九年级物理第二十章能量和能源.doc

九年级物理第二十章 能量和能源本章概述一、 课标要求：1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。2.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。3.知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。4.初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。5.能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。6.能结合事例，说出不可再生能源与可再生能源的特点。7.了解核能的优点和可能带来的问题。 8.了解世界和我国的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识。二、教材分析：能源和材料、信息一样被视为现代工业和科学的三大支柱之一。能源的利用和发展关系着整个国民经济的发展，关系着整个人类的生产和生活。为了减少能源的大量消耗和能源利用工程中对环境日益严重的污染，使国民经济走可持续发展的道路，就必须合理用能和节能。节能已成为我国发展经济的一项战略方针而列入中华人民共和国节约能源法。能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛渗透在各门学科中，并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际、形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，都是十分重要的。本章内容具有较强的综合性，内容涉及能源的开发和环境保护，都是关系到人类生存与发展的重大社会问题，让学生在学习中了解有关能量和能源的基本常识并学会关注自然、关注社会是本章教学的主要目标。本章教材编写有两条线索，第一条线索为“能量”，第二条线索为“能源”，内容分为三节。第一节“能量的转化与守恒”是以“能量”为线索，主要内容是介绍自然界各种形式的能量和能量的转移与转化，并通过学生的实验探究，让学生对能量的转化有一个感性的认识，最后突出能量守恒定律及其应用。第二节与第三节是以“能源”为线索。第二节“能源与社会”从自然界的能源、能源的开发和利用及能源与环境三个方面让学生了解，由于各种能源的广泛利用，促进了社会的巨大进步，伴随着这种进步，人类对能源的需求越来越大，但不可再生能源是有限的，且能源的开发和利用带来了环境污染和生态破坏，如何解决能源供需矛盾以及能源的利用与环境保护的矛盾，是人类社会遇到的又一难题。第三节“开发新能源”便是在第二节提出的问题基础上，让学生了解，要解决能源的供需矛盾和有关环境问题的根本途径是开发和利用新能源，且新能源的最大特点应该是“清洁”和“可再生”。重点：1. 通过实例了解能量及其存在的不同形式，能说出一些常见的能量的名称，知道自然界有多种形式的能量；2.知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。难点：1.理解能量守恒定律；2.理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系；3.了解能源与环境的关系，增强环境保护的意识三、教法、学法指导对本章内容目标的把握，首先是知识与技能目标：通过本章的学习，应对“能源的利用和发展关系着整个国民经济的发展，关系着整个人类的生产和生活。为了减少能源的大量消耗和能源利用工程中对环境日益严重的污染，使国民经济走可持续发展的道路，就必须合理用能和节能。节能已成为我国发展经济的一项战略方针”这一观点有所体会；能用准确、简洁的语言说出能量守恒定律；能举出日常生活中能量守恒的实例；知道能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化；能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系；能说出能源与人类生存和社会发展的关系；能说出不可再生能源与可再生能源的特点；了解核能的优点和可能带来的问题；能了解世界和我国的能源状况；培养能源的开发利用有可持续发展的意识。教学建议：1、密切与生产、生活紧密相联系，紧密结合学生先有的生活经验及社会知识，课堂教学要引起学生的共鸣；2、主要是学生自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会，讨论和交流应给予学生充分的时间，由学生自己分析，不要教师包办代替；3、教师和学生一起收集资料、交流，一同经历，共同提高；4、能量的转化实验、小球摆动实验一定让学生亲身做一做，教材提供的实验实际上是根据电动机和发电机的原理设计的，根据实际条件，可以灵活处理另行设计；5、在教学中，可对“能量守恒定律”的建立及其意义做一些相关的故事介绍，让学生明白永动机是永远制造不出来的，教育学生尊重科学，尊重规律以少走弯路；6、加强学科间的联系，例如“能源与社会”的教学，可与政治、地理、历史等人文学科密切联系，也可以与生物化学学科联系，以丰富教学素材；7、教学方法力求生动，比如可以用“煤的利用导致第一次工业革命和电的发明导致第二次工业革命”说明能源的利用和开发起对人类社会的进步和发展起到了积极的推动作用，也可以采用举办小型报告会的方式让学生讨论“能源的利用与环境保护”等问题；8、在知识和疑难点拨中；力求通俗易懂，可充分利用挂图、录像资料，再加以适当的比喻；9、课堂教学要积极培养学生能源开发与利用的可持续发展的意识，培养学生关注社会、热爱人类的积极的主人翁意识。