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第二十章 能源、材料与社会能量概念是物理学中一个非常重要的概念，在全日制义务教育物理课程标准中，“能量”作为主线之一，也贯穿在整套教材中，本章在前面学过的机械能、电能和内能的基础上，对化学能、核能、能源知识作了常识性的介绍，介绍了能的转化和守恒，着重介绍了“核能”和“太阳能”，并简要介绍了人类利用能源的历程，以及能源的大量使用给人类带来的环境问题，介绍了材料的开发和利用，即导体、绝缘体、半导体、纳米材料以及超导材料的性能和用途.本章共分3节第一节能量的转化与守恒本节的主要内容有多种形式的能量，能量的转移与转化，能量守恒定律，能量转移与转化的方向性.重点是让学生掌握能量的转移与转化及能量守恒定律第二节能源的开发和利用本节主要让学生了解可再生能源与不可再生能源的一些知识，重点介绍了太阳能和核 能的开发和利用，这些知识虽然与学生生活实际相差较远，但教师在教学中可组织学生讨论与交流，尽量让学生有一个初步的印象.第三节材料的开发和利用本节主要是让学生了解一些与材料有关的科普知识，重点放在材料的导电性（导体、半 导体及绝缘体及开发新材料超导材料、纳米材料等）.教学中要采用自学与交流讨论相结合的方式，让学生充分理解导体、半导体、超导材料、纳米材料的性能和用途.【教学目标】1.在知识与技能方面常识性了解化学能、核能的概念，知道能量的转移与转化，知道能量守恒定律，了解能量的转移与转化是有方向性的；了解什么是可再生能源和不可再生能源，认识能源消耗对环境的影响，了解太阳能、核能的利用方式，常识性了解地热能、风能、潮汐能的开发利用前景;初步认识人类社会的发展与材料的认识、开发和利用情况，知道导体半导体及绝缘体的性能和利用，知道超导材料和纳米材料的性能和用途.2.在过程与方法方面增强学生观察、归纳的能力;培养学生认识科学、掌握科学、应用科学的本领.3.在情感、态度与价值观方面使学生具有了解科学，爱科学的思想情感，能保持对大自然的好奇，初步领略自然现象 的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感.【教学重点】能量的转移与转化、能量守恒定律，能源的分类，核能的聚变和裂变，太阳能的利用方式，材料的导电性及开发和利用新材料【教学难点】能量转移和能量转化的方向性以及能源的可持续发展，区别不可再生能源与可再生能源，太阳能的应用导体、半导体及绝缘体的性能和用途，超导材料和纳米材料的性能和用途. 【课时建议】本章共3节，建议6课时第一节 能量的转化与守恒【教学目标】一、知识与技能1.了解多种形式的能量，如化学能、核能等.2.知道能量的转移与转化.3.理解能量守恒定律.4.了解能量的转移与转化具有方向性.二、过程与方法1.通过探究能量转移与转化，能量守恒定律，初步认识科学研究方法的重要性，学习信息处理方法，有对信息的有效性作出判断的意识，初步具有信息处理能力.2.能通过对能量的转化与守恒的学习，能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识，有初步的信息交流能力.三、情感、态度与价值观1.通过了解多种形式的能量及能量的转化与守恒，养成实事求实，尊重自然规律的科学态度.2.通过探究能量守恒定律，增强对科学探究的兴趣，培养学生的合作与交流精神，感悟物理与生活的和谐关系.3.关注日常生活、乐于将所学的物理知识应用到日常生活中去，乐于探索自然的奥妙.【教学重点】能量的转移与转化，能量守恒定律 【教学难点】能量守恒定律，能量的转移与转化的方向性【教具准备】电灯、小球、细线、乒乓球、多媒体课件等 【教学课时】1课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】师同学们，前面我们学习了机械能及其守恒，学习了电动机和发电机，知道了电动机可以把电能转化为机械能，发电机可以把机械能转化为电能，给我们的生产和生活带来方便，为了了解更多形式的能量以及它们的转移、转化规律，为了知道能否制造“永动机”，下面，我们就来学习第二十章第一节能量的转化与守恒.【预习指导】阅读课本P193 -197文字内容和插图，把基本概念、规律以及能量的转移与转化用双色笔做上记号，并完成“学案”中“课前预习”部分.然后各小组内部交流讨论，提出预习疑问，学科组长做好记录，准备展示.【课堂导学】知识点1 多种形式的能量一、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师指导点拨.师1.根据你的了解，自然界有哪些能量形式请举例说明生1.有机械能、电能、内能、化学能、核能等，如奔流的 河水具有机械能，一切物体都具有内能，动植物、石油、煤等 具有化学能，电动机工作时消耗电能，核电站利用核能发电. 师2.什么是化学能哪些物体具有化学能生2.由于化学反应而产生的能量是化学能，食物、煤等都具有化学能师3.什么是核能原子弹、氢弹爆炸释放的能量来源于什么能生3物质的原子核结构发生变化而释放的能量是核能，核能.要点归纳 一切物体都具有能量，不同运动形式对应不同能量.教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行点拨.知识点2 能量的转移与转化二、学生小组内部讨论交流，回答下列问题，教师巡视指导师1.课本图20-5中发生了怎样的能量转移生1.动能从一个物体转移到另一个物体.师2.电灯发光时发生了哪些能量转化生2.电灯发光时，电能转化为光能和内能.师3.请你谈一谈从太阳地球食物人发生了哪些能量的转移和转化生3.太阳内部的核能转化为光能和内能传给地球，光能转化为化学能传给食物，人吃食物化学能从食物转移到人体.易错警示能量的转化和转移教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解知识点3 能量守恒定律三、学生小组合作探究，教师指导交流评价.师1.根据老师提供的器材按课本图20 -8操作，将小球拉开到一定高度后松手，观察小球摆动情况，思考小球在什么位置势能最大在什么位置势能最小又在什么位置动能最大小球每次能摆开到原来的高度吗为什么生1.小球到达最高处势能最大，动能最小，下降到最低点时，势能最小，动能最大.不能，因为小球的一部分机械能转化为内能.师2.将拿起的乒乓球从一定高度松手，乒乓球能在地上永远弹跳下去吗为什么生2.不能，因为乒乓球的一部分机械能转化为内能.重难点点拨能量的总量虽然不变，但是能量的转化具有方向性;在利用能量的过程中，会有一部分成为“无用的能量”（能量耗散）.思维拓展教师引导学生完成对应课时中思维拓展题目，并进行讲解.【课堂小结】教师指导学生归纳总结本节课学到了什么.1.化学能由于化学反应而产生的能量.2.核能物质的原子核结构发生变化而释放的能量.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其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变.【课后作业】完成本课时对应练习并预习下一课时内容。1.在教学过程中，鼓励学生敢于发表自己的见解，与他人合作、交流，培养学生主动与他人合作的精神，勇于放弃或修正自己的错误观点;有利于提高学生表达能力，使科学的规律得以突现，老师则帮助学生体会对任何科学的认识都来源于科学实践2.本节课运用新的课程概念，把能量的有关知识让学生通过各种途径进行了解，培养了学生的各种能力.3.通过能量的转移与转化的方向性，解释“永动机”不能实现的教学活动，培养学生遵循自然规律、按自然规律办事的意识. 6
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