人教版初中物理九年級(jí)下冊(cè)課時(shí)22 第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展 用物理的眼光看電動(dòng)車 教案

《用物理的眼光看電動(dòng)車》教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目的】1.追溯電動(dòng)車能量的來(lái)源，了解電動(dòng)車對(duì)環(huán)境的影響；2.了解人類目前電能生產(chǎn)的主要方式，以及電能生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響。3.培養(yǎng)學(xué)生善用對(duì)比的方法，全面地、多角度地思考和分析問(wèn)題的能力。最近我有朋友買了輛電動(dòng)汽車，購(gòu)車?yán)碛蔁o(wú)非是：經(jīng)濟(jì)、低碳、零排污我曾經(jīng)問(wèn)他：你覺(jué)得電動(dòng)車環(huán)保，原因是什么？他說(shuō)：電動(dòng)車用電，不排二氧化碳；燃油車燒油，碳排放量大。環(huán)保影響著我們的生活，其中關(guān)注二氧化碳排放成為全球關(guān)注的問(wèn)題那么電動(dòng)汽車真的與二氧化碳毫不相干嗎？下面，我們就一起應(yīng)用物理知識(shí)及方法，比較電動(dòng)汽車與汽油車的二氧化碳的排放問(wèn)題汽油車氣缸內(nèi)直接燃燒汽油，同時(shí)產(chǎn)生了懸浮固體顆粒、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和大量的二氧化碳等，這是我們知道的。電動(dòng)汽車的能源來(lái)自于電動(dòng)汽車的電池，電池充電和放電的過(guò)程中，不釋放氣體，所以沒(méi)有二氧化碳。但是，跟汽油不一樣，電池的能量是通過(guò)別的途徑轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的，而不是自己產(chǎn)生的。思考一下：會(huì)不會(huì)在電能在前面的轉(zhuǎn)移過(guò)程中有二氧化碳排放呢？為了查個(gè)究竟，我們有必要查一下電動(dòng)汽車消耗電能的來(lái)電動(dòng)汽車的電池存儲(chǔ)的能量是哪里來(lái)的？充電樁給電池充電，這些電能哪里來(lái)的？發(fā)電廠遠(yuǎn)距離輸電到充電樁，那么這些發(fā)電廠的電是怎樣產(chǎn)生的呢？我們一起看看我國(guó)的發(fā)電量構(gòu)成情況。

其他形式的發(fā)電占比極小，在這里就不細(xì)說(shuō)。

2018年全年，火力發(fā)電占70.4%。其中約10%是燃?xì)獍l(fā)電等

其他火力發(fā)電。目前二氧化碳排放量最高的發(fā)電方式。引自：中電聯(lián)發(fā)布《中國(guó)電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2019》

