4.3化石燃料的综合利用与新能源开发第1课时教学设计-2026-2027学年九年级化学仁爱科普版上册

课题3 化石燃料的综合利用与新能源开发 （第一课时） 仁爱科普版 九年级化学上册 一、教材分析 本课为仁爱科普版九年级上册课题3第一课时内容，承接此前对燃烧与灭火的学习，进一步引导学生认识化石燃料的组成、利用方式及面临的资源与环境问题。教材以煤、石油、天然气为核心素材，串联燃料燃烧、综合利用与新能源开发三条线索，为学生建立“化学与社会发展”的整体认知提供载体，同时渗透可持续发展的价值观念，在初中化学知识体系中具有承上启下的重要地位。 二、四维核心素养 化学观念：认识化石燃料是复杂的混合物，燃烧时释放能量，综合利用可提升其价值，形成物质变化与能量转化的基本观念。科学思维：通过对比分析化石燃料的不同利用方式，建立“原料—工艺—产品”的系统思维与辩证认识。科学探究与实践：调查身边燃料使用情况，尝试设计家庭能源优化方案，提升信息搜集与合作探究能力。科学态度与责任：关注能源危机与环境问题，形成绿色低碳、合理利用资源的社会责任感与可持续发展意识。 三、教学重难点 教学重点：化石燃料的综合利用途径；新能源开发的意义与常见类型。教学难点：理解化石燃料作为重要化工原料而非仅作燃料的深层价值；建立“资源有限—合理利用—开发新能源”的辩证认识；引导学生从化学视角分析能源与社会发展的关系，将能源问题转化为可探究的化学问题。 四、新课导入 教师展示城市夜晚灯火辉煌的照片与乡村家庭燃煤取暖的场景图片，引导学生观察并思考：我们每天的衣食住行都离不开能源，这些能量从哪里来？让学生列举生活中使用过的燃料，从家庭做饭用的天然气到汽车行驶加的汽油，从工厂锅炉烧的煤到路边烧烤摊的木炭。由此引出问题：这些燃料中哪些属于化石燃料？它们究竟从哪里来？又将走向何方？自然导入课题——化石燃料的综合利用与新能源开发。 五、上课过程设计意图 本课以任务驱动为主线，设计四个层层递进的学习任务：初识化石燃料、燃料的高效利用与环境问题、化石燃料的综合利用价值、新能源开发与未来展望。每个任务均以真实情境问题为起点，引导学生通过小组讨论、资料分析、对比归纳、方案设计等活动自主建构知识。设计意图在于：第一，将抽象的能源知识与学生生活经验建立联结，降低认知门槛，激发学习兴趣；第二，通过“直接燃烧利用→综合利用提升价值→开发新能源应对危机”的逻辑链条，帮助学生形成系统的化学观念与辩证思维；第三，在探究活动中培养学生的信息处理能力、合作交流能力与实践创新能力；第四，通过能源危机与环境问题的讨论，引导学生树立绿色低碳、可持续发展的科学态度与社会责任感，落实核心素养的培养目标。 六、教学过程 任务一：初识三大化石燃料——它们从哪里来？ 【任务情境】教师播放一段关于远古森林被埋藏、地壳运动、漫长地质年代演变的科普短视频，画面中茂密的古代植物层层堆积，在高温高压下逐渐变成黑色的煤炭。视频结束后，教师提出核心问题：煤、石油、天然气这些我们今天离不开的燃料，究竟是怎么形成的？ 【活动一：资料阅读与信息提取】教师为每个小组发放阅读材料，内容包括煤的形成过程、石油的形成过程、天然气的形成过程三段文字资料。学生以四人小组为单位，仔细阅读材料，完成以下学习任务：第一，在材料中圈画出描述化石燃料形成条件的关键词，如古代生物遗骸、漫长地质年代、高温高压环境等；第二，对比三种化石燃料的形成过程，找出它们的相同点和不同点，用自己的话概括出来；第三，思考一个问题：为什么说化石燃料是“不可再生能源”？ 【学生活动】学生分组阅读材料，在材料上做标记和批注。小组成员轮流分享自己找到的关键词，互相补充。小组讨论后，由代表整理出三种化石燃料形成过程的异同点，并尝试解释“不可再生”的含义。教师巡视各小组，倾听学生的讨论，适时给予引导和追问，如“你们觉得形成这些燃料需要多长时间？”“和我们人的一生相比，这个时间尺度意味着什么？” 