9.2 能源的综合利用第二课时教学设计--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

能源的综合利用（第二课时）教学设计 沪教版九年级化学下册 第9章 第2节 一、教材分析 本节是沪教版九年级化学下册第9章“化学与社会可持续发展”的核心内容。第二课时在学生已学习化石燃料合理利用的基础上，聚焦太阳能、生物质能、氢能和化学电池等新能源的开发与利用。教材从能源危机与环境问题切入，引导学生认识化学在新能源开发中的关键作用，体现化学与社会可持续发展的紧密联系。 二、四维核心素养 化学观念：建立能量转化与守恒观念，认识化学能与光能、热能、电能等形式的相互转化，形成物质变化伴随能量变化的基本观念。 科学思维：通过对比分析不同能源的优缺点，培养辩证思维能力；通过归纳能量转化路径，发展模型认知与逻辑推理能力。 科学探究：通过能源调查、方案设计和实验观察，培养信息收集、合作交流与科学探究能力。 科学态度与责任：认识能源危机与环境问题，树立可持续发展意识和社会责任，关注化学技术对人类社会发展的贡献。 三、教学重难点 教学重点：太阳能、氢能、化学电池等新能源的特点、能量转化方式及实际应用，明确化学在能源转化中的核心作用。 教学难点：辩证认识不同新能源的优缺点，理解氢能开发利用的技术瓶颈，建立化学技术助力能源可持续发展的系统认知。 四、设计意图 本课以任务式活动为主线，将新能源知识融入真实问题情境，设计“能源危机大调查”“太阳能利用博览会”“氢能绿色挑战赛”“电池实验室探秘”“未来能源设计师”五大递进式任务。引导学生在解决问题的过程中主动建构知识，而非被动接受。结合新教材中的“交流与讨论”“活动与探究”“拓展视野”等栏目，注重培养学生的科学探究能力和社会责任感，强调化学技术在能源可持续发展中的核心作用，让学生在做中学、在议中学、在创中学。 五、教学过程 任务一：能源危机大调查——为什么要开发新能源 【任务情境】教师播放一段关于全球能源消耗与环境问题的短视频，画面中展现了日益严重的雾霾、枯竭的油田、拥挤的城市交通等场景。视频结束后，教师提出驱动性问题：“我们每天都在消耗大量的能源，这些能源还能用多久？除了化石燃料，我们还有哪些选择？” 【学生活动】学生以四人小组为单位，结合课前收集的资料，围绕以下问题展开讨论：第一，我们日常生活中使用的能源主要来自哪里？第二，化石燃料作为能源有哪些优点和缺点？第三，化石燃料的大量使用给环境带来了哪些问题？第四，为什么说开发新能源迫在眉睫？ 【教材结合】学生翻开教材第9章第2节“能源的综合利用”第二课时内容，阅读教材开篇的“你知道吗”栏目，了解世界能源消耗现状和我国能源结构特点。教材中指出，化石燃料是当今世界上最重要的能源，但它们是不可再生的，并且在使用过程中会对环境造成不同程度的影响。学生对照教材中的能源分类图，将课前调查的能源进行分类，区分可再生能源与不可再生能源。 【交流分享】各小组推选代表汇报讨论结果。第一小组认为，化石燃料的优点是储量相对丰富、使用方便、成本较低，但缺点是不可再生、会产生污染气体和温室效应。第二小组补充，除了环境污染，化石燃料的运输和储存也存在安全隐患。第三小组从国家能源安全角度分析，指出过度依赖进口能源会影响国家经济安全。教师在学生发言的基础上进行归纳总结，强调开发新能源既是解决能源危机的需要，也是保护环境的必然选择。 【设计意图】通过真实情境导入和小组讨论，激发学生的学习动机和问题意识。让学生从生活经验出发，认识到能源问题就在身边，开发新能源是每个人都应该关注的社会议题。结合教材内容，帮助学生建立能源分类的基本框架，为后续学习新能源的具体知识做好铺垫。 