1、教育部教育部“精英杯精英杯”公开课大赛简介公开课大赛简介 2021年6月，由教育学会牵头，教材编审委员会具体组织实施，在全国8个城市，设置了12个分会场，范围从“小学至高中”全系列部编新教材进行了统一的培训和指导。每次指導，都輔以精彩的優秀示範課。在這些示範課中，不乏全國名師和各省名師中的佼佼者。他们的课程，无论是在内容和形式上，都是经过认真研判，把各学科的核心素养作为教学主线。既涵盖城市中小学、又包括乡村大部分学校的教学模式。適合全國大部分教學大區。本課件就是從全國一等獎作品中，优选出的具有代表性的作品。示范性强，有很大的推广价值。第十六章第十六章 粒子粒子和宇宙和宇宙三、能源：危机与希三、
2、能源：危机与希望望2.初步了解人类发现、开发、利用能源的历史，初步了解人类发现、开发、利用能源的历史，能通过具体的事例，说出能源与人类生存和社能通过具体的事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。会发展的关系。1.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。一个物体，不同形式的能量可以相互转化。一、能量转化与守恒定律一、能量转化与守恒定律自然界中的物质存在着不同的运动形式自然界中的物质存在着不同的运动形式汽车的运动汽车的运动分子的运动分子的运动电荷的运动电荷的运动观察与思考观察与思考 各种不同的运动形式都存在着什么能量？分各
3、种不同的运动形式都存在着什么能量？分别有哪些不同形式的能量在发声相互转化？不同别有哪些不同形式的能量在发声相互转化？不同形式的能连之间的相互转化有怎样的规律？形式的能连之间的相互转化有怎样的规律？飞行的飞机飞行的飞机柯受良驾车飞越黄河柯受良驾车飞越黄河水力发电站水力发电站太阳能电池板太阳能电池板大亚湾核电站大亚湾核电站风力发电风力发电能的转化能的转化能量转化与守恒定律能量转化与守恒定律 能量不会凭空消失，也不会凭空产能量不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化成其他形式，生，它只会从一种形式转化成其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移
4、的过程中，能量的总量保持转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量转化与守恒定律。不变。这就是能量转化与守恒定律。科学窗科学窗失败的永动机失败的永动机想一想：为什么永动机是失败的？想一想：为什么永动机是失败的？二、能量与能源二、能量与能源回答：煤，煤气，柴草、天然气、电回答：煤，煤气，柴草、天然气、电，这些，这些都是能源。都是能源。想一想：我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、想一想：我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？烧水呢？能量是与物质及其运动相联系的。对应于不能量是与物质及其运动相联系的。对应于不同形式的运动，有不同形式的能量。自然界存在同形式的运动，有不同形式的能量。自然
5、界存在着可以为人类提供能量的自然资源，称为能源。着可以为人类提供能量的自然资源，称为能源。能源是人类社会活动的物质基础。能源是人类社会活动的物质基础。2003年美国与加拿大东部地区当地时间年美国与加拿大东部地区当地时间8月月14日下日下午四时十四分突然大范围停电，由加拿大东部城市多伦午四时十四分突然大范围停电，由加拿大东部城市多伦多以至美国东部的纽约地区都受影响。多以至美国东部的纽约地区都受影响。能量的重要性能量的重要性美国东部大停电美国东部大停电停电引发的交通瘫痪停电引发的交通瘫痪人类的生活、生产离人类的生活、生产离不开能源的利用。能不开能源的利用。能源的现状又是如何呢？源的现状又是如何呢？