【交流分享】各小组代表汇报讨论结果。第一小组汇报：煤是由古代植物遗体在湖泊、沼泽等低洼地带被泥沙掩埋，经过漫长的地质作用形成的；石油和天然气是由古代海洋或湖泊中的生物遗骸在地下高温高压环境下经过复杂变化形成的。第二小组补充：三者形成的共同条件是“古代生物遗体、长期埋藏、高温高压”，不同点在于煤主要来自陆地植物，石油和天然气主要来自水生生物。第三小组提出：因为形成过程需要几百万年甚至更久，消耗速度远快于形成速度，所以用一点就少一点，是不可再生的。 【教师点拨】教师肯定学生的发现，进一步引导：同学们说得很好。煤、石油、天然气都是古代生物遗骸经过漫长地质年代形成的，它们储存的能量本质上来自远古时期植物通过光合作用固定的太阳能。正因为形成时间极其漫长，而人类开发消耗的速度非常快，所以它们是不可再生的宝贵资源。这就引出了一个重要问题——我们该如何珍惜和合理利用这些有限的资源？ 任务二：燃料燃烧与环境问题——用得好不好？ 【任务情境】教师展示两组对比图片：左边是晴朗蓝天下工厂烟囱冒出滚滚黑烟的照片，右边是灰蒙蒙的天空下城市被雾霾笼罩的照片。同时展示汽车行驶在马路上排放尾气的视频片段。教师提问：化石燃料给我们的生活带来了便利，但在使用过程中，是否也带来了一些我们不愿看到的问题？ 【活动二：案例分析与问题归因】教师发放案例资料卡，每个小组拿到一张不同的案例卡：案例一——某城市冬季空气质量监测数据显示，雾霾天数明显增多，主要污染物来源分析报告；案例二——某火电厂周边河流水质变化记录，包括水体颜色、气味和生物种类的变化；案例三——全球气候变化新闻报道，包含冰川消融、海平面上升的图片和数据。学生分组阅读各自的案例，讨论以下问题：第一，案例中描述的环境问题是什么？第二，这些问题与化石燃料的使用有什么关系？第三，如果让你向身边的人解释这些问题，你会怎么说？ 【学生活动】各小组认真阅读案例资料，圈出关键信息。组内成员围绕问题展开讨论，有人负责梳理问题现象，有人负责分析原因，有人负责组织语言准备汇报。教师在各小组间走动，观察学生的讨论进展，对讨论遇到困难的小组给予提示，如“想想燃料燃烧后会产生什么物质？”“这些物质排放到空气中或水里会有什么影响？” 【跨组交流】采用“专家组”交流方式：每个小组派一名代表组成新的小组，分别向其他成员介绍自己小组研究的案例。其他同学认真倾听，记录关键信息。交流结束后，各代表回到原小组，把其他案例的信息分享给原来的组员。这样每个小组都能了解到三种不同的环境问题。 【全班汇报】各小组整合所有信息后进行全班汇报。第一小组汇报案例一：燃料燃烧会排放出大量的烟尘和有害气体，这些物质悬浮在空气中，使空气变得浑浊，形成雾霾，影响人们的呼吸健康。第二小组汇报案例二：燃烧产生的废弃物如果处理不当，会随雨水冲刷进入河流，污染水体，影响水中生物的生存。第三小组汇报案例三：燃料燃烧释放出的某些气体能让地球的热量不易散发出去，长此以往导致全球气候变暖，引发冰川融化、海平面上升等一系列问题。 【教师梳理】教师用板书梳理学生的发现：化石燃料在给人类提供能量的同时，也带来了大气污染、水污染、全球变暖等环境问题。这些问题不是简单的“使用或不使用”就能解决的——我们的社会运转离不开能源，但环境也需要保护。那么，有没有办法既用好这些化石燃料，又尽量减少它们带来的负面影响呢？这就需要我们从化学的角度去思考：燃料的利用方式能不能改进？ 任务三：化石燃料的综合利用——只用它来烧是不是太浪费了？ 【任务情境】教师展示一张琳琅满目的商品图片，画面中有塑料桶、化纤衣物、合成橡胶轮胎、医药瓶、化妆品、沥青路面、化肥袋等日常用品。教师提问：同学们，你们能想到这些物品和地下埋藏的黑乎乎的石油之间有什么关系吗？很多人只知道石油可以提炼汽油来开汽车，但它还有没有更多的用途？ 