5.2 能源的开发与利用（2）教学设计 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学教学设计聚焦风电、氢能开发利用，煤炭净化技术及能源可持续发展意识，通过太阳能利用的分散性、间断性局限切入，承接上一课时太阳能内容，构建“现有能源问题-开发新能源-可持续利用”的学习支架。 特色在于融合真实案例与实践探究，如福建平潭全球最大海上风电机组案例，培养态度责任中的家国情怀与可持续发展意识。工程实践“设计制作风力发电机”和探究活动提升探究实践能力与科学思维，含“风电六问”视频辅助理解。助力学生增强分析与动手能力，为教师提供详实素材与活动设计，便于高效教学。

浙教版九上科学§5.2 能源的开发与利用教学设计 课题 5.2 能源的开发与利用（2） 单元 五 学科 科学 年级 九上 教材分析 本节为新浙教版九上科学第五章第2节内容，主要包括四部分内容：全球的能源概况、太阳能的开发利用、其他能源的开发利用、能源利用大讨论。能源的开发和利用在学生对一般能源的概念有了初步的了解的基础上，进一步阐述能源的开发和利用的现实意义，是学生建立正确的能源观的重要一课，也是爱国主义教育的重要一课。教材中的本节内容对九年级学生而言困难是不大的。学生完全有能力进行独立地阅读，了解课本中的一些重要的知识点。所以教师可能“抛砖引玉”，以学生为中心，学生自己作为一个咨询者的身份积极参与，在相互的学习中获得自己想明白的东西。学生能够在教师创设的环境中亲身地发现一些社会的现象，亲自体验到科学家的思维，如此能够满足学生的求知欲，在教学过程中能够抵达启迪学生的思维、提高思维技能的作用另一方面也能够在潜移默化中培养学生不断考虑，不断探求新知识的精神。 本节内容拟用2课时完成教学，第1课时全球能源概况与太阳能的开发利用；第2课时其他能源的开发利用及能源利用大讨论。 本节课为第2课时；主要有风电、氢能的开发与利用、煤炭的净化、树立节能与可持续发展意识。 教学 目标 科学观念：了解我国对风电、氢能的开发利用，了解我国对煤炭的净化情况；了解可再生能源与不可再生能源的限制与取舍； 科学思维：树立节能与可持续发展的意识。 探究实践：通过查找资料、自主学习、分析材料提高对实际问题的分析判断能力。 态度责任：认识新能源开发利用的重要意义，树立“减少能耗，人人有责”的意识。 重点 我国对风电、氢能的开发利用，我国的煤炭净化情况，节能与可持发展意识。 难点 树立正确的能源观，培养学生处理信息、分析判断的能力。 教学环节 教师活动 设计意图 导 入 新 课 太阳能的利用会受到天气等因素的影响，存在明显的分散性、间断性等特征，这对人们大规模利用太阳能带来了挑战。因此，我们需要开发新技术以拓展能源来源，满足人类对能源持续增长的需求。 导 入 新 课 讲 授 新 课 一、风电、氢能的开发和利用： 1、风电： （1）风能是宝贵的清洁能源。 （2）我国的风力发电开发已走在世界前列，风力发电装机容量居全球第一。 （3）我国风能资源丰富： 我国风能资源丰富，尤其在西北、西南、华北、华东等地区。 （4）发展海上风电： 我国在发展陆上风电的基础上，大力发展海上风电。海面平坦、广阔，海上的风更大，可以利用更大容量的风力发电机进行发电。 （附视频：风电六问） （4）全球最大的海上风电场： 2023年6月，全球首台16兆瓦风电机组安装在福建平潭外海海上风电场，成为世界上单机容量最大的海上风电机组。 这台风电机组的主机机舱由上千个零部件组成，总质量达413t，风机轮毂中心高度为152m，叶轮直径达252m。