/html/2019/0713/8035027115002034.shtm我們重看一下能流圖。也就是電動(dòng)汽車的電能小部分來(lái)自于二氧化碳排放量較少試想一下，我們每多一輛電動(dòng)汽車在路上行駛，通過(guò)燃燒煤提供的能量就多一些。電動(dòng)汽車盡管不在公路上燒汽油，但它卻間接在發(fā)電廠一端燒煤。換一句話而言，純電動(dòng)汽車可看作是部分靠燃燒煤炭驅(qū)動(dòng)的汽車。而相對(duì)于汽油，煤炭的燃燒也會(huì)放出大量的二氧化碳，同時(shí)還放出二氧化硫、氮氧化物、懸浮固體顆粒等污染物質(zhì)。讓我們先看會(huì)引起溫室效應(yīng)的二氧化碳的排量情況。燃油車直接燒汽油，電動(dòng)車間接燒煤，它們都排放了二氧化碳，到底誰(shuí)排放的二氧化碳更高呢？比較前我想問(wèn)問(wèn)大家，比較兩者的排放，我能用一輛大車和小車比較嗎？我們應(yīng)該找兩輛盡可能相似的汽油車和電動(dòng)車相比較。要比較，就讓他們行駛，消耗能源。讓它們這樣子行駛可以嗎？不同的路面情況，不同的加速減速情況，開(kāi)動(dòng)的距離不同都會(huì)影響它們的耗能，從而影響排放。因此，需要在特定的測(cè)試環(huán)境中，行駛相同的路程，例如100km，來(lái)比較它們的耗油量和耗電量。我在汽車之家網(wǎng)上找了兩輛同款相似的汽油車和電動(dòng)車。耗的電能是13.6KWh，汽油車每行駛100km，消耗的汽油是6L。下面，我們一起粗略推算一下他們的二氧化碳排放量。推算，汽油車行駛100km，排出16.1kg那如果知道電能與排放二氧化碳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，電動(dòng)車可以類似這樣直接推算嗎？汽油車?yán)锏钠褪侵苯訌能噧?nèi)燃缸燃燒的。電動(dòng)車的電能是來(lái)自遠(yuǎn)方的發(fā)電廠的燃煤，你們覺(jué)得還需要考慮哪些因素呢？8.72kw˙h依據(jù)發(fā)改委的2019年數(shù)據(jù)，發(fā)電廠輸出1kwh的電能，要消耗0.307千克供電標(biāo)準(zhǔn)煤，算出耗煤2.68kg電能的傳輸過(guò)程中也有損耗。依據(jù)國(guó)家能源局的2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：輸電線路的效率為94.1%，除此之外，依據(jù)第一電動(dòng)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)深圳非車載充電樁效率為85%，算出實(shí)際耗煤3.35kg綜上所述，電動(dòng)車工況環(huán)境下，行駛100km耗煤3.35kg。得出二氧化碳排放量為8.78kg你覺(jué)得電動(dòng)車排放二氧化碳比汽油車少嗎？有很多事情我們不能這么快下結(jié)論目前數(shù)據(jù)得到二氧化碳排放低，是否就說(shuō)明環(huán)保呢？除了考慮二氧化碳，我們是否還需要考慮其他方面？在老師備課的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了其他觀點(diǎn)。這圖表是中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司排放引用數(shù)據(jù)。通過(guò)這圖表，你想到了什么？這圖表比較了15年內(nèi)汽油車排放主要污染物和電動(dòng)汽車間接排放主要污染物的對(duì)比圖。這幅圖中的污染物數(shù)據(jù)是指未經(jīng)發(fā)電廠處理的污染物。我們發(fā)現(xiàn)電動(dòng)車間接排放出的主要污染發(fā)生的元兇之一。如果提高發(fā)電廠處理污染物的能力，電動(dòng)汽車間接污染空氣的情況將會(huì)得到改善。我們根據(jù)圖表所給的信息，進(jìn)一步思考看哪種汽車更好？不過(guò)，電動(dòng)汽車的污染物不止這些，其中電池的回收處理也是令人頭痛的問(wèn)題之一。因?yàn)槲廴景膯?wèn)題太多，難以在短短二十分鐘內(nèi)很全面地論述。大家感興趣的話可以多找找資料。但是，對(duì)于這些污染物質(zhì)的排放，又有一種觀點(diǎn)引發(fā)我的興趣。大家可以看看這則材料。電動(dòng)車的空氣污染主要集中在源頭方面。這樣更方便進(jìn)行污染治理。電動(dòng)車的污染主要集中在源頭發(fā)電廠一端，他使得污染遠(yuǎn)離我們，當(dāng)然，也有人說(shuō)，這樣做其實(shí)是把污染引去了發(fā)電廠一側(cè)，改變了位置，發(fā)電廠當(dāng)?shù)刈兊梦廴靖鼑?yán)重了。對(duì)不對(duì)，大家不妨自己思考。另一方面，這些燃料廢氣集中處理有利于減低實(shí)際污染物嚴(yán)格管理。上述所說(shuō)的觀點(diǎn)，數(shù)據(jù)有的是正確的，可能有的只是人為的根據(jù)自己的觀點(diǎn)采用數(shù)據(jù)。但有一點(diǎn)我們是可以看到。電動(dòng)汽車能否在減少污染物，減少排放二氧化碳取決于發(fā)電結(jié)構(gòu)。如果發(fā)電的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，不再以火力發(fā)電占主，則在減少二氧化碳及污染物上更好。因?yàn)檫@里說(shuō)有優(yōu)勢(shì)，很難說(shuō)清楚什么優(yōu)勢(shì)。同學(xué)們可以上網(wǎng)再查查資料，多思考，自己的判斷。這是源自于中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)中國(guó)經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)2018年2月的報(bào)大家可以先看一下。中國(guó)改革開(kāi)放40多年來(lái)取得的成績(jī)是有目共睹的，為了適大家想想，如果能源改革順利進(jìn)行，你哪種汽車會(huì)有更大的優(yōu)投資戰(zhàn)略研究報(bào)告》的數(shù)據(jù)請(qǐng)大家思考一下，燃煤發(fā)電的占比逐年減少，是不是意味著電動(dòng)汽車使用燃煤發(fā)電帶來(lái)的污染減少呢？這是源自《中國(guó)煤電資源過(guò)剩與水資源壓力研究》刊物中的一幅2020灰色就代表盡管干旱和但低用水量。綠色的圓點(diǎn)代表正在運(yùn)行的火力發(fā)電站。依據(jù)這