本章教学，切忌教师一讲到底，一定要让学生多讨论、多交流，逐步理解能源对人类、对社会、对自然的作用，逐步思考人类应该怎样利用能源与能量。同时，激发学生关心社会、热爱人类，引导学生在课外通过各种渠道获取相关信息。本章教材内容结构如下： 四、课时安排本章安排五课时进行，每节一课时，小结一课时，测试一课时。九年级物理第二十章第一节 能量的转化与守恒教学建议一、课标要求1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。能说出一些常见的能量名称，知道自然界有多种形式的能量。2.知道能量守恒定律。知道永动机不可能制成。并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题。3.能解释一些常见现象中的能量转化问题。4.能独立或采取合作的形式完成实验探究内容。二、教材分析本节内容较多，可安排两个课时进行，但考虑总复习时间紧，在这里安排一课时进行。教材内容体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程标准的理念。本节内容分为三大部分“多种形式的能量”、以及“能量守恒定律”。课程标准指出：“能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的层次反应了物质运动和相互作用的本质。它与各种产业和生活息息相关，这部分内容对于学生树立科学的世界观、联系生活生产实际，形成可持续发展的意识以及对进一步学习其他科学技术都是十分很需要的。”。因此，能量的转化和转移相关知识是本章的重点内容。“多种形式的能量”从自然界和生活中，引出能量以各种形式展现着，由于能是物理学中最重要的概念之一，比较抽象，所以教材以学生在前面的学习中有较深刻了解的机械能、电磁能和内能入手，扩展到化学能、核能；“能量转移和转化”课本以学生熟悉的小球碰撞、灯泡发光入手引出能量转移和转化，然后将自然界中的能量归结到来源于太阳的能量，能量的转化实验，教材提供的实验实际上是根据电动机和发电机的原理设计的，根据实际条件，可以灵活处理另行设计，一定让学生亲身做一做；“能量守恒定律”是自然界中最重要的定律，课本以小球的摆动为例讲述，在教学中，可对“能量守恒定律”的建立及其意义做一些相关的故事介绍，让学生明白永动机是永远制造不出来的，教育学生尊重科学，尊重规律以少走弯路。重点：通过实例了解能量及其存在的不同形式，能说出一些常见的能量的名称，知道自然界有多种形式的能量。难点：理解能量守恒定律。三、课时安排：一课时四、教学准备：电灯泡、能量的转化实验装置、单摆五、教学设计：引言：金属的冶炼、机器的运转、汽车火车等交通工具的行驶，都需要能量。日常生活中的烧饭、取暖、照明等也需要能量。煤、石油、天然气在燃烧时可以提供能量，它们是能源；水流和凤可以提供能量，它们也是能源，在自然界和生活中，能量以多种形式展现着。教学内容教师活动学生活动备注一、 多种形式的能量二、 能量的转移和转化三、能量守恒定律四、课堂练习五、课堂小结六、课外作业1.提出问题：当今世界的三大产业是能源、材料和信息，自然界中的能量以各种形式存在着，你能说出能量的几种存在形式吗？2.提出问题：自然界中能量的形式有多种多样，化学能和核能是其中的两种，请同学们阅读课本P165页，理解什么是化学能和核能？3.请同学们完成课本P165页“交流和讨论”部分的内容。1.提出问题：自然界中的能量不但可从一个物体转移到，还可以从一种形式转化为另一种形式，？2. 课本图209说明了什么？3.请同学们阅读课本P166第4、5、6、7、8自然段后回答，地球上的能量归根到底来源于什么？4.安排学生完成课本图2012实验后，学生完成两部分的填空。安排学生看书P168页内容，完成对能量守恒定律的归纳和总结1.下列过程中是什么形式的能量转化成什么形式的能量？A、用砂轮磨刀，有火星迸出B、陨石坠入大气层，成为流星C、壶中的水沸腾，壶盖不断的跳动D、用打气筒给自行车轮胎打气2. 人类对各种能源的利用，都是通过 来能量转化实现的，当我们获得一种能量时，一定要 另一种能量。安排学生小结本节内容课外作业：每个同学完成一篇小论文：“永动机”能够制造出来吗？学生回答：机械能、电能、磁能、内能等等。看书、交流、回答完成课本P165页部分的内容后，进行交流看书、交流、回答看书、交流、回答完成练习完成实验、填空看书、交流、回答、归纳完成练习课堂小结调查、查阅资料，完成论文本节本堂课要求学生积极参与，教师要调动学生的积极性，让学生积极讨论、交流、回答，所有板书由学生完成六、板书设计：第一节 能量的转化与守恒1.能的存在形式：机械能、电磁能、内能、化学能和核能等。化学能：是由于化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。核能：是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。2.能量的转移和转化3.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。