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和风能的利用教案示例之二


和风能的利用教案示例之二

 

教学目的

  1.常识性地了解水能和风能的利用。

  2.对学生进行爱国主义教育和节能教育。

教学过程

  (一)复习提问

  1.重力势能的大小跟什么因素有关?

  2.动能的大小跟什么因素有关?

  3.河水从高处落下,说明水的能量转化情况。

  (二)引入

  我们已经学过了动能和势能。一个物体能够做功,这个物体就具有能。我们学习物理学是为了了解自然、认识自然的规律并利用它为人类服务。自然界中很多物体具有能,我们应该利用学过的物理知识开发更多的能源,利用它们具有的能来做功。

  自然界中的各种燃料如煤炭、石油等储存大量的能,利用燃烧的方法可使它们释放出大量的热来做功。太阳是一个取之不尽、用之不竭的大能源,可以利用太阳能做功。现在我们学习利用流水和风的机械能做功的问题。

  (三)水能的利用

  在地球上,海水朝夕涨落,江河日夜奔流。海水涨落和江河的奔流都具有大量的动能。早在一千九百多年前,我们的祖先就制造了木制的水轮,利用流水冲击水轮转动带动水磨来碾谷子、磨面。流水的动能通过带动水轮转化为水轮的动能。课本上第122页的插图就是我国古书《天工开物》上所画的水磨图。

  由于物体的动能大小决定于物体的质量和速度,所以水轮应安装在水的流量大,流速大的地方。流量就是每秒钟流过的水的质量。

  随着生产力的发展,生产规模的扩大,社会上需要功率越来越大的动力机。到十八世纪人们已经造出了大功率的水轮机,供纺织厂、冶金厂使用,这样,工厂只能建造在江河附近。

  人类社会进入19世纪,人们掌握了电的知识,能利用水轮机带动发电机发电,再把电输送到工厂中去,这样,工厂就可以建造在远离江河的更合适的地方。

  随着科学技术的不断发展,人们能制造越来越大的水轮机。请大家看这张挂图。这是轴流式水轮机的叶轮,它的轴竖直地装在轴承上,轴的下端有三至六片轮叶,当水沿着轴的方向流过来冲击叶轮时,水流的大部分动能传递给水轮机,带动发电机发电。现代的大型水轮机不但功率大,可达几十万千瓦,而且效率可高达90%以上。

  根据动能的大小跟物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能也越大的道理,请大家考虑用什么方法可以得到更多的动能?(学生讨论并回答)

  动能和势能之间可以相互转化,要得到更大的动能,也可以应用这个道理。实际上。利用水流的动能就是利用增大水的重力势能的方法。

  请大家看这张挂图。

  在河流上选择合适的地方修筑拦河坝提高上游水位,水位越高、水量越大,水具有的重力势能也越大。当水流下时转化成的动能也越大。水通过进水闸门和导管流下来带动水轮机工作,从而带动发电机发电。这就是一张水力发电站的剖面图。

  现代大型水电站的拦河坝的高度超过了三百米。

  我国有较大的河流1500多条,水流能的蕴藏量达6.8亿千瓦,已经开发利用的有3.8亿千瓦,居世界第一位。建国以来,我们在水流能的利用方面已经取得很大成绩。在黄河上有龙羊峡、刘家峡、三门峡、八盘峡、青铜峡等大型水电站,总发电能力356万千瓦。在长江干流已建成葛洲坝水电站,发电能力271.5万千瓦。我国西南各省水源也较丰富,建立了许多水电站。截止到1988年底,我国已建成水电站的总功率达3200万千瓦,这些水电站已经成为我国能源开发的重要组成部分。

  我国长江上的三峡工程又将是一个超大型的水电站。尽管如此,我国由于人口多,人均能源的占有量还不充足,节约能源,开发新的能源仍然是十分必要的。

  海水潮汐也具有巨大的能量。人们在潮汐发电方面的研究已经取得了成功,利用海水涨潮和退潮时海水的动能带动水轮机工作。为开发新的能源开辟了新的道路。我国海岸线长达18000千米,沿海省份已经建成了一些中小型潮汐电站。

  (四)风能的利用

  地球上除了水流能可以利用外,风能也能利用。我国早在两千多年前就开始利用风来驱动帆船航行。至少在一千七百年前就已经能利用风来推动风车做功。

  这是一张风力发动机的挂图。风车安装在高铁架上端的水平轴上,轴可以随风转动,它的尾翼能使风车迎着风吹来的方向。风车转动,可带动发电机或其他机器工作。

  风能的利用比较简单,造价低廉,不会造成污染。但是风能不稳定,也不便于储存,一般用风力发动机做一些可以间断的工作。

  我国的新疆、内蒙一带地形空旷,风力较大,而且发展水电的条件较差,所以利用风能较多。单个风力发动机功率小,可以安装几十台甚至几百台风力发动机,联在一起使用。课本上的彩图4就是这样使用的。

  (五)本章总结

  本章学习了以下几个问题:

  1.什么是动能?什么是重力势能?什么是弹性势能?

  2.物体的动能和重力势能的大小跟什么有关?

  3.什么是机械能?能的单位是什么?

  4.动能和势能可以相互转化。

  5.水能和风能的利用。

  重点应该理解动能、势能的概念,以及它们之间的相互转化。(盛重光)

  【评析】

  通过适当地复习,合理地引入新课,是一种优良的传统教学方法。结合生产和生活实际,阐发物理的观点,讲述物理规律,对培养学生的物理思想和方法具有一定的帮助作用。这正是本节教案的特色。


《和风能的利用教案示例之二》
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