資源簡介

第七單元 能源的合理利用與開發
大單元教學設計
一、單元主題
能源的合理利用與開發
二、單元說明
本單元聚焦能源領域，引導學生探究常見的能源類型，包括化石燃料（煤、石油、天然氣）、新能源（太陽能、風能、水能、核能等）。通過分析能源的利用現狀、面臨的問題以及開發新能源的必要性，使學生理解能源與人類社會發展的緊密聯系，培養學生節約能源和保護環境的意識，同時提升學生對化學知識在解決能源問題中應用的認識。
三、課程標準
1.認識燃料完全燃燒的重要性，了解使用氫氣、天然氣（或沼氣）、液化石油氣、煤氣、酒精、汽油和煤等燃料對環境的影響，懂得選擇對環境污染較小的燃料。
2.認識燃燒、緩慢氧化和爆炸發生的條件，了解防火、滅火、防爆炸的措施。
3.知道化石燃料（煤、石油、天然氣）是人類社會重要的自然資源，了解海洋中蘊藏著豐富的資源。
4.認識資源綜合利用和新能源開發的重要意義。
四、教材分析
本單元教材圍繞能源主題展開，涵蓋“燃燒和滅火”“燃料的合理利用與開發”等課題。教材從燃燒的條件入手，探討滅火原理和方法，接著深入研究燃料的燃燒對環境的影響，以及化石燃料的綜合利用和新能源的開發。教材注重聯系生活實際，通過實驗、圖片、案例分析等多種形式呈現知識，使學生能夠深刻理解能源問題的復雜性和重要性。
五、核心素養鏈接
1.化學觀念
形成能量轉化觀念，理解燃料燃燒過程中化學能與熱能、光能等的相互轉化。
建立元素循環觀念，認識化石燃料的形成與利用過程中碳、氫等元素的循環。
2.科學思維
通過分析燃燒條件和滅火原理，培養邏輯推理和分析歸納能力。
對新能源開發利用的前景進行預測和評估，發展創新思維和批判性思維。
3.科學探究與實踐
開展燃燒條件探究實驗，培養實驗設計、操作和觀察能力。
調查當地能源使用情況，提出節能和開發新能源的建議，提高實踐能力和社會責任感。
4.科學態度與責任
認識到合理利用和開發能源對可持續發展的重要性，培養節約能源和保護環境的意識。
了解能源領域的科學研究進展，增強對化學學科促進社會發展的認同感。
六、大概念
能源的合理利用與開發是實現可持續發展的關鍵。
七、核心問題
1.燃燒需要哪些條件？如何滅火？
2.常見燃料有哪些？它們燃燒對環境有何影響？
3.化石燃料如何綜合利用？
4.有哪些新能源？其開發利用前景如何？
八、核心任務
能源是人類社會發展的重要物質基礎，與環境和經濟密切相關。作為中學生，需從科學和社會視角出發，對能源的合理利用與開發進行調研分析，并制作宣傳手冊。
九、子任務
子任務一：探究燃燒的奧秘
1.設計并進行實驗，探究燃燒的條件，如對比不同物質在不同條件下的燃燒情況。
2.分析燃燒條件與滅火方法之間的關系，總結滅火的原理和常見方法，通過實際案例說明。
子任務二：燃料的環境影響評估
1.收集常見燃料（如煤、石油、天然氣、酒精等）燃燒的產物資料，分析其對環境的影響，包括空氣污染、溫室氣體排放等方面。
2.比較不同燃料對環境影響的程度，提出減少燃料對環境污染的措施，如改進燃燒技術、尾氣處理等。
子任務三：化石燃料的綜合利用調查
1.查閱資料，了解煤、石油、天然氣的綜合利用途徑，如煤的干餾、石油的分餾等過程及其產物用途。
2.分析化石燃料綜合利用的意義，包括提高資源利用率、減少廢棄物排放等，討論其在經濟和環境方面的重要性。
子任務四：新能源的探索與展望
1.研究太陽能、風能、水能、核能、氫能等新能源的特點和利用現狀，如太陽能光伏發電、風力發電的原理和應用場景。
2.探討新能源開發面臨的挑戰和解決方案，展望新能源在未來能源結構中的地位和作用，激發創新思維。
子任務五：能源與可持續發展宣傳
1.結合前面子任務的研究成果，制作能源合理利用與開發的宣傳手冊，內容包括能源現狀、問題、解決方案和未來展望等。