七、教学反思：八、教学参考1、能量和能量守恒定律世界是由运动的物质组成的，物质的运动形式多种多样，并区不断相互转化正是在研究运动形式转化的过程中，人们逐渐建立起了功和能的概念能是物质运动的普遍量度，而功是能量变化的量度这种说法概括了功和能的本质，但哲学味道浓了一些在物理学中，从19世纪中叶产生的能量定义：“能量是物体做功的本领”，一直延用至今但近年来不论在国外还是国内，物理教育界却对这个定义是否妥当展开过争论于是许多物理教材，例如现行的中学教材，都不给出能量的一般定义，而是根据上述定义的思想，即物体在某一状态下的能量，是物体由这个状态出发，尽其所能做出的功来给出各种具体的能量形式的操作定义（用量度方法代替定义）能量概念的形成和早期发展，始终是和能量守恒定律的建立过程紧密相关的由于对机械能、内能、电能、化学能、生物能等具体能量形式认识的发展，以及它们之间都能以一定的数量关系相互转化的逐渐被发现，才使能量守恒定律得以建立这是一段以百年计的漫长历史过程随着科学的发展，许多重大的新物理现象，如物质的放射性、核结构与核能、各种基本粒子等被发现，都只是给证明这一伟大定律的正确性提供了更丰富的事实尽管有些现象在发现的当时似乎形成了对这一定律的冲击，但最后仍以这一定律的完全胜利而告终能量守恒定律的发现告诉我们，尽管物质世界千变万化，但这种变化决不是没有约束的，最基本的约束就是守恒律也就是说，一切运动变化无论属于什么样的物质形式，反映什么样的物质特性，服从什么样的特定规律，都要满足一定的守恒律物理学中的能量、动量和角动量守恒，就是物理运动所必须服从的最基本的规律与之相较，牛顿运动定律、麦克斯韦方程组等都低了一个层次2、能量守恒定律的发现能量守恒定律的发现(discovery of conservationlaw of energy) 是19世纪物理学发展中的一项极其重大的科学发现。 该定律是在5个国家、由各种不同职业的10余位科学家从不同侧面各自独立发现的。其中迈尔、焦耳、亥姆霍兹对发现能量守恒定律作出了主要贡献。 迈尔的工作 德国医生迈尔最早是从人体新陈代谢的研究中得出这个重要发现的。 1840年，年仅26岁的迈尔在一艘驶往爪哇的船上作随船医生，他在给生病的船员放血时，发现病人的静脉血比在欧洲时的颜色要红些，由此引起他的沉思。他想到热带地区人的静脉血所以红些，是由于其中含氧量较高的缘故，而氧所以多出来，是机体中食物的燃烧过程减弱的结果。这使他联想到食物中化学能与热能的等效性，由此推测如果人体的能的输入同支出是平衡的，那么所有这些形式的能在量上就必定是守恒的。1842年，迈尔发表了题为论无机界的力的论文，进一步表达了物理化学过程中能量守恒的思想，并提出了建立不同的力之间数值上的当量关系的必要性。 焦耳的工作 英国物理学家焦耳极力想从实验上去证明能量的不灭。1840一1841年，经过多次通电导体产生热量的实验，他发现电能可以转化为热能。1843年，他钻研并测定了热能和机械功之间的当量关系，做了一系列的实验，并宣布：自然界的能是不能毁灭的，那里消耗了机械能，总能得到相当的热，热只是能的一种形式。1847年，他做了迄今认为确定热功当量的最好实验。此后不断改进实验方法，直到1878年还有测量结果的报告，那时测得热功当量的平均值为4239千克重米千卡。这个值比现在人们公认的值427千克重米千卡约小o7，如此精确的实验结果为能量守恒定律的确立，提供了无可置疑的实验证据。 亥姆霍兹的工作 德国物理学家、生理学家亥姆霍兹是从生理学问题开始对能量守恒原理进行研究的。在此基础上，于1847年出版了论力的守恒一书。在这部篇幅不长的著作中，亥姆霍兹确认“力”的守恒定律在自然界中所起的作用，给出了不同性质“力”的定量表示式，也就是给出了对不同形式的能的数学表示式，并研究了它们之间相互转化的情况，从而这部著作成了能量守恒定律论证方面影响较大的一篇历史性文献。 能量守恒定律发现的意义 能量守恒定律的发现，在物理学史上是一个非常有教益的事例。因为在该定律发现的过程中，除了上述3位物理学家作出主要 贡献外，还有法国的卡诺于1824年，德国的莫尔于 1837年，法国铁道工程师塞甘于1839年，生活在俄国的瑞士化学家赫斯于1840年，德国物理学家霍耳兹曼 于1845年，英国律师出身的电化学家格罗夫于1846 年，丹麦工程师柯耳丁于1847年，以及法国物理学家 伊伦于1854年，都曾独立地发表过有关能量守恒方面的论文，对能量守恒定律的发现作出了贡献。这就生动 地告诉我们，物理学上的历史性突破，个人的努力和才能固然是重要的因素，但客观的历史条件(包括社会、 生产和科学的状况)则更为根本。一旦等到条件成熟 时，一个重大的课题同时由几个人甚至十几个人去突破它，也就不足为奇了，这也就体现了历史的必然。 能量守恒定律的发现，在物理学史上又是一个非常重要的事情： 这个定律表达了关于运动量不可创造和不可消灭的普遍规律； 这个定律概括了一切物理现象：力、热、电、磁、光的现象，这就有可能用这一定律从同一观点去研究所有这些现象，把它们看成是可以互相转化的运动的不同形式，揭示了这些运动形式之间的统一性，从而达到物理科学的第二次大综合； 这个定律的发现也促进对自然现象认识的辩证观点的发展，自然辩证法认为，自然界中的一切现象都应当是相互联系的。 学 案一、学习目标1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。能说出一些常见的能量名称，知道自然界有多种形式的能量。2.知道能量守恒定律。知道永动机不可能制成。并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题。3.能解释一些常见现象中的能量转化问题。4.能独立或采取合作的形式完成实验探究内容。二、学法指导1、密切与生产、生活紧密相联系，紧密结合先有的生活经验及社会知识；2、主要是自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会，加强讨论和交流；3、能量的转化实验、小球摆动实验一定要亲身做一做，教材提供的实验实际上是根据电动机和发电机的原理设计的，根据实际条件，可以灵活处理另行设计；4、在学习中，可对“能量守恒定律”的建立及其意义多做一些了解，使自己明白永动机是永远制造不出来的，要尊重科学，尊重规律以少走弯路；三、释疑解难1能的存在形式：机械能、电磁能、内能、化学能和核能等。2化学能：是由于化学反应，物质的分子结构变化而产生的能量。