6、1.煤炭资源：地质储量约万亿吨，占世界煤炭总储煤炭资源：地质储量约万亿吨，占世界煤炭总储量的量的13%；2.石油资源：保有储量为石油资源：保有储量为600亿吨，但后备资源不亿吨，但后备资源不足，而且石油可采储量的增长速度低于老油田的递足，而且石油可采储量的增长速度低于老油田的递减速度，储采比呈下降趋势；减速度，储采比呈下降趋势；我国的能源消耗状况我国的能源消耗状况 中国能源资源真的丰富吗中国能源资源真的丰富吗?3.天然气资源：保有储量为天然气资源：保有储量为7000亿立方米，但后备资源亿立方米，但后备资源不足；水力资源：理论储量为亿千瓦，但可开发储量不足；水力资源：理论储量为亿千瓦，但可开发储
7、量只有亿千瓦，且其中只有亿千瓦，且其中67.8%的水力资源集中分布在西南的水力资源集中分布在西南地区，要开发不易。无疑：我国是世界上能源丰富的地区，要开发不易。无疑：我国是世界上能源丰富的国家之一，但我国人口众多，人均能源占有量远低于国家之一，但我国人口众多，人均能源占有量远低于俄罗斯、美国，只有世界人均能源占有率的俄罗斯、美国，只有世界人均能源占有率的1/2。人类对能源的需求日益扩大，煤、人类对能源的需求日益扩大，煤、石油、天然气等不可再生能源日益减石油、天然气等不可再生能源日益减少，二十一世纪人类最迫切的需要是少，二十一世纪人类最迫切的需要是改变能源严重缺乏的现状。新能源的改变能源严重缺乏
8、的现状。新能源的开发已经迫在眉睫。开发已经迫在眉睫。三、物质与能量三、物质与能量 1905年，爱因斯坦以惊人简洁的公式年，爱因斯坦以惊人简洁的公式E=MC2揭示了以质量揭示了以质量M为标志的物质与能为标志的物质与能量量E的关系。式中的关系。式中C为光在真空中的速度。为光在真空中的速度。爱因斯坦的质能方程为核能的开发和爱因斯坦的质能方程为核能的开发和利用提供了理论支持。利用提供了理论支持。1KG铀全部裂变时释放的能量相当于铀全部裂变时释放的能量相当于2500T优质煤完全燃烧释放的能量。优质煤完全燃烧释放的能量。核聚变核聚变核电站的原理核电站的原理秦山核电站秦山核电站大亚湾核电站大亚湾核电站岭澳核
9、电站岭澳核电站阳江核电站阳江核电站 物理学的研究表明，有些能源，物理学的研究表明，有些能源，如太阳能、风能、潮汐能、水力和地如太阳能、风能、潮汐能、水力和地热能等可以认为是无限的，所以也把热能等可以认为是无限的，所以也把它们叫作它们叫作可再生能源可再生能源。四、科学与人类四、科学与人类风力发电风力发电潮汐能发电潮汐能发电太阳能的利用太阳能的利用 当代的科学技术不断发展，已经使人类具有了当代的科学技术不断发展，已经使人类具有了认识和利用自然环境的能力，推动着人类社会的进认识和利用自然环境的能力，推动着人类社会的进步，提高了人类生活的质量。但随着新技术的应用，步，提高了人类生活的质量。但随着新技术
10、的应用，也引发了环境污染、能源短缺、全球变暖、臭氧枯也引发了环境污染、能源短缺、全球变暖、臭氧枯竭、物种灭绝等一些列问题。竭、物种灭绝等一些列问题。因此，我们应该树立科学发展观，在利用科学因此，我们应该树立科学发展观，在利用科学技术改善生活的同时，也要注意避免因滥用技术而技术改善生活的同时，也要注意避免因滥用技术而导致的社会问题，促使人类社会全面、协调、可持导致的社会问题，促使人类社会全面、协调、可持续地发展。续地发展。1.解决能源问题的主要措施是解决能源问题的主要措施是()A.大力开发新能源大力开发新能源B.大量利用太阳能、地热能大量利用太阳能、地热能C.大量利用水能、风能大量利用水能、风能
