高一化學教案：專題第四單元第一課時太陽能的利用

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精教學設計單元分析本單元的內(nèi)容介紹了有關能源利用的問題，包括太陽能、生物質(zhì)能以及氫能這三種能源的開發(fā)、利用和一些相關問題的介紹。本單元內(nèi)容密切聯(lián)系社會熱點問題和生產(chǎn)生活實際，與化學、物理、生物等學科知識聯(lián)系緊密,對于復習鞏固所學的學科知識、提高社會責任感、提高科學素養(yǎng)具有重要作用。本單元教材內(nèi)容在編寫上有三個特點：1.突出開發(fā)利用新能源的美好前景，說明新能源的開發(fā)利用需要新技術、新辦法來克服許多技術難關。例如,教材介紹了氫能的利用前景,也指出要大規(guī)模制備和利用氫氣，還要解決很多問題，有待進一步研究、試驗.2.強調(diào)開發(fā)利用新能源體現(xiàn)了科學技術的應用價值.教材介紹沼氣的開發(fā)和利用就是一例。3。強調(diào)開發(fā)和利用新能源，要綜合應用化學、物理、生物、材料科學等多種學科的知識和技能。本單元教材的學習內(nèi)容就體現(xiàn)了各學科之間的橫向聯(lián)系和相互滲透。例如,學習研究生物質(zhì)能的開發(fā)利用需要生物學和化學知識。本單元的教學分為兩課時完成，第一課時講解太陽能的開發(fā)、利用的現(xiàn)狀，以及開發(fā)利用太陽能的廣闊前景和尚未攻克的一些技術難題等知識，第二課時講解生物質(zhì)能的利用以及氫能的開發(fā)和利用問題。第一課時內(nèi)容的重點是太陽能利用的現(xiàn)狀、開發(fā)利用太陽能的廣闊前景和尚未攻克的一些技術難題,難點是分析太陽能的利用原理。第二課時的重點是生物質(zhì)能、氫能利用的現(xiàn)狀、開發(fā)利用生物質(zhì)能、氫能的廣闊前景和尚未攻克的一些技術難題,難點是生物質(zhì)能、氫能的利用原理。總體是通過有關能源問題的文字、圖像資料等，結合交流、討論等多種學習方式，讓學生聯(lián)系并綜合運用物理、生物等學科知識，大膽闡述自己的見解，發(fā)揮學生學習的主動性。本單元教學的目的是通過世界和我國的能源消費結構及其變化趨勢，讓學生一方面看到人類面臨的能源危機,鼓勵學生關心能源問題,認識開發(fā)、利用高能、清潔能源的重要性和迫切性;另一方面也看到太陽能、生物質(zhì)能、氫能等新能源的開發(fā)和利用有著誘人的前景，激發(fā)學生的求知欲，鼓勵學生為全人類的幸福而努力學習。課時分配太陽能的利用1課時生物質(zhì)能的利用氫能的開發(fā)與利用1課時第一課時太陽能的利用整體設計三維目標1。知識與技能（1)簡單了解太陽能利用的現(xiàn)狀,了解開發(fā)利用太陽能的廣闊前景和尚未攻克的一些技術難題.（2)了解化石燃料的不可再生性及其給環(huán)境帶來的問題，了解現(xiàn)階段的能源危機.2。過程與方法(1）采用閱讀資料、收集數(shù)據(jù)等生動活潑的學習形式，調(diào)動學生的學習積極性和主動性.（2)聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際學習太陽能的利用。3。情感態(tài)度與價值觀認識開發(fā)、利用高能清潔能源的重要性和緊迫性，提高學生的科學素養(yǎng)，增強學生的社會責任感。教學重點太陽能利用的現(xiàn)狀、開發(fā)利用太陽能的廣闊前景和尚未攻克的一些技術難題。教學難點太陽能的利用原理。課前準備所用投影的ppt整體過程導入新課［投影］①世界能源的主要來源的圖片。世界能源的主要來源現(xiàn)在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。其中：石油大約占40%,煤大約占30％,天然氣大約占20％.［分析］目前，世界所需的能源大多來自于石油、天然氣和煤，它們占到現(xiàn)在世界能源消耗中的90%以上。而我們知道這三種化石燃料是由遠古生物掩埋在地下深處歷經(jīng)幾百萬年演變而形成的，它們都是不可再生能源，而且由于儲量有限,很可能在幾百年內(nèi)就被人類耗盡.［投影]20世紀末統(tǒng)計的非洲、美洲、歐洲和中東地區(qū)已經(jīng)探明的石油儲藏量和年平均消耗量數(shù)據(jù)表。石油蘊藏量/t年平均耗油量/t非洲9。5×1092。2×108美洲1.8×10108.0×108歐洲3。6×1091.4×108中東6.1×10106。1×108【提問】請同學們根據(jù)20世紀末統(tǒng)計的非洲、美洲、歐洲和中東地區(qū)已經(jīng)探明的石油儲藏量和年平均消耗量數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)，估計一下世界各地區(qū)蘊藏的石油可以供各地區(qū)使用多少年（不計進出口量）.從估計結果你想到什么？［結論］非洲43年、美洲22.5年、歐洲25.7年、中東100年。世界能源出現(xiàn)了很大的危機。［分析]化石燃料是不可再生能源。科學家對全球化石燃料何時會被耗盡作了估計,其預測結果是——煤227年，石油40年，天然氣61年.［投影］能源危機圖［分析］能源危機給人類社會帶來的影響是我們難以承受的。