3核能：是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。4能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。四、 自我检测1瀑布从高山上飞泻而下，落地后水温稍有升高，这是能转化为能。2发电机发电时，能转化为能。 答案：机械；电3下列能的转化中，属于化学能转化为内能的是（ D ）A、植物吸收太阳光进行B、电动机带动水泵抽水C、摩擦生热D、燃料燃烧时放时4关于能量下列说法正确的是（A）A、机械能守恒B、能量正在消失C、只有动能和重力势能的相互转化D、减少的那部分机械能转化为内能，能的总量保持不变5下列事实中，属于利用机械能转化为内能的是（C）A、打气筒打气时，筒壁温度升高B、把烧红的铁块放入冷水中，使冷水变热C、古代人钻木取火D、水壶中水沸腾后，水蒸气使壶盖跳动6下列现象与对应的能的转化关系正确的是（AB）A、子弹打进墙壁的过程，机械能转化为内能B、电熨斗通电后发热，电能转化为内能C、燃烧木柴把水烧开的过程中，木柴的内能转化为机械能D、使用太阳能电池的过程中，太阳能转化为电能7为什么人造地球卫星在转道上运行时不会被烧毁，而当它进入稠密的大气层时，就会被烧毁？请从能的转化角度来回答。五、交流园地六、课外空间永动机不能制造 热力学发展初期，热和机械能的相互转化是人们研究的主题。在工业革命的推动下，工业上和运输上都相当广泛地使用蒸汽机。人们研究怎样消耗最少的燃料而获得尽可能多的机械能。甚至幻想制造一种机器，不需要外界提供能量，却能不断地对外做功，这就是所谓的第一类永动机。为了解决这个问题，促使人们都去研究热和机械能之间的关系问题。迈尔（J.R.Mayer）第一个提出了能量守恒定律，而此定律得到了物理学界的确认，却是在焦耳（J.P.Joule）的实验工作发表以后。焦耳在18401848年间做了大量实验，测定了热与多种能量的相互转化时的严格的数量关系。以往热的单位是cal（卡），功以erg尔格）为单位，焦耳的实验结果为1cal=4184107erg，这就是著名的热功当量。此后，更准确地测定为4184107erg，即4184J（焦耳）。焦耳实验表明，自然界的一切物质都具有能量，它可以有多种不同的形式，但通过适当的装置，能从一种形式转化为另一种形式，在相互转化中，能量的总数量不变。能量守恒转换定律的建立，对制造永动机的幻想作了最后的判决，因而热力学第一定律的另一种表述为：“不可能制造出第一类永动机”。由此可见，热力学第一定律就是涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律。热力学第一定律告诉我们：物质运动既不能创造，也不能消灭，而运动形式的相互转化是物质本身具有的属性。恩格斯对能量守恒与转化定律曾经给予很高的评价，将它和细胞学说及进化论相提并论，称它们是揭示自然界辨证发展过程的自然科学的三大发现。九年级物理第二十章第二节 能源与社会教学建议 一、课标要求1.了解什么是能源。知道哪些属于可再生能源，哪些属于不可再生能源。2.知道能源与人类生存和社会发展密切相关，知道人类发现、开发、利用能源的历史，就是其认识自然、理解自然的历史，并能通过。具体的事例进行说明。3.了解能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏，学会辨证的思考问题、学会关注自然、关注社会。二、教材分析本节内容讨论了能源的开发与利用对人类社会的生存和发展的正反两个方面的影响，分为三个部分,“自然界的能源”、“能源的开发和利用”、“能源和环境”，“自然界的能源”重点介绍了可再生能源与不可再生能源，介绍了世界能源的主要来源以及我国不合理的能源结构，目的是引导学生关注社会，关注人类；“能源的开发和利用”的教学突出了能源与人类生存和社会发展密切相关，知道人类发现、开发、利用能源的历史，就是其认识自然、理解自然的历史；“能源和环境”这部分内容是让学生知道能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏，学会辨证的思考问题、学会关注自然、关注社会。本节内容可与政治、地理、历史等人文学科进行很好的融合，也可以与生物化学学科联系，有丰富教学素材。教学方法力求灵活生动。比如可以用“煤的利用导致第一次工业革命和电的发明导致第二次工业革命”说明能源的利用和开发起对人类社会的进步和发展起到了积极的推动作用，也可以采用举办小型报告会的方式让学生讨论“能源的利用与环境保护”等问题。重点：1、知道可再生能源和不可再生能源的区别2、知道世界能源的构成和我国能源的结构3、了解能源与环境的关系，增强环境保护的意识 难点：理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系三、课时安排：一课时四、教学准备：能源、能源与环境的有关录像带等五、教学设计：引言：能源与我们的生活密切相关,能源直接影响到我们的生活质量。“节能”、 “缺电”、“新能源”、“能源与环境”成为一个又一个热门话题，今天我们来研究能源与社会的关系。教学内容教师活动学生活动备注一、自然界的能源二、能源的开发和利用三、能源与环境四、课堂练习五、课堂小结1.安排学生看书后，提出问题：生活中什么是可再生能源，什么是不可再生能源？各举两例进行说明。2.你能说出世界和我国能源消耗结构比例吗？1.安排学生看书后，提出问题：纵观几千年的文明史，人类发现、开发、利用能源的历史就是其认识自然、理解自然的历史，也是人类的文明史，你同意这种看法吗？2.有人说，煤的利用导致第一次工业革命，电的发明导致第二次工业革命，谈谈你的看法？1. 能源的开发和利用带来了环境污染和生态破坏，谈谈你对这个方面的认识？2.如何解决能源的利用与环境保护的矛盾，谈一谈你的看法？课堂练习1.