2.在學校或社區內宣傳手冊，提高公眾對能源問題的認識和節約能源、保護環境的意識，培養社會責任感。
十、單元實施
課題1 燃燒與滅火
（一）教學內容分析
本課題主要探究燃燒的條件和滅火的原理與方法，通過實驗和生活實例，使學生理解燃燒的本質以及如何控制燃燒，為后續學習燃料的合理利用與開發奠定基礎。
（二）學習者分析
學生在日常生活中對燃燒現象較為熟悉，但對燃燒的條件和滅火原理缺乏系統深入的理解。需要引導學生從化學角度進行分析，培養科學思維和解決實際問題的能力。
（三）學習目標
1.認識燃燒的條件和滅火的原理，能運用這些知識解釋生活中的燃燒和滅火現象。
2.了解易燃物和易爆物的安全知識，增強安全意識。
3.通過實驗探究燃燒條件，培養實驗設計、觀察和分析能力。
（四）學習重難點
1.重點
燃燒的條件和滅火的原理。
常見滅火方法的應用。
2.難點
理解燃燒條件之間的相互關系，以及從微觀角度解釋燃燒和滅火的本質。
（五）教學過程
第1課時
【環節一：導入新課】
教師活動：展示一些燃燒現象的圖片或視頻，如篝火晚會、蠟燭燃燒等，提問學生對燃燒的感受和認識，引導學生思考燃燒的本質。
學生活動：觀察圖片或視頻，分享自己對燃燒的看法，激發學習興趣。
設計意圖：從生活中的燃燒現象入手，引發學生的好奇心，為探究燃燒條件做鋪墊。
【環節二：燃燒條件探究】
教師活動：
提出問題：燃燒需要哪些條件？引導學生進行猜想。
設計實驗：提供白磷、紅磷、熱水、氧氣、酒精燈、燒杯、薄銅片等實驗用品，指導學生設計實驗方案探究燃燒的條件（如對比白磷和紅磷在不同條件下的燃燒情況）。
進行實驗：巡視學生實驗過程，確保實驗安全，及時給予指導。
引導分析：組織學生匯報實驗現象，引導學生分析得出燃燒需要可燃物、氧氣（或空氣）、達到著火點三個條件，缺一不可。
學生活動：
小組討論，提出燃燒條件的猜想。
分組設計并進行實驗，觀察實驗現象，記錄實驗數據。
匯報實驗結果，參與討論分析，得出燃燒條件的結論。
設計意圖：通過實驗探究，培養學生的實驗設計和操作能力，讓學生親身體驗科學探究的過程，加深對燃燒條件的理解。
【環節三：滅火原理探究】
教師活動：
基于燃燒條件，提出問題：如何滅火？引導學生根據燃燒條件進行思考。
演示實驗：展示不同的滅火方法，如用滅火器滅火、用水滅火、用沙子覆蓋滅火等，讓學生觀察并分析滅火的原理。
總結滅火原理：與學生一起總結滅火的原理，即破壞燃燒的一個或多個條件，使燃燒停止。
學生活動：
思考滅火方法，積極回答問題。
觀察滅火實驗，分析滅火原理，如隔絕氧氣、降低溫度至著火點以下、清除可燃物等。
設計意圖：通過實驗演示和分析，使學生理解滅火原理與燃燒條件的關系，培養學生運用知識解決實際問題的能力。
【環節四：課堂練習】
教師活動：展示一些關于燃燒和滅火的練習題，如判斷正誤、選擇合適的滅火方法等。
學生活動：獨立完成練習題，鞏固所學知識，加深對燃燒和滅火原理的理解。
設計意圖：通過練習，檢驗學生對知識的掌握程度，強化知識的應用。
【環節五：課堂小結】
教師活動：總結本節課的主要內容，包括燃燒的條件、滅火的原理和常見滅火方法。
學生活動：回顧本節課的知識點，總結所學內容，形成知識體系。
設計意圖：幫助學生梳理知識，加深記憶，明確重點。
第2課時
【環節一：復習導入】
教師活動：回顧上節課燃燒的條件和滅火的原理，通過提問的方式檢查學生的掌握情況。
學生活動：回答教師的問題，回憶上節課內容，為新知識的學習做準備。
設計意圖：鞏固舊知識，為新知識的學習搭建橋梁。
【環節二：易燃物和易爆物的安全知識】
教師活動：
展示一些易燃物和易爆物的圖片或視頻，如加油站、煤礦等場景，介紹常見的易燃物和易爆物。
通過案例分析（如爆炸事故案例），講解爆炸的概念和原理，強調爆炸是在有限空間內，急劇燃燒引起的。