任务二：太阳能利用博览会——太阳能如何转化 【任务情境】教师展示一张太阳能热水器的照片和一张太阳能路灯的照片，提问：“这两种设备都利用了太阳能，但它们利用太阳能的方式一样吗？”由此引出本节课的核心任务之一：探究太阳能的利用方式。 【学生活动】全班分为三个调研小组，分别负责研究太阳能的三种利用方式。第一小组研究光热转换，调查生活中利用太阳能加热的设备和原理；第二小组研究光电转换，调查太阳能电池的工作原理和应用领域；第三小组研究光化学转换，了解植物光合作用是如何将太阳能转化为化学能的。各小组利用教材中的图示和课前收集的资料，整理形成一份“太阳能利用博览会”的展示材料。 【教材结合】学生阅读教材中关于太阳能利用的图示和文字说明。教材指出，太阳能是一种可再生的清洁能源，取之不尽、用之不竭。太阳能的利用主要有三种方式：一是光热转换，即将太阳能转化为热能，如太阳能热水器、太阳灶、温室大棚等；二是光电转换，即将太阳能转化为电能，如太阳能电池；三是光化学转换，即将太阳能转化为化学能，如植物的光合作用。教材还特别提到，我国在太阳能利用方面走在世界前列，许多地方已经推广使用太阳能热水器和太阳能发电站。 【展示交流】三个调研小组依次上台展示。第一小组展示了太阳能热水器的结构示意图，解释了太阳能热水器是如何通过集热管吸收太阳光，将水加热的。他们还分享了调查到的数据：一台家用太阳能热水器一年可以节约不少电能。第二小组展示了太阳能电池板的照片，介绍了太阳能电池是利用半导体材料的光电效应，将太阳光直接转化为电能。他们还提到，现在很多城市的路灯、交通信号灯都使用了太阳能电池，甚至有些建筑的屋顶也安装了太阳能发电装置。第三小组从生物学角度解释了光合作用，绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧气。这是地球上最古老、也是最重要的光化学转换过程。 【教师点拨】教师在学生展示后进行总结，强调太阳能虽然清洁无污染、取之不尽，但也有其局限性：太阳能的能量密度较低，受天气、季节、昼夜等因素影响较大，而且转换设备的成本还比较高。因此，如何提高太阳能的转换效率、降低成本，是科学家们正在努力研究的方向。 【设计意图】通过分组调研和展示交流，培养学生的信息整理与表达能力。将太阳能的三种利用方式分别交给不同小组研究，既减轻了每个学生的负担，又通过小组间的交流实现了资源共享。结合教材内容，让学生从课本走向生活，从理论走向实际，真正理解化学知识在新能源利用中的应用。 任务三：氢能绿色挑战赛——氢能为什么是未来能源 【任务情境】教师展示一辆氢能源公交车的图片，介绍说：“这是一辆使用氢气作为燃料的公交车，它行驶的时候只排出水，不排出任何污染气体。有人说，氢能是21世纪最理想的新能源。也有人说，氢能现在还不可能大规模推广。今天我们就来一场辩论赛，辩一辩氢能到底能不能成为未来的主力能源。” 【学生活动】全班分为正反两方。正方观点：氢能是未来最理想的新能源，应该大力发展。反方观点：氢能目前还存在很多问题，不适合大规模推广。学生利用教材内容和课前收集的资料，准备辩论材料。辩论过程中，双方围绕氢能的优点、制取方法、储存运输、安全性、成本等方面展开激烈交锋。 【教材结合】学生阅读教材中关于氢能的内容。教材指出，氢气作为燃料有许多优点：第一，氢气燃烧后只生成水，不污染环境，是最清洁的燃料；第二，氢气的热值很高，相同质量的氢气完全燃烧放出的热量比汽油高很多；第三，制取氢气的原料是水，水资源非常丰富，可以说是取之不尽、用之不竭。因此，氢气被称为“21世纪的绿色能源”。但教材也指出，目前在氢能的开发利用上还存在一些技术难题：如何廉价地大量制取氢气，如何安全地储存和运输氢气，这些都是需要科学家们继续研究解决的问题。