料是一種電阻為零的材料，知道超導材料具有超導磁懸浮的特性。 了解納米材料的有關知識
二、教學目標
（一）目標定位：
1.了解各種形式的能量，知道能量的轉移與轉化，了解能量守恒定律。
2. 掌握能量守恒定律。
3.通過學習了解什么是能源。
4.知道材料對人類社會發展的促進作用。
（二）目標解析
1、對日常生活中的各種形式的能量做簡單的認識和了解，知道其原理；
2、體會身邊的能量、樂于探究能量的轉化現象，接受節約能源的觀念。
3、知道哪些屬于可再生能源，哪些屬于不可再生能源。
4、知道導體、絕緣體、半導體導電性能的差異，知道半導體二極管的單向導電性。 知道超導材料是一種電阻為零的材料，知道超導材料具有超導磁懸浮的特性。 了解納米材料的有關知識。
3、問題診斷分析
本節內容比較簡單，中考考點比較少，學生可能在理解能量的轉化與守恒這一概念是有困難，能量比較抽象，很難讓學生理解和接受。可采用結合多媒體教學，輔助學生理解。
四、教學支持條件分析
多媒體
5、教學過程設計
自學
1、能量既不會憑空_______，也不會憑空_______，它只會從__________轉化為 _____________，或者從一個物體_________到另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量的總量__________。
2. 金、銀、銅、鐵等金屬材料的電阻_____，是導電性能較好的良好導體；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________下轉化，電動機帶動水泵抽水是_____能轉化成________能，植物吸收陽光進行光合作用是_______能轉化為______能，燃料燃燒時發熱是_________能轉化為________能。
（一）：能量的轉化與守恒：
1、能量的存在形式：機械能、電磁能、內能、化學能和核能等。
（1）化學能：是由于化學反應，物質的分子結構變化而產生的能量。
（2）核能：是由于核反應，物質的原子核結構發生變化而產生的能量。
2、能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而能的總量保持不變。（說明：能量的轉化是有條件的，即能量在一定的條件下，才會發生轉化或轉移）
（二）：能與社會：
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%，而我國的能結構主要以煤為主，其比重大約是煤75%，石油17%，天然氣3%，其他（水電、核電、新能發電）占6%，結構不合理。
（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，由一次能轉化而的能叫做二次能。
（4）常規能和新能：
常規能：像煤、石油、天然氣以及水能等人類已經使用多年的能叫做常規能。
新能：像太陽能、核能、地熱能、潮汐能等人類最近才開始開發使用的能叫做新能。
2、 能的開發和利用：能利用的進步導致了人類文明的躍進。
（1）先是鉆木取火，從人類利用自然火到人工火的轉變，導致了以柴薪作為主要能的時代的到；
（2）蒸汽機的發明是人類利用能量的里程碑，人類從此步入以機械動力大規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化；
（3）20世紀40年代，物理學家發明了可以控制核能釋放的裝置——核反應堆，人類開始了以核能為代表的又一次能革命。
3、能與環境：能的大量開發和利用既促進了社會生產力的發展和提高，同時不可避免的造成了環境污染。
（三）：開發新能
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）利用太陽能發電：（太陽能電池）
2、核能：
（1）核能的開發和利用有兩種方法：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為較輕的原子核的一種核反應。既鈾原子核在中子的轟擊下行會產生裂變反應，每個鈾原子核的裂變除了要產生大量的熱量以外，還要產生2～3個以上的中子。
B、核聚變是較輕的原子核結合成為較重的原子核的一種核反應。
（2）目前建成的核電站是利用核裂變發電的，就是通過核反應堆有效控制鏈式反應的速度，使核反映緩慢的進行，并不斷的釋放熱能。
3、其他新能：
（1） 地熱能是利用地球內部熾熱的巖漿使地下水變為水蒸氣從而發電的一種能量；
（2） 潮汐能是月球、太陽對地球的引力作用而產生的潮汐能；風能是利用空氣高速流動帶的能量。
（4）：開發新材料
1、根據材料的導電性能，材料可分為導體、半導體及絕緣體三大類。
容易導電的材料是導體，如銅、鋁等；
不容易導電的材料是絕緣體，如玻璃、橡膠等；
半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間。如硅、鍺、砷化鎵等例、常用的電器中都可以找到大量的半導體元件半導體元件具有許多獨特的功能。二極管具有單向導電性，三極管可以用來放大電信號。
2、超導現象和超導體：當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，可以認為其電阻突然變為零，這種現象叫做超導現象，能夠發生超導現象的物質稱為超導體。
3、納米材料除了其基本單元空間尺度小外，在力、熱、聲、光、電、磁等方面還表現出許多特殊的性能。