組織學生討論在有易燃物和易爆物的場所應注意的安全事項。
學生活動：
觀察圖片和視頻，認識易燃物和易爆物。
分析案例，理解爆炸原理，積極參與討論，總結安全注意事項，如嚴禁煙火、通風等。
設計意圖：讓學生了解易燃物和易爆物的相關知識，增強安全意識。
【環節三：燃料充分燃燒】
教師活動：
提出問題：燃料怎樣才能充分燃燒？引導學生思考。
講解燃料充分燃燒的條件，包括要有足夠的空氣、燃料與空氣有足夠大的接觸面。
結合生活實際，討論燃料充分燃燒的意義，如節約能源、減少污染等，舉例說明不充分燃燒的危害。
學生活動：
思考問題，學習燃料充分燃燒的條件。
參與討論，理解充分燃燒的意義，聯系生活中的現象，如煤爐冒黑煙等。
設計意圖：使學生認識燃料充分燃燒的重要性和方法，培養節約能源和環保意識。
【環節四：化學反應中的能量變化】
教師活動：
實驗演示：在一個小燒杯中加入少量生石灰，然后滴入少量水，讓學生觸摸燒杯外壁，感受溫度變化。
講解：通過這個實驗引出化學反應中的能量變化，說明有些化學反應會放出熱量，像燃料燃燒就是化學能轉化為熱能的過程。
結合生活實例：列舉生活中利用化學反應放熱的例子，如取暖用的熱水袋（利用鐵粉生銹放熱），以及需要吸收熱量的反應在生活中的應用（如一些冷敷袋）。
學生活動：
觀察實驗現象，感受溫度變化，體會化學反應中的能量變化。
傾聽講解，理解燃燒過程中的能量轉化，聯系生活中的實例，加深理解。
設計意圖：讓學生直觀地感受化學反應中的能量變化，理解燃料燃燒中的能量轉化，感受化學與生活息息相關。
【環節五：課堂練習】
教師活動：展示有關易燃物和易爆物安全知識、燃料充分燃燒、化學反應能量變化的練習題，如判斷對錯、分析現象等。
學生活動：獨立完成練習，鞏固所學知識，加深對新知識的理解。
設計意圖：檢驗學生對知識的掌握程度，強化知識應用。
【環節六：課堂小結】
教師活動：總結本節課易燃物和易爆物的安全知識、燃料充分燃燒的條件和意義、化學反應中的能量變化。
學生活動：回顧重點知識，形成知識體系，強化記憶。
設計意圖：幫助學生梳理知識，加深理解。
課題2 化石能源的合理利用
一、教學內容分析
本課題是化學九年級上冊第七單元的核心內容之一，聚焦于化石燃料這一重要能源資源。通過對煤、石油、天然氣的深入剖析，包括它們的形成、組成、用途、燃燒對環境的影響以及綜合利用方法，讓學生構建起全面的化石能源知識體系。同時，引入其他燃料如酒精、氫氣和新能源的介紹，使學生認識到能源領域的多樣性和復雜性，深刻理解合理利用化石能源以及開發新能源對于人類社會可持續發展和環境保護的關鍵意義，培養學生從化學視角看待能源問題的思維方式。
二、學習者分析
九年級學生在之前的學習中已經對燃燒現象有了一定的認識，并且在日常生活中對常見燃料有直觀的感知。然而，他們對于化石燃料的化學本質，如具體的元素組成、形成過程的科學原理，以及燃燒產物如何影響環境等方面的知識較為模糊。此外，對于化石燃料綜合利用過程中的化學變化和工業流程缺乏了解，對新能源的概念和發展現狀也僅停留在表面。在學習方法上，學生已經具備了一定的小組討論和資料分析能力，但在理解復雜的化學原理和將知識應用于實際能源問題的分析時，可能會遇到困難。需要教師通過多樣化的教學手段，引導學生從生活經驗出發，逐步深入到化學知識的學習，培養他們分析問題、解決問題以及關注社會發展的能力。
三、學習目標
1.詳細闡述化石燃料（煤、石油、天然氣）的化學組成、形成條件和漫長過程，準確列舉它們在工業、交通、生活等領域的主要用途。
2.全面分析化石燃料燃燒產生的各種環境問題，包括二氧化碳過量排放引發的溫室效應原理、二氧化硫和氮氧化物形成酸雨的化學反應過程，以及一氧化碳和碳顆粒造成大氣污染的機制，樹立科學的環保意識。