教材的“拓展视野”栏目还介绍了氢能源汽车的发展现状，指出许多国家都在积极研发氢燃料电池汽车，我国也在这一领域取得了重要进展。 【辩论交锋】正方首先发言：“第一，氢能燃烧只产生水，绝对零污染，这是任何化石燃料都比不了的。第二，氢气的热值高，用很少的氢气就能产生很大的能量。第三，制取氢气的原料是水，地球上水资源那么丰富，不用担心用完。所以氢能是最理想的新能源。”反方反驳：“制取氢气现在主要还是用电解水的方法，需要消耗大量的电能，而这些电如果还是靠烧煤发的，那不是多此一举吗？而且氢气特别轻，很难储存和运输，一不小心泄漏了还容易爆炸，安全性怎么保证？”正方回应：“现在科学家正在研究利用太阳能分解水来制取氢气，这样就不需要消耗电能了。而且储氢技术也在不断进步，现在已经有了高压气态储氢、液态储氢、固态储氢等多种方法。”反方追问：“这些技术现在都还处在实验阶段，离大规模应用还有很长的路要走，现在就说氢能是未来能源，是不是太乐观了？” 【教师总结】教师在辩论结束后进行点评，肯定双方的观点都有道理。氢能确实是一种非常理想的清洁能源，但要实现大规模应用，还需要突破一系列技术瓶颈。这正是化学学科可以大显身手的地方——化学家们正在研究更高效的催化剂，让水分解制取氢气变得更加容易；正在研制更安全、更轻便的储氢材料；正在开发更耐用的氢燃料电池。同学们今天学习的化学知识，将来都可能用来解决这些问题。 【设计意图】通过辩论赛的形式，激发学生深入思考氢能的优缺点。这种任务式活动设计，让学生不是被动地记住氢能的特点，而是在辩论中主动地去搜集、分析、运用信息。正反双方的交锋，正好对应了教材中氢能的优点与面临的挑战，让学生在思辨中形成辩证的认识。同时，教师的总结将学生的视线引向化学学科的价值，增强了学生学好化学、为能源事业做贡献的使命感。 任务四：电池实验室探秘——化学能如何变电能 【任务情境】教师拿出一个苹果、一块铜片、一块锌片和一个发光二极管，现场演示水果电池实验。当二极管亮起来的时候，学生们发出惊叹。教师提问：“这个苹果里并没有电，为什么接上两块金属片就能让二极管亮起来？电是从哪里来的？” 【学生活动】学生分组观察水果电池实验，讨论以下问题：第一，水果电池中的能量是从哪里来的？第二，这种能量转化方式和我们之前学过的燃烧有什么不同？第三，生活中你还见过哪些电池？它们分别用在什么地方？学生还可以尝试用不同的水果或蔬菜来做实验，观察效果有什么不同。 【教材结合】学生阅读教材中关于化学电池的内容。教材指出，化学电池是一种将化学能直接转化为电能的装置。与化石燃料燃烧发电相比，化学电池的能量转化效率更高，而且可以直接将化学能转化为电能，不需要经过热能、机械能等中间环节。教材介绍了几种常见的化学电池：干电池，我们常用的干电池属于一次性电池，用完就不能再充电了；蓄电池，如汽车上用的铅蓄电池，可以反复充电使用；还有一种新型的燃料电池，如氢燃料电池，它可以将氢气和氧气的化学能直接转化为电能。教材还强调，电池虽然方便实用，但废旧电池中含有重金属等有害物质，如果随意丢弃，会对环境造成严重污染。因此，废旧电池应该分类回收，集中处理。 【交流讨论】各小组汇报观察结果。第一小组发现，用柠檬做水果电池比用苹果效果更好，二极管更亮。他们猜测是因为柠檬中的酸性物质更多。第二小组分享了他们收集到的电池种类：手机用的锂电池、遥控器用的干电池、电动车用的蓄电池、太阳能路灯用的蓄电池等等。第三小组从能量转化的角度分析：水果电池是将化学能直接转化为电能，而烧煤发电是先将化学能转化为热能，再将热能转化为机械能，最后才转化为电能，中间有很多能量损失。所以电池的能量利用效率更高。教师补充，除了效率高之外，化学电池还有一个优点，就是使用方便，可以随时随地提供电能，不需要像发电厂那样集中建设。 