它每转动一周可发电34.2kW·h，平均每年可输出超过6600万kW·h的清洁电能，能够满足3.6万户三口之家一年的生活用电，可节约标煤约2.2万t，减排二氧化碳约5.4万t，实现巨大的社会效益和经济效益。 2、氢能： （1）氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的能源。 分解水可以产生氢气。以氢气为能源，使用过程中只产生水，不会排放任何污染物。 以氢气为原料的氢燃料电池可望能取代化石能源，作为交通运输工具的动力来源。 （2）氢能利用的主要缺点： 氢能利用的主要困难在于氢气储存不易、制造氢燃料的成本较高。 （3）氢燃料电池： 氢燃料电池是将氢气与氧气通入电池设备中，进行化学变化，将化学能转变成电能。 二、煤炭净化： 1、煤炭净化的必要性： 我国煤炭储量大，方便运输，用煤炭燃烧发电成本低。但燃烧煤的过程中会产生硫化物、氮化物和二氧化碳等，导致环境污染。所以煤炭燃烧技术的改革势在必行。 2、煤炭燃烧技术的目的： 我国的科研人员一直在发展煤炭燃烧技术，探索煤炭的清洁、高效燃烧，减少污染，降低对环境的影响。 3、煤炭燃烧技术的目的： 我国的科研人员一直在发展煤炭燃烧技术，探索煤炭的清洁、高效燃烧，减少污染，降低对环境的影响。 4、我国燃煤发电厂超低排放污染物： 目前，我国建造的1000多座现代化的燃煤发电厂，实现了氮氧化物、二氧化硫和粉尘等常规污染物超低排放，达到了世界先进水平。 工程实践：课外分组完成：设计和制作风力发电机 1）目标： 依据现有条件制作简易风力发电机，探究影响简易风力发电机产生电流大小的因素。 2）器材： 漆包线、钕磁铁(或小电动机)，小风扇，灵敏电流计，发光二极管，小灯泡，导线，大小变速齿轮组，铜片，热熔胶枪等。 3）过程： 明确问题--设计风力发电机--制作风力发电机--如何让风叶转动起来--探究风力发电机输出功率与风速的关系--迭代改进风力发动机--汇报交流。 三、能源利用大讨论： 1、 能源与环境关系： （1）环境污染： 虽然能源使我们的生活更加方便，但若过度开发或使用不当，也会对环境带来污染与危害。 ①核电厂排放的热废水，会造成附近河流和海域的水温上升，影响当地生态环境。 ②水能、风能、太阳能、生物质能等可再生能源，在制造或建造发电设备的过程中，可能造成环境污染，电站设置地点的生态环境也会受到影响；池被淘汰时，也将造成一个不可忽视的环境问题。 ③锂电池污染： 目前使用的储电设备是锂离子电池，将来大量锂离子电池被淘汰时，也将造成一个不可忽视的环境问题。 探索活动： 1、可再生能源取代不可再生能源的可行性。 （1）为减少环境污染及能源消耗，现代社会常推广以可再生能源取代不可再生能源。请查询资料，若要以太阳能发电完全取代一座核电厂，将需要多大面积的太阳能电池板? 参考：核心数据参考： 一座百万千瓦级核电厂的年发电量取8×10^9 kW·h ，太阳能电池板的平均效率约20%左右，地表年均太阳辐射量约为1 700 kW·h/m2 左右，考虑系统损耗、阴雨天、机器效率等，实际发电效率约为75% 左右，理论上太阳能电池板单位面积年发电量:1 700 kW·h×20%=340 kW·h ，实际上太阳能电池板单位面积年发电量:340 kW·h×75%=255 kW·h ，所需太阳能电池板面积=8×10^9 kW·h/255 kW·h/m2≈3.14×07 m2=31.4 km2 。 （2）如果开发如此规模的太阳能发电厂，可能会对环境造成怎样的影响? 参考：可能会对环境造成的影响： ①土地占用与生态破坏；②热岛效应与微气候改变；③水资源消耗；④制造与废弃污染；⑤视觉污染与光反射干扰；⑥大面积反光可能影响周边居民生活和鸟类飞行。 （3）可再生能源真的是零污染吗?为什么? 参考：可再生能源不是真正的零污染。 原因：①制造阶段污染：风机叶片含玻璃纤维与树脂，光伏板含硅、银、铅、镉等，生产过程能耗高、排放CO2 、产生有毒副产物。②运输与安装污染：大型设备运输依赖燃油车辆，施工过程产生噪声、粉尘、废弃物。③报废处理污染：风机叶片难降解，光伏板若未妥善回收，重金属泄漏会污染环境。④间接生态影响：如建造水电大坝时改变河流生态、淹没土地等。 2、能源决策辩论。 我国积极开发风力发电、太阳能发电等，拟用可再生能源取代不可再生能源，但这些可再生能源也有局限与缺点，目前仍无法完全取代不可再生能源。查阅相关资料，就我国应该如何决策不同能源的使用比例，或往哪个方向发展，展开辩论。 3、节约能源，从我做起。 (1)请写出生活、学习中浪费电能的行为。 (2)请写出节约电能的具体行动方案。 参考： （1）生活、学习中浪费电能的行为： ①人走灯不关；②电脑、电视等不用时待机耗电；③空调温度设置不合理；④教室多媒体设备使用后未关闭；⑤公共区域照明常亮。 （2）我们可以做到的节能行动： ①养成“随手关灯、关电器”的习惯；②拔掉不使用的充电器与插头； ③合理使用空调与风扇；④充分利用自然光。 2、可再生能源和不可再生能源的限制与取舍： （1）开发新能源： 在节约能源和提高能源利用效率的基础上，我们还需要开发新技术以拓展能源来源。 （2）能源开发的可持续发展： 开发任何一种能源都有其风险，开发前应谨慎评估，以降低对环境造成的危害。 人类活动需要各种能源，能源开发利用需兼顾经济发展与环境保护。无论是节能，还是可再生能源的利用，应以科技进步减少对环境的影响，实现能源的可持续发展。 思考讨论： 1）怎样提高我国的能源利用率? 参考：①推动技术创新与设备升级；②优化产业结构；③加强能源管理体系建设；④发展智能电网与储能技术；⑤提升公众节能意识。 2）列举家庭节电省能的几种方法。 参考：①随手关灯、拔插头；②选用节能电器，使用LED 节能灯；③合理使用空调；④减少冰箱开门次数与时长；⑤热水器设定合理温度；⑥安装太阳能热水器或光伏板。 我国风电发展能力，通过数据体现出来，同时提升阅读分析能力 我国陆上风电和海上风电都发展强势 双脚这风电六问，解决学生心中的疑问，提升学习兴趣 通过了解福建的海上风电场，树立强烈的爱国情怀 氢燃料电池对学生来说是困难的，通过图片来促进理解 煤炭净化是从污染开始，认识到净化的必要性，再学习净化的措施成成效 体会我国低排行动，树立爱国情怀 工程实践在课外完成，学生全员动手动脑，老师加强指导 学生查阅为主，教师参与其中 通过讨论形成可行的节能方案，并付诸于行动中 树立可持续发展的意识 典例 精析 见PPT 后测、巩固、纠正、修补 巩固练习 见学案 板 书 5.2 能源的开发与利用（2） 1、风电： 清洁可再生，我国风电全球第一；分陆上风电和海上风电； 能量转化：风能→机械能→电能； 2、氢能： 清洁环保低碳，但不易储存； 氢燃料电池能量转化：化学能→电能； 3、煤炭净化： 成本低，但污染大，探索清洁高效燃烧技术，实现超低排放。 4、能源开发要实现可持续发展 5、节能行动，从身边小事做起。 帮助学生掌握重点， 更加容易的学习。 学科网（北京）股份有限公司 $