、属于不可再生能源，、属于可再生能源。 答案：煤、石油、天然气、 风能、水能、太阳能2.下列关于能源说法不正确的是（D）A 化石燃料属于一次能源B 二次能源是由一次能源转化来的C 一次能源中化石燃料、水能、风能都来源于太阳能D 一次能源都是开发利用后不能再生的能源，二次能源是可以再生的能源学生小结课外作业：上网或查阅有关资料了解能源的开发和利用带来的环境污染和生态破坏。学生看书、回答问题讨论、交流、回答学生看书，讨论、交流、回答学生看书，讨论、交流、回答学生讨论、交流、回答学生讨论、交流、回答完成练习学生小结课外调查本堂课要求学生积极参与，教师要调动学生的积极性，让学生积极讨论、交流、回答，所有板书由学生完成六、板书设计：第二节 能源与社会（一）自然界的能源：1、可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源。太阳能、风能、水能以及动植物等2、已经消耗就很难再生的能源就是不可再生能源。如：煤、石油、天然气和铀矿等3、目前世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。其中：石油大约占40%，每大约占35%，天然气大约占20%4、我国的能源结构主要以煤为主，其比重大约是煤75%，石油17%，天然气3%，其他（水电、核电、新能源发电）占6%，结构不合理。（二）能源的开发和利用：能源利用的进步导致了人类文明的跃进。煤的利用导致第一次工业革命；电的发明导致第二次工业革命。20世纪40年代，核能为代表的又一次能源革命。（三）能源与环境：能源的大量开发和利用既促进了社会生产力的发展和提高，同时不可避免的造成了环境污染。这给人类提出了一个新的课题。七、教学反思八、教学参考1、中国能源可持续发展六大战略能源既是重要的必不可少的经济发展和社会生活的物质前提，又是现实的重要污染来源。解决好我国的能源可持续发展战略问题，是实现我国社会经济可持续发展的重要环节。中国的可持续发展能源战略至少应考虑两方面的内容，其一是如何确保经济合理的持续的能源供应和高效使用能源，同时解决和能源过程有关的环境问题。一、长期坚持节能优先战略20世纪八十年代以来，面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应难以满足迅速增长的需求，节能受到必要的重视，节能取得了显著的成绩。市场经济初步建立以来，能源供需关系出现了重大的变化。能源价格经过改革调整，已基本反应了市场的能源边际成本。能源相对价格水平已经不低，有效的引导了市场条件下的能源消费，盲目性生产基本消除。企业竞争促使成本下降，降低能源成本成为许多产品增强市场竞争力的重要内容，节能的微观经济性成为关键驱动力；产业结构的调整和变化，以及市场对企业生产的硬约束，带来了明显的节能效果。在新的市场条件下，解决能源短缺已不是节能和提高能效的驱动力。一些能源供应部门反而出现了由于供应能力过剩而要开辟新的消费市场，以刺激能源消费的动机和做法，力图争取更大的市场份额和经济利益。为了经济发展的目标，必然要鼓励终端消费包括能源消费的扩张，鼓励新的消费以拉动需求，包括新的用能途径，其中建筑用能、交通用能的上升将比较明显。另一方面，对能源部门的经济效益和相关社会问题的关注和实际影响，大于节能的呼声。对长期的能源平衡和能源安全的关注难以和短期的、直接经济运行的利益取向有机地联系起来。原有节能管理体系及机制的功能和效果受到挑战。由于能源供需的形势发生变化，控制供应的节能管理方式已不起作用。政府在投资和项目设定方面的直接控制力减弱，直接用于节能项目的财政支持数量甚微。随着政府机构的改革，能源和节能主管行政编制大幅度减小，20世纪八十年代以来建立起来的能源和节能管理组织体系的许多部分已经不复存在。新的节能管理体制有待在新的市场条件下在政府职能中进一步确定和落实。中国能源效率的提高不能单纯依靠市场机制。市场约束和产业升级仍将在相当一段时间内起到提高能效的促进作用，使按GDP的计算的能源消费效率提高。加入WTO以后，中国的劳动力成本可能还将在相当长的一个时期内保持竞争力，但资源性的成本，包括土地的价格，特别是能源的成本将不具有竞争性。如上所述，中国可能还要经过二三十年的努力，才能在能源技术的平均水平上，赶上国际先进水平。可以预见，如果中国真正能够实现在下世纪中叶达到现代化的目标，中国将会面对重大的能源挑战。使中国的能源效率提到一个没有先例的高度，光靠市场经济的自发作用，是远远不够的，必须在政策介入方面找到新的途径。在现阶段，提高全民的资源忧患意识，在市场经济的自然作用之外，采取适当的政策措施仍然十分必要。除信息、标准、技术推广等措施之外，还要进一步考虑长期的能源价格政策。同时，推动环境保护，也是节能的重要驱动力。中国还要及早考虑可持续发展的消费方式的设计和引导实施。没有这些努力，就难以实现有中国特色的现代化。长期坚持节能优先必须成为中国可持续发展能源战略的一个重要基本点。二、适应终端能源需求的变化趋势，实现能源结构的转变，加快发展天然气中国长期以来能源结构以煤为主，是造成能源效率低下、环境污染严重的重要原因。近年来终端能源需求的结构和总量变化，以及以中心城市为开端的环保要求，使优化一次能源结构成为能源发展的重要趋势。但是，石油进口的快速增长，加之国际油价在去年在大幅上扬，使能源供应保障问题受到多方关注。天然气的开发利用，需要重新大规模建设天然气的长距离输运基础设施。对天然气成本和价格的估计引起了对未来相关能源成本的激烈讨论和担心。优化能源结构能否实现仍然有着不确定性。当前和今后几十年内，石油和天然气仍将是世界范围的主要能源。特别是天然气的发展方兴未艾。天然气的利用不仅有很好的环境效果，建立在天然气基础上的能源技术，也是当前和今后长时期内能源效率最高的技术。