3.深入理解化石燃料綜合利用的化學原理和工業方法，如煤的干餾涉及的化學反應、石油分餾依據的物理性質差異，并能準確說明各產物的化學成分和用途。
4.深刻認識到能源與人類生活和環境的緊密聯系，樹立珍惜能源資源、合理利用能源的意識，養成在日常生活中節約能源的良好習慣。
四、學習重難點
1.重點
化石燃料的深度剖析：詳細講解煤、石油、天然氣的化學組成和形成過程，結合生活實例闡述它們在發電、取暖、交通運輸等領域的廣泛應用，讓學生理解化石燃料在現代社會中的重要地位。
環境影響的全面解讀：系統分析化石燃料燃燒產生的溫室效應、酸雨、大氣污染等環境問題，通過展示科學數據、環境破壞圖片和相關化學反應方程式，使學生深刻認識到問題的嚴重性，明確環境保護的緊迫性。
綜合利用方法的詳細講解：以煤的干餾和石油的分餾為重點，利用實驗裝置圖、動畫演示和實際工業流程案例，深入講解綜合利用的原理、操作過程和產物用途，讓學生理解化石燃料綜合利用在提高資源利用率和減少環境污染方面的重要意義。
2.難點
綜合利用的化學原理理解：對于化石燃料綜合利用過程中的化學反應，如煤干餾過程中的復雜化學變化，需要運用化學方程式、分子結構模型等多種方式，幫助學生從微觀和宏觀兩個層面理解，使抽象的化學原理形象化。
新能源開發重要性的理解：從全球能源結構、環境壓力和可持續發展的高度，引導學生理解新能源開發的必要性。通過分析新能源在技術、成本、儲能等方面面臨的挑戰，讓學生認識到能源問題的復雜性，培養學生從戰略視角看待能源發展的能力。
五、教學過程
【環節一：導入新課】
教師活動：展示一些古代生物化石的圖片，提問學生這些化石與我們現在使用的能源有什么關系，引導學生思考化石燃料的來源。展示我國化石能源可開采年限的圖表（如參考文檔中的圖表），讓學生觀察并談談對化石燃料現狀的認識。
學生活動：觀察圖片和圖表，思考問題，小組內簡單交流后回答，感受化石燃料的有限性，激發學習興趣。
設計意圖：通過圖片和圖表展示，引發學生對化石燃料的好奇和關注，為后續學習做好鋪墊，同時也能自然地引出本節課的主題。
環節二：化石能源的利用【】
教師活動：講解化石燃料的定義和形成過程，結合參考文檔中的內容，詳細介紹煤、石油、天然氣是古代生物的遺骸經一系列復雜變化形成的，強調其形成時間漫長和不可再生性。
利用圖片、視頻或實物標本展示煤、石油、天然氣的外觀和性質，如煤的黑色固體、有光澤、具有可燃性；石油的粘稠狀液體等。
結合生活實際和參考文檔中的表格，講解煤、石油、天然氣的主要成分和用途，如煤可用于冶煉金屬、做化工原料和燃料；石油可煉制出各種燃料和化工產品；天然氣的主要成分甲烷可用于燃燒做飯等。
引導學生閱讀教材中關于可燃冰的內容，了解可燃冰的主要成分、形成條件、優點和利用現狀，強調其作為未來新能源的潛力和目前開采面臨的技術問題。
學生活動：認真傾聽教師講解，觀看展示內容，了解化石燃料的形成、性質和用途，記錄關鍵信息。
閱讀教材中可燃冰的相關內容，思考并討論可燃冰的特點和開發前景。
設計意圖：通過多種教學手段，讓學生全面了解化石能源的利用情況，豐富學生的知識儲備，使學生認識到化石燃料在人類生產生活中的重要地位，同時也能關注到新能源的發展。
【環節三：化石能源利用對環境的影響】
教師活動：展示一些環境污染的圖片（如酸雨侵蝕后的樹木、雕像，霧霾籠罩的城市，冰川融化等），提問學生這些現象與化石燃料燃燒有什么關系，引導學生思考化石燃料燃燒對環境的危害。
結合參考文檔中的內容，詳細講解化石燃料燃燒對環境的影響，包括：
煤燃燒產生二氧化硫和氮的氧化物等污染物，形成酸雨，對植物、水體、建筑物和人體健康造成損害，如展示酸雨使樹木死亡、雕像受腐蝕、魚類死亡等案例圖片。