二：重點、難點突破
一：能量的轉化與守恒：
例1、小胡同學將生活中常見的例子與能量的轉化聯系起，用線連接，其中有一組連線是錯誤的是()。
A、用磨刀石磨刀機械能轉化為內能
B、保溫瓶的瓶蓋蹦起內能轉化為機械能
C、電熱水器工作電能轉化為內能
D、向上飛行的足球勢能轉化為動能
答案：D
小練習：
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物體的動能轉化為勢能
B·物體的勢能轉化為動能
C·物體的內能轉化為機械能
D·物體的機械能轉化為內能
2、核電站將核能最終轉化為電能，下列轉化過程正確的是（）
A、核能——機械能——內能——電能
B、核能——機械能——電能
C、核能——內能——機械能——電能
D、核能——內能——電能
3、人造地球衛星大部分運行在橢圓形軌道上，其軌道參數有近地點和遠地點，發射時用運載火箭將其發射到近地點即可。星箭分離后，在由近地點向遠地點飛行的過程中，飛船的動能、重力勢能以及能量的轉化正確的是（）
A、動能增加，重力勢能減小，動能轉化為重力勢能
B、動能減小，重力勢能增加，動能轉化為重力勢能
C、動能減小，重力勢能增加，重力勢能轉化為動能
D、動能增加，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能
答案：1、D 2、C 3、B
2、能的利用：
例2、關于能，下列說法正確的是（）
A、 煤、石油、天然氣、水能、風能、電能都是一次能
B、 核能、太陽能、潮汐能、地熱能、水能、風能等都是可再生能
C、 一次能是開發利用后不能再生的能，二次能是可以再生的能
D、 解決能危機的重要出路是開發和利用新能，特別是核能和太陽能
答案：D
小練習：
1、建設節約型社會，節約能、保護環境是當代公民的責任。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、生活中盡量使用節能燈具 D、放學后教室內日光燈徹夜通明
2、下列能中，與太陽能無關的是（）
A、水能與風能 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、風能 C、太陽能 D、石油
答案：1、C 2、C 3、D
3、 新能：
例3、關于能的利用，寫列說法中正確的是( )
A、開發利用太陽能和風能，有利于環境保護
B、核反應會發生劇烈的爆炸，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、我國新發現的冀東南堡大油田可以正常開采一千年
答案：A
小練習：
1、下列關于核能的說法中正確的是（）
A、物質是由原子組成的，原子中有原子核，所以利用任何物質都能得到核能
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，人們要注意保護自己。把放射與外界隔離時，應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：
七、目標檢測
1、下列能中，屬于常規能的有______________屬于可再生能的有______________，屬于新能的有______________________
A、煤 B、石油 C、天燃氣 D、風能 E、水能 F、核能 G 、太陽能 H 、地熱能 I、潮汐能
2、能量既不會消滅，也不會創生，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，水輪機帶動發電機發電這一過程中，水的________能最終轉化為____能。
4、植物進行光合作用，將____能轉化為________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。太陽內部進行的核反應是核____變。
5、新能和生態環保是本世紀關注的兩大熱點，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境污染，近年我國太陽能產業發展十分迅速，如太陽能熱水器就是把太陽能直接轉化為_________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風能、⑦太陽能、⑧地熱能、⑨核能、⑩電能等（以下填序號）：
(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化的過程：
(1)水輪機帶動發電機發電：________能轉化為_________能。
(2)電動機帶動水泵把水抽到高處：_________能轉化為__________能。
(3)太陽光促使植物生長：___________能轉化為__________能。
(4)地熱發電：__________能轉化_________能。
(5)衛星板狀的兩翼是太陽電池板，它的作用是把________能轉化為_________能，供衛星使用。
8、原子核由________、__________組成，它們依靠核力緊密地結合在一起，一旦使原子核發生_______或________，就可釋放出驚人的能量,爆炸：___________能轉化為____________能。
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