11、D.采用新技术、新设备，更新落后的技术装备采用新技术、新设备，更新落后的技术装备A2.下列关于核能的说法正确的是下列关于核能的说法正确的是()A.物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能任何物质都能得到核能B.到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变变和轻核聚变C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的成的D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变自然界只有在人为的条件下才会发生裂变 C能源：危机与希望能源：危机与希
12、望1.人类与能源的关系。人类与能源的关系。2.人类对能源的利用。人类对能源的利用。小实验：小实验：1、用塑料尺、笔杆与头发摩擦，用塑料尺、笔杆与头发摩擦，再靠近碎纸屑，观察现象。再靠近碎纸屑，观察现象。2、用塑料梳子梳头发，观察现、用塑料梳子梳头发，观察现象。象。能吸引碎纸屑一、一、电荷电荷物体具有了物体具有了 我们说物体带上了我们说物体带上了“”或者说带了或者说带了电电荷荷。1、摩擦起电：、摩擦起电：用用摩擦的方法摩擦的方法使物体使物体带电带电的的现象就是现象就是 现象现象。吸引轻小物体的吸引轻小物体的性质性质电电摩擦起电摩擦起电 被被丝绸丝绸摩擦过的摩擦过的 上带的电荷叫上带的电荷叫做做正
13、正电荷；电荷；被被毛皮毛皮摩擦过的摩擦过的 上带的电荷叫上带的电荷叫做做负负电荷电荷。大量的事实使人们认识到：大量的事实使人们认识到：自然界自然界只有只有两种两种电荷电荷，电荷、电荷、电荷。电荷。正正负负玻璃棒玻璃棒橡胶棒橡胶棒被毛皮摩擦过被毛皮摩擦过的的橡胶棒橡胶棒和被和被毛皮摩擦过的毛皮摩擦过的橡胶棒橡胶棒靠近时靠近时被丝绸摩擦过被丝绸摩擦过的的玻璃棒玻璃棒和被和被丝绸摩擦过的丝绸摩擦过的玻璃棒玻璃棒靠近时靠近时被丝绸摩擦过被丝绸摩擦过的的玻璃棒玻璃棒和被和被毛皮摩擦过的毛皮摩擦过的橡胶棒橡胶棒靠近时靠近时相互相互排斥排斥 相互相互排斥排斥相互相互吸引吸引同种同种电荷相互电荷相互排斥排斥，
14、异种异种电荷相互电荷相互吸引。吸引。同种同种电荷相互电荷相互排斥排斥l1、用与丝绸摩擦过的玻璃棒去用与丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近轻质小球，小球被吸引过来，靠近轻质小球，小球被吸引过来，则小球是（则小球是（）A A、一定带正电、一定带正电 B B、一定带负电、一定带负电C C、一定不带电、一定不带电 D D、可能带负电，也可能不带电、可能带负电，也可能不带电D1、异种电荷相互吸引。异种电荷相互吸引。2、带电体具有吸引轻小物体的性质、带电体具有吸引轻小物体的性质带正电2 2、用丝线吊起三个通草球，其中任意、用丝线吊起三个通草球，其中任意两个靠近都相互吸引，则它们可能是两个靠近都相互吸引，则它们可能是
15、（）A A、两个带正电，一个带负电、两个带正电，一个带负电B B、两个带负电，一个带正电、两个带负电，一个带正电C C、两个带正电，一个不带电、两个带正电，一个不带电 D D、两个带异种电，一个不带电、两个带异种电，一个不带电D温馨提示：温馨提示：通草球是轻小物体通草球是轻小物体1、异种电荷相互吸引，同种异种电荷相互吸引，同种电荷相互电荷相互排斥。排除排斥。排除A、B、C 选项选项2、带电体具有吸引轻小物体的性质、带电体具有吸引轻小物体的性质作用：作用：1、验电器验电器是用来检验物体是用来检验物体是否带电是否带电的仪器。的仪器。2、金属箔金属箔张角的大小，张角的大小，可以判断可以判断所带所带电