【活动三：阅读化工流程图与讨论】教师为各小组发放石油分馏与综合利用的流程图资料，图中展示原油经过不同温度区间分离出不同产品的过程，以及进一步加工可以得到的各类化工产品。学生结合流程图阅读配套文字说明，完成以下探究任务：第一，原油经过处理后可以得到哪些不同的产品？请按流程顺序列出来；第二，这些产品分别有什么用途？请和流程图上的标注对应起来；第三，如果石油只被当作燃料烧掉，和经过综合利用后得到众多产品相比，哪种方式的价值更大？为什么？ 【学生活动】小组内成员仔细研究流程图，用手指沿着箭头方向一步步追踪产品的去向。有人负责在纸上列出产品清单，有人负责查找每种产品的用途，有人负责思考“价值”的问题。讨论热烈，有的学生发现原来身上穿的化纤衣服原料竟然来自石油，感到非常惊讶；有的学生注意到流程图底部还有继续加工得到化工原料的分支，提出“这是不是还有更深层次的利用方式？” 【教师深入引导】教师听到学生的发现后，顺势追问：同学们观察得很仔细。石油不仅可以通过分离得到不同沸点的油品用于燃料，还可以通过更深层次的加工，把大分子“拆”成小分子，再重新组合成各种我们需要的材料。这就是化学的魅力——物质不是一成不变的，通过化学变化，我们可以把一种原料变成千百种有用的产品。 【拓展讨论：煤的综合利用】教师再发放煤的综合利用资料卡，介绍煤除了直接燃烧之外，还可以通过干馏等工艺得到焦炭、煤焦油、焦炉气等产品，这些产品又是冶金、化工、医药等行业的重要原料。学生阅读后，将煤的综合利用方式与石油的综合利用方式进行对比，找出它们的共同点。小组讨论后，学生总结出：无论是煤还是石油，直接烧掉都只利用了它们的一部分能量价值，而通过化学方法进行综合利用，可以让它们产生更大的经济价值和社会价值。 【价值讨论】教师组织全班讨论：有人说“煤和石油就是用来烧的”，你同意这个说法吗？请结合今天学到的内容谈谈你的看法。学生纷纷发言：有的说不同意，因为烧掉太可惜了，可以做更多有价值的东西；有的说如果只烧煤，那塑料、化纤这些东西从哪里来；还有的提出，综合利用不仅能得到更多产品，还能减少直接燃烧带来的污染，一举两得。教师总结大家的观点：对，化石燃料既是重要的能源，也是宝贵的化工原料。我们要学会从多角度认识一种物质——它不只是我们眼前看到的那个样子，它还有无限的可能性等待我们去开发。 任务四：新能源开发——未来我们用什么？ 【任务情境】教师展示一组数据图表（教师口述数据）：如果按照目前的开采和消耗速度，已探明的石油储量大约还能使用几十年，天然气也只有几十年到上百年的预期，煤炭的储量虽然相对多一些，但也终究有限。教师提问：几十年后，当地下的化石燃料被消耗殆尽，我们的子孙后代靠什么驱动汽车、发电照明、发展工业？这个问题不仅是科学家在思考，也是我们每个人应该关心的问题。 【活动四：新能源资料搜集与展示】教师课前布置学生分组搜集关于新能源的资料，每个小组负责一种新能源，课堂上进行汇报展示。四个小组分别负责：太阳能、风能、氢能、生物质能。学生展示的内容包括：这种新能源是什么？它来自哪里？有什么优点？目前利用的现状如何？还有什么技术难题需要解决？ 【学生展示】第一小组展示太阳能：他们带来了太阳能热水器、太阳能路灯的图片，介绍太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，在有阳光的地方都可以利用。但他们也提到，阴天和夜晚无法利用，如何储存太阳能是个难题。第二小组展示风能：他们播放了一段风力发电场的视频，巨大的风车在旷野上缓缓转动。风能是清洁的可再生能源，不产生污染。但他们也指出，风力不稳定，需要合适的地理条件。第三小组展示氢能：他们带来了氢燃料电池汽车的资料，介绍氢气燃烧后只产生水，完全没有污染，是非常理想的清洁能源。但他们也坦言，目前制取氢气的成本还比较高，储存和运输也有技术难度。第四小组展示生物质能：他们介绍了利用农作物秸秆、林业废弃物等生物质材料通过发酵等方式制取燃料的方法，这种方式既能处理废弃物，又能产生能源，很有发展前景。 