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。