人教版高中物理教案-能源和可持续发展

能源環境和可持續發展
教學目的：
1、瞭解什麼是能源，瞭解什麼是常規能源，瞭解常規能源的儲備與人類需求間的矛盾
2、瞭解常規能源的使用與環境污染的關係
3、瞭解哪些能源是清潔能源，哪些能源可再生。

4、要求就能源與環境問題開展研究性學習。

教學重點與難點：
常規能源與新能源，能源與環境。

研究性學習的課題選擇及材料的收集
教學方法：學生課堂自學結合討論歸納
教學過程：
一、能源
１、常規能源與新能源；
常規能源有：煤、石油、天然氣等
新能源有：風能、潮汐能、太陽能、原子能、沼氣等。

２、常規能源的儲備與利用間的關係：
３、常規能源的利用與環境污染
環境污染的種類：大氣污染、水污染、噪聲污染具體有：溫室效應、酸雨、光化學污染
４、環境污染的防止
二、研究性學習課題
總課題：能源與環境
子課題：
1、研究“溫室效應”的形成（起因、結果）與防止。

2、簡易太陽灶的製作。

3、家用太陽能熱水器的工作原理。

4、煤和石油中的化學能從何而來？
三、能源與環境保護教育
能源與環境
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、飛機也需要能源，煉鋼煉鐵、開動機器都得有能源。

人類能源的總來源是太陽。

這就是說，不僅風能、水力能、海浪能、生物質能、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。

以上這些屬於一次能源，由一次能源生產的電力屬於二次能源。

目前在人類能源當中挑大樑的一次能源是煤、石油、天然氣這些礦物燃料。

礦物燃料的大量使用，給環境帶來十分廣泛的影響：
礦物燃料的開採要毀掉一些土地，有時不可避免地要佔用一部分農田。

礦物燃料的運輸也會帶來環境問題，如海上石油運輸，經常發生事故，洩漏的原油污染大片海域；就是不發生事故，壓艙水的排放也常常在小範圍內使海域受到污染。

礦物燃料的燃燒，對環境產生的影響最大。

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，甚至達到改變空氣成分的比例的程度，使地球的氣溫升高，這已經成了全世界格外關注、十分頭疼的一個環境問題。

怎樣才能減少因能源使用而帶來的環境影響呢?
首先，要節約能源。

減少全人類的能源消耗，才能減少二氧化碳的排放。

這是從環境保護的角度說，節約能源勢在必行。

另一方面，能源本身也存在著危機。

據勘察，
地球上可供開採的石油有816億噸，天然氣495億噸，煤10萬億噸。

現在全世界每年的能源總消耗量大體上是95億噸標準煤，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。

按照目前的消費狀況，石油將在三四十年內采完，煤炭雖多，也只能開採250年左右。

以後，隨著科技水準的提
高，這些礦物能源的儲量也可能提高，但是，不管怎麼說，地殼運動給我們預備下的礦物燃料總是有數的，我們用一點就少一點，不悠著點兒用，恐怕是要被動的。

其次，要利用高科技，開發新能源。

目前原子能發電已進入實用階段，受控熱核聚變的探索也在步步前進，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，太陽能發電、風力發電、海浪，潮汐發電、水力發電等。

這些能源的使用，基本上對環境沒有污染，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生的污染物。

最後一點必須說明的是，要注意解決廣大農村的能源問題。

全世界的廣大農村，
能源相當缺乏。

全球大約有15億農村人口用不上煤、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。

有的農民要花費很大精力去剝樹皮、砍灌木、鏟草根、揀牛糞。

這樣做的結果，毀掉了很多樹木，破壞了綠色植被，對生態環
境也是一種巨大的破壞。

由於全世界每年要燒掉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物還田的機會。

不解決這些農民的能源問題，他們的生存環境就會更加惡化，他們也難以擺脫貧困的境地。

人類優先開發的五種新能源
在即將過去的20世紀中，人類使用的能源主要有三種，就是原油、天然氣和煤炭。

而根據國際能源機構的統計，假使按目前的勢頭發展下去，不加節制，那麼，地球上這三種能源能供人類開採的年限，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，實在是非常非常的短促；試想一下，對於今於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，開發新能源，替代上述三種傳統能源，迅速地逐年降低它們的消耗量，已經成為人類發展中的緊迫課題，核能在今後一段時期內還將有所發展，但
是核電站的最大使用期只有25-30年，核電站的建造、拆除和安全防護費用也相對不
低，過多地建設核電站是否明智可取，還有待今後實踐和歷史來檢驗。

那麼，人類將向何處尋找新能源呢？先進國家的能源專家認為，太陽能、風能、地熱能、波浪能和氫能這五種新能源，在今後將肯定會優先獲得開發利用。

太陽能太陽能利用的形式很多，例如太陽能集熱為建築供暖、供熱水，用太陽能電池驅動交通工具和其它動力裝置，等等，這些都屬於太陽能小型、分散的利用形式。

太陽能大型、集中和利用形式，則是太空發電。

在距地面三萬多公里高空的同步
衛星上，太陽能電池每天24小時均可發電，而且效率高達地面的10倍。

太空電能可
以通知過對人體無害的微波向地面輸送。

風能風能利用技術的不斷革新，使這種豐富的無污染能源正重放異彩。

據估計，二三十年內，風力發電量將要占歐共體電占全國總電力的30%左右。

地熱能目前世界上已有近二百座地熱發電站投入了運行，裝機容量數百萬千瓦。

研究表明，地熱能的蘊藏量相當於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，今後將優先利用開發。

波浪能主要的開發形式是海洋潮汐發電。

80年代中期挪威成功地建成一座小型
潮汐發電站，讓漲潮的海小沖進有一定高度的貯水池，池水下溢即可發電。

已經在設計的單座潮汐電站，其它發電量可供一個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，就可經提取出無窮無盡的氫。

氫運輸方便，用作燃料不會污染環境，重量又輕，優點很多。

前蘇聯試用氫為“圖-155”型
飛機的燃料已經初步得成功，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先利用的能源之一。