【互动评价】每个小组展示结束后，其他小组可以提问和补充。有学生问：太阳能电池板报废了怎么处理？太阳能小组的同学思考后回答说，这个问题目前还在研究中，相信未来会有更环保的回收技术。又有学生问：氢能汽车是不是现在就能大规模推广？氢能小组的同学摇了摇头说，还需要解决成本和安全储存的问题，可能需要一段时间。教师对学生的提问和思考给予肯定，鼓励大家关注身边的科技发展。 【对比与总结】教师引导学生将新能源与化石燃料进行对比，从来源是否可再生、对环境的影响、目前的技术成熟程度、利用成本等几个维度进行讨论。学生发现：化石燃料的优点是技术成熟、能量密度高、使用方便，缺点是不可再生、污染较大；新能源的优点是清洁、可再生，缺点是目前技术还不够成熟、利用成本较高、能量密度相对较低。教师总结：新能源虽然目前还有不少问题需要解决，但它代表了未来能源发展的方向。随着科学技术的进步，这些问题会逐步得到解决。 【活动五：设计我的未来能源方案】教师布置一个开放式任务：假设你是一位能源规划师，请结合今天学到的知识，为我们的城市设计一份未来能源使用方案。要求考虑以下几个方面：第一，目前我们主要使用哪些能源？第二，这些能源有什么优缺点？第三，未来可以引入哪些新能源来替代或补充？第四，怎样做才能让能源利用更加高效、更加环保？学生以小组为单位讨论，将想法写在纸上，形成一份简单的方案。 【方案分享】各小组代表上台展示本组的能源方案。第一小组提出：白天多利用太阳能发电，晚上使用储存的电能；在郊区建设风力发电场；逐步用氢能汽车替代燃油汽车。第二小组提出：在农村推广生物质能利用技术，把秸秆变废为宝；城市建筑推广节能设计，减少能源浪费；同时开发潮汐能等新型能源。第三小组的方案更加大胆：他们设想未来城市的屋顶全部铺上太阳能电池板，马跑的汽车全部换成电动或氢能汽车，垃圾通过特殊处理也能变成能源。教师对各小组的方案给予积极评价，鼓励学生的创新思维，同时引导他们思考：方案再好，也需要科学技术来支撑，这就是我们今天努力学习化学等科学知识的意义所在。 课堂总结与拓展延伸 【知识梳理】教师带领学生回顾本节课的学习历程：我们从化石燃料的形成出发，认识了煤、石油、天然气三大化石燃料；接着分析了它们在使用过程中带来的环境问题；然后探讨了化石燃料的综合利用，发现它们不只是燃料，更是宝贵的化工原料；最后展望了新能源的发展前景，看到了未来能源的新方向。 【情感升华】教师说：同学们，今天这节课我们不仅学到了关于化石燃料的化学知识，更重要的是，我们开始从化学的角度去思考一个关乎人类未来的大问题——能源问题。化学不只是实验室里瓶瓶罐罐中的学问，它和我们每个人的生活息息相关，和人类社会的发展紧密相连。希望同学们能把今天学到的知识和思考带回生活中，做一个有心人，关注能源，关注环境，关注我们共同的未来。 【课后实践任务】教师布置课后实践任务：回家后调查自己家庭一天中使用了哪些能源，分别是什么类型的能源，估算一下这些能源的消耗量。然后思考：在家庭日常生活中，可以从哪些方面节约能源？把你的想法和家人分享，和家人一起制定一份家庭节能小计划。下节课我们来交流大家的调查结果和节能计划。 七、板书设计 课题3 化石燃料的综合利用与新能源开发（第一课时） 一、三大化石燃料 煤（古代植物） 石油（古代水生生物） 天然气（古代水生生物） 共同点：不可再生，储存古代太阳能 二、燃料利用与环境 直接燃烧 → 提供能量 → 带来污染（大气、水、全球变暖） 三、综合利用（提升价值） 石油：分馏 → 各种油品；深加工 → 塑料、化纤、橡胶等化工产品 煤：干馏 → 焦炭、煤焦油、焦炉气 → 冶金、化工、医药原料 四、新能源开发（未来方向） 太阳能 风能 氢能 生物质能 特点：清洁、可再生；挑战：技术与成本 核心理念：合理利用有限资源，积极开发清洁能源，走可持续发展之路 学科网（北京）股份有限公司 $