16、荷的多少电荷的多少。金属球金属球金属杆金属杆金属金属箔箔(b)原理：原理：同种同种电荷相互电荷相互排斥排斥。+单位：库库（仑）（仑）例如：例如：一根摩擦过的玻璃棒一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带的电荷，大约或橡胶棒所带的电荷，大约只有只有10-7C。一片雷雨云带电。一片雷雨云带电的电荷，大约有的电荷，大约有几十库仑几十库仑。符号是C 用五分钟的时间自学课本用五分钟的时间自学课本原子原子的结构、元电荷的结构、元电荷并回答：并回答：1 1、物质是由、物质是由 组成的。组成的。2 2、原子是由、原子是由 和和 组成，它组成，它们各带们各带 电荷和电荷和 电荷电荷 。3 3、什么叫元电荷？符号是什么？、
17、什么叫元电荷？符号是什么？电荷量是多少？电荷量是多少？分子和原子原子核原子核电子电子正正负负18971897年，英国科学家年，英国科学家汤姆孙汤姆孙（1856-19401856-1940）发现了比原子小得多的带负电的粒子发现了比原子小得多的带负电的粒子-，揭开了原子具有结构的秘密。，揭开了原子具有结构的秘密。分子、原子很小。1亿个氧原子排队只有几厘米长。电子电子元电荷元电荷人们把最小电荷叫做元电荷，常用人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号符号e表示。表示。e=1.610-19C原子核原子核电子电子（带正电）（带负电）电子在电力吸引作用下绕核运动电子在电力吸引作用下绕核运动绿豆100米8这个氧原这
18、个氧原子带电吗？子带电吗？这个氧离这个氧离子带电吗？子带电吗？不带电带负2e三三.电荷在导体间的定向移动电荷在导体间的定向移动.+ABAB金属球金属球金属杆金属杆金属箔金属箔金属杆上有了电金属杆上有了电荷的定向移动荷的定向移动电荷电荷在金属杆中可以在金属杆中可以定向移动定向移动，金属是导，金属是导电的。电的。善于导电善于导电的物体的物体叫导体叫导体如：金属、人体、食盐水、溶如：金属、人体、食盐水、溶液等液等不善于导电不善于导电的物体的物体叫绝缘体叫绝缘体如：橡胶、玻璃、塑料、陶如：橡胶、玻璃、塑料、陶瓷等瓷等金属金属导电，导电，靠的就是靠的就是 。自由电子自由电子一、一、电荷电荷1.1.摩擦过
19、的物体能摩擦过的物体能吸引轻小物体吸引轻小物体的，则说的，则说明该物体明该物体带了电荷带了电荷。这种现象叫。这种现象叫摩擦起电摩擦起电现象现象。2.2.电荷间的相互作用电荷间的相互作用同同种电荷种电荷相互相互排排斥斥，异异种种电荷相互电荷相互吸吸引引3.3.验电器验电器 作用：检验物体是否带电作用：检验物体是否带电 原理：原理：同种电荷互相排斥同种电荷互相排斥 4.4.电荷量电荷量 电荷的多少叫电荷量。单电荷的多少叫电荷量。单位：库位：库仑仑（C C）二、二、原子核原子核 元电荷元电荷人们把最小电荷人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号叫做元电荷，常用符号e e表示。表示。e=1.6e=1.610
20、10-19-19 C C三、三、电荷电荷在导体中在导体中定向移动定向移动 练习练习 1.摩擦起电现象是怎样产生的？根据所学的知识(学了电荷)，做出你的猜想。答：不同物质构成的物体相互摩擦时，由于不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不相同，其中对核外电子束缚能力弱的就会失去电子而带上正电。另一个物体由于得到相同数量的电子而带上等量的负电 摩擦起电是电子的转移。答：丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，同种电荷互相排斥，所以纸片带的是正电荷。练习练习 2.用丝绸摩擦玻璃棒用丝绸摩擦玻璃棒,玻璃棒带正玻璃棒带正电电,用毛皮摩擦橡胶棒用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带负橡胶棒带负电电.若用摩擦后的毛皮和丝绸靠近若用摩擦后的毛皮和丝绸靠近碎纸片会碎纸片会吸引碎纸片，这说明毛皮带这说明毛皮带 电；电；丝绸也带丝绸也带 电。电。正负摩摩擦起电的实质是电子发生了转移。