我国的天然气基础比较薄弱，在形成天然气基础设施网络的时期，需要大量的投入和政策支持。十五期间正在实施的西气东送工程意义重大，天然气基础管网一旦建成，将带动天然气开发的进程，可望使天然气的实际成本明显降低。在天然气的发展问题上，需要国家的支持和协调。三、从实际出发，实施煤炭的清洁利用优化能源结构和充分合理利用我国的煤炭资源并不矛盾。在能源结构优化的过程中，煤炭必然将退出一些使用领域，但是煤在中国能源中的地位仍然将十分重要。目前我国煤炭的使用技术和方式与可持续发展的社会经济发展目标有很大的差距，是我国环境污染的主要来源。在可持续发展能源战略中，煤炭的利用，首先要解决相应的环境污染问题。从世界能源系统的发展趋势看，未来煤炭的主要应用途径仍然是发电。在有天然气可以利用的地方，天然气燃气蒸汽联合循环技术可以达到更高的发电效率，也有更好的环保性能。但是只要采取适当的措施，燃煤电厂仍然可以做到清洁发电，效率的提高也还有较大余地。从中国的实际情况出发，煤的清洁利用首先要解决的是落实目前直接燃煤的大气污染问题。其中，燃煤电厂的脱硫问题应该首先予以解决。燃煤电厂脱硫技术是十分成熟技术，现在是干不干的问题。目前煤炭供应过程和转换过程中，有大量可以立即行动而且对煤炭的清洁利用有明显实效的事情可做。如煤炭的筛选和洗选，更加合理的煤质管理和配送，型煤的利用，水煤浆利用等等，都大有潜力。煤炭的气化和液化有可能作为远期技术储备。有必要认真分析比较先进的燃煤发电技术和将煤炭转换成或液体燃料后再用于发电的效率、环境影响、以及经济性。至少在相当时期内，先进的燃煤发电技术还将有很大的竞争力。如果考虑以煤为原料提供液体或气体燃料的话，则必须全面分析评估其经济可行性，还要考虑全过程的环境影响。除此以外，还必须考虑能源系统的总体效率。另一方面，越来越迫近的全球气候变化的限制因素，将使煤炭的使用逐渐受到碳排放的严重制约。这些因素在煤炭的气化和液化技术开发和未来应用时必须充分予以考虑。四、系统考虑电源结构，水电、核电要实施长期的发展计划中国的石油和天然气资源相对人口而言十分有限。在未来的终端能源消费结构中，电力的比例将不断扩大。和石油和天然气相对便宜的国家相比，中国有可能必须使电力在终端能源的中的比例高于这些国家。对发电能源结构要有长期的规划，避免临时和缺乏系统规划的选择。首先要尽量利用水力资源。中国水力资源丰富，目前利用率很低，发展潜力巨大。水电项目可以很好的和防洪、抗旱、农业灌溉结合起来，取得更大的综合社会经济效益。当然，水电大坝的建设可能存在对流域生态环境的影响，需要在大坝设计和建设时给予充分和恰当地考虑。采取必要措施，使这些不利影响减到最小。和煤炭生产、运输、发电过程中产生的种种环境问题比较起来，水电是一种对环境和生态影响小得多的清洁能源。如果把水电的巨大综合社会经济效益考虑在内，发展水电的优越性就更加突出。十五规划提出的西电东送，为开发水电提供了更好的机遇，应当加强实施，消除各种体制上的障碍，使我国的水电发展能够长期、稳定地得到较快的发展，避免出现新的反复。在考虑是否发展天然气发电时，不但要在不同电源方案中进行综合比较，还应该对同一能源的不同使用方向的合理性进行比较分析。天然气是否应该用来发电，不仅要和煤电比，更要考虑在我国天然气资源相对不足的长期条件下，是否首先应用天然气替代大量中小燃煤锅炉窑炉。从环境保护的角度来看，要使中小型锅炉或窑炉能达到较高的污染排放控制水平是十分困难的，相对而言，电厂排污控制则可行得多。为了实现我国能源的可持续发展，必须尽快解决现有的一些体制性障碍，使资源的配置符合全社会环保效果最大化和成本最小化的原则。核电是一种可靠的清洁的能源，核电的安全性已经达到很高的水平。在现有技术条件下，核废料的处理也可以得到妥善的解决。和燃煤电厂实际带来的环境和人身安全问题相比，核电的优越性是十分明显的。发展核电符合我国实现可持续发展能源战略方向。应把重点放到经济性以及安全性的选择上来，通过引进和国产化，使核电产业尽快达到经济规模，使核电的成本降下来。以实现核电发展的长期目标。五、推动环境保护，为可持续发展能源战略的实施创造必要的外部条件环境保护是可持续发展的一个基本点，也是推动能源技术发展的基本动力之一。当前在发达国家，环境保护要求已经成为决定能源结构，从而决定能源成本的重要因素。我国的环境保护将在今后逐步成为能源结构选择的越来越重要的因素，能源结构的清洁化，对能效的提高也有很大的推动作用。为了实现可持续发展的能源战略，应该在能源发展的各个环节充分考虑环保的需要。能源基础设施庞大，使用期很长。能源系统一旦建成，改变起来不但成本很高，还要用几十年的时间。所以在能源建设中不但要考虑环境保护现在的要求，而且要充分预见今后的环境要求。六、做好可再生能源发展的战略安排中国在可再生能源发展方面做了很多工作。过去的重点放在解决农村和边远地区的能源供应上。近几年来，现代商品化可再生能源逐渐成为发展的重点。其中，太阳能热水器已形成规模市场，大型风力发电也有多种示范。但总的说来，商品化可再生能源的发展仍然十分有限。随着农村经济的不断发展，以及城市地区扩大了对农村地区的经济辐射作用，农村地区从传统可再生能源向商品化石能源的转换步伐加大。特别是在经济发达地区和城市周边地区，农村能源商品化的比例已经不小。但是目前的现代可再生能源技术还不能适应这个转换过程，或是技术不够成熟，或是成本太高，难以和传统的化石能源竞争。中国发展可再生能源必须考虑农村发展的要求。我国城市化的过程还要持续几十年。我们不可能要求农民长期使用落后的传统可再生能源，也不可能让农民一下子跳越到比商品化石能源还贵的现代可再生能源系统上去。我们必须在借鉴先进再生能源技术的同时，自主开发适合于国情的技术。这不仅对我国是十分有益的，而且可以为很多发展中国家提供新的选择。中国的电力系统发展迅速，扩张势头还要保持许多年，为现代可再生能源的发展创造了潜在的可观的市场。