而且隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展,人類對能源的需求量越來越大.［投影］我國和世界能源消耗的趨勢圖能源消耗速度加快［分析］全球能源問題越來越受到人們的關注，而且燃燒化石燃料帶來的環(huán)境污染問題，如酸雨、溫室效應等，也越來越嚴重，對人類生存環(huán)境的破壞越發(fā)嚴重。因此，開發(fā)和利用清潔、高效的新能源已成為人類共同關注的重大課題.【提問】同學們知道的新能源有哪些呢?［交流、討論］太陽能、氫能、風能、海洋能等。［投影］新能源圖推進新課［分析]在新能源中，太陽能、生物質(zhì)能、氫能和風能、海洋能、地熱能等都是可再生能源?，F(xiàn)在，世界各國都在致力于開發(fā)和利用這些潔凈、高效的新能源，而太陽能是最誘人的。[板書］一、太陽能的利用［分析]地球上最根本的能源是太陽能.太陽每年輻射到地球表面的能源約為5×1019kJ，相當于目前全世界年能耗的1。3萬倍，可謂“取之不盡，用之不竭”，因此太陽能的利用前景是非常誘人的。如何利用這些能量，是人類特別是科學家們十分關心的問題.[板書]1。太陽能是地球上最基本的能源［投影］太陽能的轉(zhuǎn)化圖太陽能的轉(zhuǎn)化【提問】太陽能可以轉(zhuǎn)化成各種不同的能量，如熱能、風能、生物質(zhì)能等。那么，迄今為止,自然界中利用太陽能最重要也是最成功的途徑是什么呢？［回答］自然界中利用太陽能最重要也是最成功的途徑是植物的光合作用。在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素，把光能轉(zhuǎn)化為化學能;動物攝入體內(nèi)的淀粉、纖維素能水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖氧化生成水和二氧化碳,釋放出熱量，供給生命活動的需要。[板書]2.大自然利用太陽能最成功的途徑——植物的光合作用(1)光能轉(zhuǎn)化為化學能。在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素。6H2O＋6CO2C6H12O6＋6O2（2)化學能轉(zhuǎn)化為熱能。動物體內(nèi)的淀粉、纖維素在酶的作用下，水解生成葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水,又釋放出熱量。（C6H10O5)n＋nH2OnC6H12O6C6H12O6(s)＋6O2（g)6H2O（l)＋6CO2(g)ΔH＝－2804kJ·mol-1［分析］科學家估計，地球上每年通過光合作用儲藏的太陽能相當于全球能源年耗量的10倍左右?！咎釂枴看笞匀煌ㄟ^光合作用利用太陽能是如此的成功和美妙。那么，人類是通過什么方式開發(fā)和利用太陽能的呢？你知道有哪些途徑，已經(jīng)取得哪些成就嗎？請同學們閱讀教材P48“拓展視野”。[板書]3。利用太陽能的一般方式[課件展示]能量轉(zhuǎn)化方式太陽能利用的實例太陽輻射能直接利用光能轉(zhuǎn)化為熱能,基本原理是將太陽輻射能收集起來地膜、大棚、溫室;太陽能熱水器；反射式太陽灶;高溫太陽爐等光能轉(zhuǎn)化為電能光—熱—電轉(zhuǎn)換，其原理是利用太陽輻射能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器發(fā)電，太陽能集熱器吸收的熱能使水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。太陽能發(fā)電光—電直接轉(zhuǎn)換，其原理是根據(jù)光電效應，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能太陽能電池光能轉(zhuǎn)化為化學能利用太陽輻射能和催化劑可以使水分解（光解水）制得氫氣光能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能，其本質(zhì)也是光—化學能轉(zhuǎn)換地球上眾多植物的光合作用：6H2O＋6CO2C6H12O6＋6O2太陽輻射能間接利用太陽能間接轉(zhuǎn)化為機械能和電能，原理是太陽輻射能使地表水分蒸發(fā)形成云雨，下雨之后江、河上游的水位提高形成落差，推動水輪機而發(fā)電水力發(fā)電礦物燃料.由遠古時代的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化而來，歸根到底是由太陽能轉(zhuǎn)化而來.太陽能間接轉(zhuǎn)化為化學能【提問】請同學們思考一下,人們在太陽能的開發(fā)和利用方面還存在哪些困難和問題？［結論]首先要深入研究出綠色植物光合作用的機理，弄清楚葉綠素的催化原理，以及光合作用發(fā)生的溫度等外界條件，創(chuàng)造出類似于葉綠素的催化劑，并創(chuàng)造出適合的外界條件。[評價]這些尚未攻克的難題都需要同學們的不懈努力。同學們可以發(fā)揮自己的創(chuàng)造力，課后去查閱一些相關資料,對此問題再做進一步研究和討論.課堂小結未來能源的發(fā)展之路，必將是一條在穩(wěn)步發(fā)展和高效利用常規(guī)能源的基礎上，綜合化學、材料、物理等多學科的優(yōu)勢不斷開發(fā)新技術，利用新能源,注重潔凈能源和可再生能源的可持續(xù)發(fā)展之路。