汽車使用的汽油和柴油燃燒產生一氧化碳、未燃燒的碳氫化合物、氮的氧化物和煙塵等，形成霧霾，影響空氣質量和人體健康，可結合霧霾天氣的實際情況進行分析。
大量化石燃料燃燒釋放二氧化碳，導致溫室效應加劇，引發全球變暖，展示全球變暖帶來的海平面上升、土地沙漠化、極端天氣增多等后果的圖片或視頻資料，讓學生直觀感受其嚴重性。
組織學生討論在日常生活中如何減少化石燃料燃燒對環境的影響，鼓勵學生提出自己的想法和建議，如綠色出行、節約用電等。
學生活動：觀察環境污染圖片，思考問題，結合生活經驗和所學知識，討論化石燃料燃燒對環境的危害。
傾聽教師講解，觀看案例資料，深入理解化石燃料燃燒對環境影響的具體方面和嚴重后果。
積極參與討論，提出減少環境影響的措施，如步行或騎自行車上學、少用一次性用品等。
設計意圖：通過圖片展示和案例分析，讓學生深刻認識到化石能源利用對環境的負面影響，培養學生的環保意識和社會責任感，同時通過討論激發學生的思維，引導學生將環保理念落實到日常生活中。
【環節四：清潔能源的開發和利用】
教師活動：
展示一些清潔能源（如太陽能、風能、水能、核能、地熱能、生物質能、氫氣等）的圖片或視頻資料，介紹這些清潔能源的特點和利用現狀，如太陽能無污染、可再生；風能清潔環保；水能是傳統清潔能源等，強調開發和利用清潔能源的重要性。
結合參考文檔中氫氣的相關內容，講解氫氣作為最清潔燃料的優點（燃燒熱值高、產物無污染）和目前存在的問題（大量制取和儲運成本較高），以及氫氣的實驗室制取方法和物理化學性質。
組織學生分組討論未來能源發展的方向，鼓勵學生發揮想象力，提出自己對清潔能源開發和利用的設想，如利用太陽能制氫、提高風能和水能的利用效率等。
學生活動：
觀看清潔能源的展示資料，了解各種清潔能源的優勢，感受清潔能源的發展前景。
學習氫氣的知識，理解其作為清潔燃料的特點和制取原理。
分組討論未來能源發展，積極發言，分享自己的觀點和創意，培養創新思維和合作精神。
設計意圖：讓學生了解清潔能源的種類和發展趨勢，拓寬學生的視野，激發學生對新能源開發的興趣，培養學生的創新能力和可持續發展意識。
【環節五：課堂總結】
教師活動：總結本節課的主要內容，包括化石燃料的形成、利用、對環境的影響以及清潔能源的開發和利用，強調合理利用化石燃料和開發清潔能源的重要性，引導學生樹立正確的能源觀和環保觀。
學生活動：回顧本節課所學知識，梳理知識框架，加深對重點內容的理解和記憶。
設計意圖：幫助學生系統地總結本節課的知識，強化記憶，明確學習重點，使學生對能源問題有更全面、深入的認識。
【環節六：課堂練習】
教師活動：展示一些與化石燃料和清潔能源相關的練習題，如化石燃料的成分、燃燒產物、對環境的影響，清潔能源的特點和應用等方面的選擇題、填空題或簡答題，讓學生獨立完成。
學生活動：認真閱讀題目，運用所學知識進行解答，鞏固課堂所學內容。
設計意圖：通過練習，檢驗學生對知識的掌握程度，發現學生存在的問題，及時進行反饋和糾正，同時也能提高學生運用知識解決問題的能力。
【環節七：布置作業】
教師活動：布置課后作業，如讓學生收集資料了解本地的能源使用情況和新能源開發項目，寫一篇關于“我身邊的能源利用與環境”的小短文，要求字數在300字左右；或者讓學生設計一份以“節約能源，保護環境”為主題的手抄報，下節課進行展示和交流。
學生活動：記錄作業要求，課后通過查閱資料、實地調查等方式完成作業，培養學生自主學習和實踐能力。
設計意圖：讓學生將課堂知識與實際生活聯系起來，加深對能源問題的認識，同時通過作業的完成過程，提高學生的資料收集能力、文字表達能力和創新設計能力，增強學生的環保意識和社會責任感。

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