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和風能的利用教案示例之二
和風能的利用教案示例之二
教學目的
1．常識性地了解水能和風能的利用。
2．對學生進行愛國主義教育和節(jié)能教育。
教學過程
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1．重力勢能的大小跟什么因素有關？
2．動能的大小跟什么因素有關？
3．河水從高處落下，說明水的能量轉化情況。
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我們已經學過了動能和勢能。一個物體能夠做功，這個物體就具有能。我們學習物理學是為了了解自然、認識自然的規(guī)律并利用它為人類服務。自然界中很多物體具有能，我們應該利用學過的物理知識開發(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)在我們學習利用流水和風的機械能做功的問題。
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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動帶動水磨來碾谷子、磨面。流水的動能通過帶動水輪轉化為水輪的動能。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。
由于物體的動能大小決定于物體的質量和速度，所以水輪應安裝在水的流量大，流速大的地方。流量就是每秒鐘流過的水的質量。
隨著生產力的發(fā)展，生產規(guī)模的擴大，社會上需要功率越來越大的動力機。到十八世紀人們已經造出了大功率的水輪機，供紡織廠、冶金廠使用，這樣，工廠只能建造在江河附近。
人類社會進入19世紀，人們掌握了電的知識，能利用水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，再把電輸送到工廠中去，這樣，工廠就可以建造在遠離江河的更合適的地方。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們能制造越來越大的水輪機。請大家看這張掛圖。這是軸流式水輪機的葉輪，它的軸豎直地裝在軸承上，軸的下端有三至六片輪葉，當水沿著軸的方向流過來沖擊葉輪時，水流的大部分動能傳遞給水輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。現(xiàn)代的大型水輪機不但功率大，可達幾十萬千瓦，而且效率可高達90%以上。
根據動能的大小跟物體的質量和速度有關，質量越大、速度越大，動能也越大的道理，請大家考慮用什么方法可以得到更多的動能？（學生討論并回答）
動能和勢能之間可以相互轉化，要得到更大的動能，也可以應用這個道理。實際上。利用水流的動能就是利用增大水的重力勢能的方法。
請大家看這張掛圖。
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。當水流下時轉化成的動能也越大。水通過進水閘門和導管流下來帶動水輪機工作，從而帶動發(fā)電機發(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，水流能的蘊藏量達6.8億千瓦，已經開發(fā)利用的有3.8億千瓦，居世界第一位。建國以來，我們在水流能的利用方面已經取得很大成績。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3200萬千瓦，這些水電站已經成為我國能源開發(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。人們在潮汐發(fā)電方面的研究已經取得了成功，利用海水漲潮和退潮時海水的動能帶動水輪機工作。為開發(fā)新的能源開辟了新的道路。我國海岸線長達18000千米，沿海省份已經建成了一些中小型潮汐電站。
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地球上除了水流能可以利用外，風能也能利用。我國早在兩千多年前就開始利用風來驅動帆船航行。至少在一千七百年前就已經能利用風來推動風車做功。
這是一張風力發(fā)動機的掛圖。風車安裝在高鐵架上端的水平軸上，軸可以隨風轉動，它的尾翼能使風車迎著風吹來的方向。風車轉動，可帶動發(fā)電機或其他機器工作。
風能的利用比較簡單，造價低廉，不會造成污染。但是風能不穩(wěn)定，也不便于儲存，一般用風力發(fā)動機做一些可以間斷的工作。
我國的新疆、內蒙一帶地形空曠，風力較大，而且發(fā)展水電的條件較差，所以利用風能較多。單個風力發(fā)動機功率小，可以安裝幾十臺甚至幾百臺風力發(fā)動機，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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本章學習了以下幾個問題：
1．什么是動能？什么是重力勢能？什么是彈性勢能？
2．物體的動能和重力勢能的大小跟什么有關？
3．什么是機械能？能的單位是什么？
4．動能和勢能可以相互轉化。
5．水能和風能的利用。
重點應該理解動能、勢能的概念，以及它們之間的相互轉化。（盛重光）
【評析】
通過適當?shù)貜土�，合理地引入新課，是一種優(yōu)良的傳統(tǒng)教學方法。結合生產和生活實際，闡發(fā)物理的觀點，講述物理規(guī)律，對培養(yǎng)學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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