太陽能是地球上最根本的能源，它是一種高能、清潔、可再生能源，太陽能的利用前景是十分誘人的。目前對太陽能的收集和利用主要有三種方式：光—化學轉(zhuǎn)換、光—熱轉(zhuǎn)換和光—電轉(zhuǎn)換。布置作業(yè)1.下列能源中，屬于“無污染能源"的是（）A。煤氣B.核能C。太陽能D。石油2.下列屬于直接利用太陽能輻射能的方式是()①光—熱轉(zhuǎn)換②光—電轉(zhuǎn)換③光-化學能轉(zhuǎn)換④光——生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換A。①②③B.①③④C。①②④D.①②③④3.下列關于能源和作為能源使用的物質(zhì)的敘述中錯誤的是（）A.化石燃料物質(zhì)內(nèi)部儲存著能量B。太陽能不能直接轉(zhuǎn)化為化學能C.物質(zhì)的化學能可能在不同條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能為人類所用D.綠色植物發(fā)生光合作用時，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來［答案］1。C2.D3.B板書設計第四單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的利用一、太陽能的利用1.太陽能是地球上最基本的能源.2。大自然利用太陽能最成功的途徑——植物的光合作用。（1）光能轉(zhuǎn)化為化學能。在太陽光作用下，植物體內(nèi)的葉綠素把水、二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖，進而生成淀粉、纖維素.6H2O＋6CO2C6H12O6＋6O2（2)化學能轉(zhuǎn)化為熱能。動物體內(nèi)的淀粉、纖維素在酶的作用下，水解生成葡萄糖，葡萄糖氧化生成二氧化碳和水,又釋放出熱量.（C6H10O5）n＋nH2OnC6H12O6C6H12O6(s)＋6O2（g）6H2O(l）＋6CO2(g）ΔH＝－2804kJ·mol－13。利用太陽能的一般方式教學反思本節(jié)課教學中首要問題是如何激發(fā)學生學習的積極性，針對這點,新課導入就顯得非常重要,本課用大量圖片和直觀的數(shù)據(jù)讓學生一下感受到人類面臨著嚴重的能源危機，調(diào)動學生的學習熱情,再從太陽能的多種轉(zhuǎn)化形式以及它的強大能量，讓學生感受到開發(fā)、利用太陽能的誘人前景,激發(fā)學生的求知欲。在教學過程中，圍繞學習主題，組織學生進行討論,發(fā)動、鼓勵學生聯(lián)系并綜合利用各學科的知識,在討論中大膽闡述自己的觀點，互相啟發(fā)交流，讓學生成為課堂的主角。在學習過程中，學生的學習熱情比較高,較好地完成了本節(jié)課的教學目標。備課資料1。太陽能的利用太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風能、太陽能、海洋能、水能等都來自太陽能.廣義地說，太陽能包含以上各種可再生能源。太陽能作為可再生能源的一種，則是指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術，再利用熱能進行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電,也屬于這一技術領域；通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術。20世紀50年代，太陽能利用領域出現(xiàn)了兩項重大技術突破：一是1954年美國貝爾實驗室研制出6%的實用型單晶硅電池；二是1955年以色列Tabor提出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。這兩項技術的突破，為太陽能利用進入現(xiàn)代發(fā)展時期奠定了技術基礎。2。國內(nèi)太陽能利用概況煤炭巨量消費已成為我國大氣污染的主要來源.我國具有豐富的太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能和海洋能等新能源和可再生能源資源，開發(fā)利用前景廣闊。太陽能光伏發(fā)電應用始于70年代，真正快速發(fā)展是在80年代。在1983年—1987年短短的幾年內(nèi)先后從美國、加拿大等國引進了七條太陽能電池生產(chǎn)線,使我國太陽能電池的生產(chǎn)能力從1984年以前的年產(chǎn)200千瓦躍到1988年的4.5兆瓦。目前太陽能電池主要應用于通信系統(tǒng)和邊遠無電縣、無電鄉(xiāng)村、無電島嶼等邊遠偏僻無電地區(qū),年銷售約1.1兆瓦，成效顯著。（1）建成了40多座縣、鄉(xiāng)級小型光伏電站，光伏電池總裝機容量約600KW，其中西藏最多，達450多千瓦；1998年10月建成我國最大的西藏那曲安多縣光伏電站的光伏電池裝機容量高達100KW。（2)家用光伏電源在青海、內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、寧夏、西藏以及遼寧、吉林、河北、海南、四川等地廣泛應用。(3)在22所農(nóng)村