在推动现代可再生能源发电应用时，应充分考虑可再生能源发电的环境效益，使其环境外部性能够反映到合理的电价体系中来。在不考虑环境成本条件下，可再生能源很难和传统化石能源相竞争。对风电等可再生能源发电提供优惠政策，要对各种政策的经济成本和效益进行详细的分析和评估，特别是应对支持政策条件下风电等可再生能源发电技术成本下降的可能潜力和进度要有具体分析。这种分析必须结合我国的风电产业的发展实际。另一方面，对大水电等影响重大的可再生能源也应重点考虑，综合协调。这样，才有利于有效推动我国的可再生能源事业的发展。学 案一、学习目标1.通过学习了解什么是能源。知道哪些属于可再生能源，哪些属于不可再生能源。2.知道能源与人类生存和社会发展密切相关，知道人类发现、开发、利用能源的历史，就是其认识自然、理解自然的历史，并能通过。具体的事例进行说明。3.了解能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏，学会辨证的思考问题、学会关注自然、关注社会。二、学法指导1、加强自主阅读，通过各种途径收集相关资料，课上用多种形式交流信息、理解和体会；2、和老师一起收集资料、交流，一同经历，共同提高；3、加强学科间的联系，例如“能源与社会”的教学，可与政治、地理、历史等人文学科密切联系，也可以与生物化学学科联系，以丰富教学素材；4、学习方法力求生动，比如可以用“煤的利用导致第一次工业革命和电的发明导致第二次工业革命”理解能源的利用和开发起对人类社会的进步和发展起到了积极的推动作用，也可以采用举办小型报告会的方式学生学们之间讨论“能源的利用与环境保护”等问题。三、释疑解难自然界的能源：自然界中像太阳能、风能、水能以及动植物等这类可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源；而像煤、石油、天然气和铀矿这类化石或矿物能源，已经消耗就很难再生的能源就是不可再生能源。目前世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。其中：石油大约占40%，每大约占35%，天然气大约占20%，而我国的能源结构主要以煤为主，其比重大约是煤75%，石油17%，天然气3%，其他（水电、核电、新能源发电）占6%，结构不合理。能源的开发和利用：能源利用的进步导致了人类文明的跃进。先是钻木取火，从人类利用自然火到人工火的转变，导致了以柴薪作为主要能源的时代的到来；蒸汽机的发明是人类利用能量的里程碑，人类从此步入以机械动力大规模代替人力和畜力的时代。人类的主要能源由柴薪向煤、石油、天然气等化石能源的转化；20世纪40年代，物理学家发明了可以控制核能释放的装置核反应堆，人类开始了以核能为代表的又一次能源革命。能源与环境：能源的大量开发和利用既促进了社会生产力的发展和提高，同时不可避免的造成了环境污染。这给人类提出了一个新的课题。四、自我检测1、关于煤的叙述中，下列正确的是（ ）A 煤是一种纯净物B 煤燃烧后的产物只有CO2C 煤燃烧容易引起污染，在我国只能把它作为二次能源D 煤中的化学能是由太阳能转化而来的2、下列能源中与太阳能无关的是（ ）A 水能和风能 B 煤和石油 C 潮汐能 D 干木材五、交流园地六、课外空间1、从缺电谈节电相信大家都不会忘记2004年夏、冬两季天出现的“电荒”现象，电能危机可谓是四面楚歌。如今“电荒”这个字眼使得普通百姓对于供电、节电比平时多了一分关注。从2004年至今，我国的能源供需矛盾突出。能源与我们的生活密切相关，直接影响到我们的生活质量。节能，成为“缺电”之后的又一个热门话题。目前，用电供需矛盾仍然突出，“是不是应该节电，又应该如何节电”这个问题不得不牵动大家的思考。有一种很煸情的说法是供电门部是卖电的，卖电的要买电的节电，本身就让人啼笑皆非，再说供电部门只是企业，消费是自由的，用电付钱，买得起就多用点，买不起就不用，你没有权利管人家怎么用电。就象卖米，人家买回去烹干饭烹稀饭烹泡饭那是人家的自由，就是往水沟里倒你也只能是干瞪眼。难道真的是这样吗？提倡节约本来就是我们中华民族的传统美德,我们曾提倡过节约一度电、一滴水、一寸布、一滴油，我们也曾喊出过“节约光荣，浪费可耻”的响亮口号，应该说这种观念和认识在今天不但没有过时，反而我们应该继续发扬下去，使之变成一种时尚的美德。更何况在全国上下用电紧张的时候，随手关灯，少用空调等等，这些行为不是小气，更不是抠门儿，而是一种品质，一种素养，一份社会责任！其实，大家也都会这样想过,“我少开一盏灯，能省下多少电”？“我多用一度电，电荒未必会更荒。我少用一度电，电荒未必就不荒。”这是一个很好的自我安慰的托辞。但恰恰是大家都这么想，因此电也就更荒了。那我们为什么要节电呢？这得从我们的能源问题上说起。简单点说是因为电要耗煤要耗油或其它燃料，这些燃料又都是来自十分有限的矿产资源。据有关网上资料显示，我国人均占有矿产资源量只有世界平均水平的一半，其中主要矿产资源还不足一半，也就是说，我们现在就已经面临着矿产资源枯竭的威胁，说得严重点我们是在超支下一代的资源。多浪费一度电，人类的生存环境就多一份危险。节电是保护我们自己，也是保护我们的人类发展。从这个意义来说经销商和消费方都有同等的责任。我们常说要节约用电，但节约一度电的作用有多大恐怕知道的人不多，以下有一组数据给我们说明了节电的重要性。节约1度电带来约400克煤炭资源，那么13亿人人均节约一度电，就能节约52万吨煤。一度电能生产电炉炼钢1.25-1.5千克，生产化肥22千克，灌溉小麦0.14亩次，织布8.7-10米。节约1千瓦发电容量的投资不到新增用量造价的20。还有另外一些资料告诉我们，一台节能空调最少每年可以节省开支245.7元。按照这样算8年至少可以节约2000元左右，相当于普通空调来说是“使用一台、省了一台。”