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和風(fēng)能的利用教案示例之二
和風(fēng)能的利用教案示例之二
教學(xué)目的
1．常識(shí)性地了解水能和風(fēng)能的利用。
2．對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛國主義教育和節(jié)能教育。
教學(xué)過程
�。ㄒ唬⿵�(fù)習(xí)提問
1．重力勢能的大小跟什么因素有關(guān)？
2．動(dòng)能的大小跟什么因素有關(guān)？
3．河水從高處落下，說明水的能量轉(zhuǎn)化情況。
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我們已經(jīng)學(xué)過了動(dòng)能和勢能。一個(gè)物體能夠做功，這個(gè)物體就具有能。我們學(xué)習(xí)物理學(xué)是為了了解自然、認(rèn)識(shí)自然的規(guī)律并利用它為人類服務(wù)。自然界中很多物體具有能，我們應(yīng)該利用學(xué)過的物理知識(shí)開發(fā)更多的能源，利用它們具有的能來做功。
自然界中的各種燃料如煤炭、石油等儲(chǔ)存大量的能，利用燃燒的方法可使它們釋放出大量的熱來做功。太陽是一個(gè)取之不盡、用之不竭的大能源，可以利用太陽能做功。現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)利用流水和風(fēng)的機(jī)械能做功的問題。
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在地球上，海水朝夕漲落，江河日夜奔流。海水漲落和江河的奔流都具有大量的動(dòng)能。早在一千九百多年前，我們的祖先就制造了木制的水輪，利用流水沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)水磨來碾谷子、磨面。流水的動(dòng)能通過帶動(dòng)水輪轉(zhuǎn)化為水輪的動(dòng)能。課本上第122頁的插圖就是我國古書《天工開物》上所畫的水磨圖。
由于物體的動(dòng)能大小決定于物體的質(zhì)量和速度，所以水輪應(yīng)安裝在水的流量大，流速大的地方。流量就是每秒鐘流過的水的質(zhì)量。
隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，社會(huì)上需要功率越來越大的動(dòng)力機(jī)。到十八世紀(jì)人們已經(jīng)造出了大功率的水輪機(jī)，供紡織廠、冶金廠使用，這樣，工廠只能建造在江河附近。
人類社會(huì)進(jìn)入19世紀(jì)，人們掌握了電的知識(shí)，能利用水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，再把電輸送到工廠中去，這樣，工廠就可以建造在遠(yuǎn)離江河的更合適的地方。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們能制造越來越大的水輪機(jī)。請(qǐng)大家看這張掛圖。這是軸流式水輪機(jī)的葉輪，它的軸豎直地裝在軸承上，軸的下端有三至六片輪葉，當(dāng)水沿著軸的方向流過來沖擊葉輪時(shí)，水流的大部分動(dòng)能傳遞給水輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。現(xiàn)代的大型水輪機(jī)不但功率大，可達(dá)幾十萬千瓦，而且效率可高達(dá)90%以上。
根據(jù)動(dòng)能的大小跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大、速度越大，動(dòng)能也越大的道理，請(qǐng)大家考慮用什么方法可以得到更多的動(dòng)能？（學(xué)生討論并回答）
動(dòng)能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，要得到更大的動(dòng)能，也可以應(yīng)用這個(gè)道理。實(shí)際上。利用水流的動(dòng)能就是利用增大水的重力勢能的方法。
請(qǐng)大家看這張掛圖。
在河流上選擇合適的地方修筑攔河壩提高上游水位，水位越高、水量越大，水具有的重力勢能也越大。當(dāng)水流下時(shí)轉(zhuǎn)化成的動(dòng)能也越大。水通過進(jìn)水閘門和導(dǎo)管流下來帶動(dòng)水輪機(jī)工作，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這就是一張水力發(fā)電站的剖面圖。
現(xiàn)代大型水電站的攔河壩的高度超過了三百米。
我國有較大的河流1500多條，水流能的蘊(yùn)藏量達(dá)6.8億千瓦，已經(jīng)開發(fā)利用的有3.8億千瓦，居世界第一位。建國以來，我們?cè)谒髂艿睦梅矫嬉呀?jīng)取得很大成績。在黃河上有龍羊峽、劉家峽、三門峽、八盤峽、青銅峽等大型水電站，總發(fā)電能力356萬千瓦。在長江干流已建成葛洲壩水電站，發(fā)電能力271.5萬千瓦。我國西南各省水源也較豐富，建立了許多水電站。截止到1988年底，我國已建成水電站的總功率達(dá)3200萬千瓦，這些水電站已經(jīng)成為我國能源開發(fā)的重要組成部分。
我國長江上的三峽工程又將是一個(gè)超大型的水電站。盡管如此，我國由于人口多，人均能源的占有量還不充足，節(jié)約能源，開發(fā)新的能源仍然是十分必要的。
海水潮汐也具有巨大的能量。人們?cè)诔毕l(fā)電方面的研究已經(jīng)取得了成功，利用海水漲潮和退潮時(shí)海水的動(dòng)能帶動(dòng)水輪機(jī)工作。為開發(fā)新的能源開辟了新的道路。我國海岸線長達(dá)18000千米，沿海省份已經(jīng)建成了一些中小型潮汐電站。
（四）風(fēng)能的利用
地球上除了水流能可以利用外，風(fēng)能也能利用。我國早在兩千多年前就開始利用風(fēng)來驅(qū)動(dòng)帆船航行。至少在一千七百年前就已經(jīng)能利用風(fēng)來推動(dòng)風(fēng)車做功。
這是一張風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的掛圖。風(fēng)車安裝在高鐵架上端的水平軸上，軸可以隨風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的尾翼能使風(fēng)車迎著風(fēng)吹來的方向。風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)，可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)或其他機(jī)器工作。
風(fēng)能的利用比較簡單，造價(jià)低廉，不會(huì)造成污染。但是風(fēng)能不穩(wěn)定，也不便于儲(chǔ)存，一般用風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)做一些可以間斷的工作。
我國的新疆、內(nèi)蒙一帶地形空曠，風(fēng)力較大，而且發(fā)展水電的條件較差，所以利用風(fēng)能較多。單個(gè)風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)功率小，可以安裝幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，聯(lián)在一起使用。課本上的彩圖4就是這樣使用的。
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本章學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：
1．什么是動(dòng)能？什么是重力勢能？什么是彈性勢能？
2．物體的動(dòng)能和重力勢能的大小跟什么有關(guān)？
3．什么是機(jī)械能？能的單位是什么？
4．動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。
5．水能和風(fēng)能的利用。
重點(diǎn)應(yīng)該理解動(dòng)能、勢能的概念，以及它們之間的相互轉(zhuǎn)化。（盛重光）
【評(píng)析】
通過適當(dāng)?shù)貜?fù)習(xí)，合理地引入新課，是一種優(yōu)良的傳統(tǒng)教學(xué)方法。結(jié)合生產(chǎn)和生活實(shí)際，闡發(fā)物理的觀點(diǎn)，講述物理規(guī)律，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的物理思想和方法具有一定的幫助作用。這正是本節(jié)教案的特色。
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