【环保教育】教师特别引导学生讨论废旧电池的处理问题。学生们纷纷表示，以前用过的电池都是随便扔进垃圾桶的，现在知道了废旧电池的危害，以后一定会分类投放。教师进一步介绍，一粒小小的纽扣电池可以污染几十万升水，相当于一个人一生的饮水量。所以，回收废旧电池不仅是个人素质的体现，更是对环境负责的表现。 【设计意图】通过直观的水果电池实验，将抽象的“化学能转化为电能”概念具象化，让学生亲眼看到化学能可以直接变成电能。结合教材中关于各种电池的介绍，让学生了解化学电池在生活中的广泛应用。同时，融入环保教育，让学生认识到化学产品在给生活带来便利的同时，也可能带来环境问题，必须正确使用和处理。这种从实验到理论、从生活到环保的教学路径，符合学生的认知规律。 任务五：未来能源设计师——设计你的理想能源 【任务情境】教师总结道：“今天我们认识了太阳能、氢能、化学电池等新能源，它们各有各的优点，也各有各的不足。现在，假如你是一位未来能源设计师，你会如何设计一套理想的能源方案，来解决我们面临的能源危机和环境问题？请各组发挥想象，设计一个你心目中的未来能源蓝图。” 【学生活动】各小组合作完成“未来能源设计方案”。方案要求包括：能源类型选择、能量转化方式、应用场景、优点和可能面临的挑战。学生可以充分发挥想象力，比如设计一个完全依靠太阳能和氢能运行的城市，或者设计一种新型的环保电池。方案形式可以是文字说明，也可以配上简单的示意图。 【教材回顾】在设计方案之前，教师引导学生回顾教材中提到的各种新能源的特点。太阳能清洁无污染但能量密度低；氢能清洁高效但制取和储存困难；化学电池使用方便但废旧电池需要回收；生物质能来源广泛但利用效率不高。让学生在设计方案时，综合考虑各种能源的优缺点，尝试进行优势互补。 【展示评价】各小组依次上台展示自己的设计方案。第一小组设计了一个“太阳能+氢能”互补系统：白天用太阳能发电，多余的电用来分解水制取氢气储存起来；晚上或者阴天，就用氢气通过燃料电池发电。这样就解决了太阳能不稳定的问题。第二小组设计了一个“城市垃圾生物质能发电厂”，将城市中的生活垃圾收集起来，通过发酵产生沼气，再用沼气发电。既处理了垃圾，又产生了能源。第三小组设计了一种新型的“植物发电装置”，利用特殊的材料模拟光合作用，直接将二氧化碳和水转化为电能和氧气。虽然这个方案还比较科幻，但充满了想象力。教师和其他同学对每个方案进行点评，肯定其中的合理之处，也提出改进建议。 【课堂总结】教师在所有小组展示完毕后进行总结：“同学们的设计方案都非常精彩，有的已经接近现实，有的充满了未来的想象。不管哪一种方案，都离不开化学知识。化学不仅帮助我们认识物质，还帮助我们创造新的物质、开发新的能源。希望同学们学好化学，将来真的能设计出改变世界的新能源方案。” 【设计意图】这是一个综合应用环节，让学生将本节课学到的各种新能源知识融会贯通，进行创造性的设计。通过“未来能源设计师”的角色代入，激发学生的想象力和创造力。展示评价环节则培养了学生的表达能力和批判性思维。最后的课堂总结，将学生的学习热情引向对化学学科价值的认同，激发学生继续学习的内在动力。 六、板书设计 能源的综合利用（第二课时） 一、为什么要开发新能源 化石燃料：不可再生、污染环境 新能源：清洁、可再生、可持续 二、太阳能的利用 光热转换 → 热能（太阳能热水器） 光电转换 → 电能（太阳能电池） 光化学转换 → 化学能（光合作用） 三、氢能——未来的绿色能源 优点：清洁、热值高、原料丰富 挑战：制取、储存、运输 四、化学电池 化学能 → 电能 种类：干电池、蓄电池、燃料电池 注意：废旧电池要回收 五、能源与可持续发展 多种能源互补 化学技术助力能源未来 学科网（北京）股份有限公司 $