节电可减少电力投资，低降电力成本，其社会意义更远优于增供扩销，节电，与理于利都是电力部门义不容辞的职责。对电力行业而言，应当积极开展需求侧管理，对用户的合理用电、节约用电给予指导。通过需求侧管理，提高终端用电效率和电网经济运行水平，减少电力建设投资，达到节约能源和保护环境的目的。节电，一个永不过时的话题！节电，是一种美德，亦是一种社会责任。美德和责任永远值得我们发扬和提倡！让我们一起努力，一起来节电，共同度过这“电荒”的日子吧！ 2、专家提出中国能源可持续发展十项建议 国家计委基础产业发展司官员陈和平提出，解决中国能源问题的方针，近期要努力提高常规能源的利用效率和效益，远期还要积极开发利用新能源和可再生能源。陈和平指出，为了保持国民经济和能源的可持续发展，实现中国“十五”节能计划目标，当前应做好十方面工作：一、执行“资源开发和节约并举，把节约放在首位，提高资源利用效率”的资源总方针；二、加强立法和执法监督，使节能工作纳入法制化轨道；三、大力推进技术进步，培育和规范节能技术市场，逐步形成节能产业；四、加强节能管理，对能源消费和节约能源进行宏观调控与政策指导；五、实行鼓励节能的经济政策，鼓励节能科研，对节能示范工程和节能推广项目给予必要的支持；六、深化改革，调整结构，提高企业经济效益，加速发展技术密集、产值能耗低和高附加值的产品；七、抓好重点耗能行业的节能工作，建立几个具有国际水平的系统节能示范工厂；八、普及节能教育和宣传，培育节能专门人才；九、加强可再生能源和农村能源建设，保持并逐步扩大可再生等清洁能源发电的比例；十、加强国际交流与合作，借鉴和吸收国际上先进的节能政策、管理方法和规范标准。九年级物理第二十章第三节 开发新能源教学建议 一、课标要求1知道能源与人类社会密切相关，但需要不断开发和利用新能源以解决能源的供需矛盾和环境问题。 2知道太阳能和核能是两种新能源。3.了解直接利用太阳能的两种途径4.了解裂变、聚变，知道原子弹、氢弹的制造原理，知道核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。二、教材分析本节重点介绍了太阳能和核能这两种新能源。原子核反应释放出来的能量，称为核能。它是本世纪五十年代开始利用，藏量丰富的能源。核能是依靠核燃料在反应堆中“燃烧”而产生的能量，它的能量巨大。核电站最常用的核燃料是235U。一克235U释放的能量相当于2.5吨标准煤燃烧释放的热量。核能具有以下特点：1.核能有巨大的能量，而核燃料能量密集，用它发电，燃料的运输量小。2.核电站的建设，地区适应性强。在煤、石油、天然气等燃料缺少和水能源资源不足而又需要大量能源的地区很适合建核电站。3.建立核电站投资大，建设的周期长，需要较高的技术和设备。特别需要防止放射性物质外逸的密封设备，又需要处理好核废料，以确保安全。4.核电站建成投产后，运转费用低，经济效益大。5.核能是一种清洁的能源。核电站正常运转时对环境的影响远比燃煤电站为好，核电站附近居民所受的辐射剂量，通常低于大气中的天然含量。核能的利用前景在国际上核能已获得了广泛的利用和发展，并将成为世界未来能源的支柱之一。目前，世界上已有26个国家建有核电站。到1985年止，全世界已建成并投入运转的核电站达371座，发电能力2亿多千瓦。大力发展核电站，是许多国家在全面研究能源现状和前景后所采取的一项基本政策。不仅工业发达国家是这样，而且一些发展中国家和地区，如印度、南朝鲜、罗马尼亚等也在发展核电站。据1977年世界能源会议对世界经济和能源发展的预测，到本世纪末，世界上将有49个国家拥有核电近9亿千瓦。核能将成为世界能源供应的一大支柱。我国有丰富的铀矿资源，应用核燃料发电，是开发新能源的途径之一。例如，我国正在浙江省海盐县兴建自行设计的秦山核电站，装机容量为60万千瓦；在广东深圳东面的大亚湾畔兴建广东核电站，装机容量为180万千瓦。地球上的能量主要来自太阳。每天达到地球上的太阳能大约相当于5千亿吨煤燃烧释放的能量。其中绝大部分通过各种途径消耗于大气、水的循环和植物的生长，人类直接利用的太阳能非常少。这是因为太阳能比较分散，不像常规能源的能量集中，这就给太阳能的直接利用，在技术上带来一定困难。如建立一个100万千瓦的太阳能发电厂，需要一个42平方公里的接收面积。投资大，效率低，占地广，储能难。如果利用技术突破以后，太阳能利用的前景是非常广阔的。目前，已有很多国家对太阳能的利用在进行试验和探索，有的已建成太阳能电站，有的重点发展廉价可靠的太阳能电池，有的已建成太阳能住宅，实现太阳能取暖、空调、照明和供热水等。我国大部分地区位于中纬度，正午太阳高度角比较大，为太阳能的利用提供了有利条件。而且冬季多晴天，太阳辐射总量多。全国年日照总时数一般大于2000小时，西部地区超过3000小时。太阳辐射总量超过140千卡/厘米2的地区的占全国面积的一半以上。青藏高原太阳能辐射总量160240千卡/厘米2，利用太阳能的潜力很大。我国对太阳能的利用已有一定的发展，育秧和蔬菜的温室面积，已达8万余亩；太阳灶已有几万台；太阳能热水器已有约12万米2的采光面积；太阳能干燥器30多座；太阳能电池的研制工作也取得了可喜的成果。本节重在让学生了解一些关于新能源开发的科技前沿状况，培养学生的科研意识与科研兴趣，知识上要求不高，可组织一节自主学习课。即课前安排学生阅读教材并查阅有关新能源开发的资料，然后组织学生在课堂上交流讨论，再由教师对一些疑难问题进行讲解和点拨。在教学中可以向学生介绍一下常规能源和新能源，并对其特点作一比较。如“核能”现在是新能源，将来可能是常规能源等。在知识和疑难点拨中，核能是难点，力求通俗易懂，可充分利用挂图、录像资料，再加以适当的比喻，例如讲核聚变可用化学中浓硫酸用水稀释放出大量的热进行比方说明。重点：知道新能源的种类;知道新能源的用途。难点：核能的利用。三、课时安排：一课时四、教学准备：有关新能