高中研究性学习总结报告-未来能源技术
研究性学习总结报告
未来能源技术
课题组成员：我亲爱的几位高中同学^-^
引言：
能源是什么?是取之不尽,用之不竭的吗?资源可以不断再生吗?不!能源与我们的生活密切相关。世界石油价格不断上涨,让有车一族有了很大的油价压力,让许许多多想买车的人而却步；液化汽的价格上涨到了100元以上，涨幅高达百分之两百；我市水供应紧张，有几所学校停课数天。由此可见，能源不是无限的，资源也不全可再生，世界各国都面临着严峻的能源危机。
借着这次研究性学习的机会，我们小组对展开了研究，对我国的能源现状以及发展进行了积极的探索。希望能唤起人们的警觉，能为现在的能源危机奉献出自己的力量。那么到底什么是能源呢?能源是指可以从其中获得能量的资源，能源是工农业生产必需的物质基础，也是人类赖以生存和发展的基本物质条件之一。在各种各样的能源中，有些是本来就存在于自然界中的，可直接利用其能量的能源，称为一次能源；有些不是自然界中天然存在的，而是人类利用一次能源经过加工转化而取得的能源叫二次能源。在一次能源中，煤碳、石油等随着人们的开采利用显着减少的称为非再生能源；水能、风能等在自然界中能很快得到补充或循环再生，不随人类的利用而显着减少的称为可再生能源，将能源分类可归纳为下表：
分类常规能源一次能源水能再生能源新能源风能、太阳能非再生能源常规能源化石燃料新能源核聚变燃料生物质能二次能源地热能、潮汐能核裂变燃料油页岩电能、氢能、石油制品、煤制品、沼气、火药、甲醇、丙烷、苯胺、硝化甘油等。
我国能源消费量项目一次能源消费量煤炭产量发电量原油消费量
我国人均能源状况
数量世界排序统计年份14.8亿13.8亿16542亿kWh2.45亿t2122201*年201*年201*年201*年项目人均资源为世界均值，％统计年份人均一次能源消费量人均用电量
我国能源利用效率
项目1050kgce1074kWh4642201*年201*年数值比国际平均值统计年份加工、贮运到终端利用效率，％33.4开采到利用的总效率11.2发电用煤比例单位产值能耗-10％201*年201*年-（30-40）1999年41.471274tce/百万世界均值3.38倍201*年上述图表反映了我国目前面临的能源形式之严峻。我国人均能源占有量只有世界平均占有量的二分之一。目前,我国车用煤达10.8万吨,居世界第一.以煤为主的能源利用情况,加之技术的保守等诸多原因,使得我国的利用率与国际水平相差甚远。随着我国工业的快速发展，能源的需要量量与日俱增，地球上可供开采的化石能源会越来越少。并且，化石燃料的燃烧严重污染了环境，引发一系列的生态危机。所以,我们组搜索到了部分我国目前使用的清洁可再生能源.
A．水能水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。我国最大使用的能源是水能
B．风能在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们
赖以生存的地球。
风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主，以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是：投资少、工效高、经济耐用。地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是
单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦，中国的风能总量约16亿千瓦，如果合理利用，将会是一笔宝贵的能源财富。
C．太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为380000000000000000000000kW的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为800000亿kW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的能源利用方式。
D．核能
核能主要用于发电。核能发电是利用
核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电
机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心
加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。
E．海洋能海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
波浪发电，据科学家推算，地球上波
浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前，海
上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。
潮汐发电，据世界动力会议估计，到2020年，全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24万千瓦，已经工作了30多年。我国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000千瓦。
有待进一步开发的未来能源：太阳能光电目前我们掌握的太阳能光电技术，虽然昂贵而且效率低下，但是如果我们更广泛的使用这一技术，也能有着相当重要的影响。来自太阳的能量源源不断，一旦太阳能电池造出来几乎就没有什么后续的维持费用。生物质能生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可
再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐磨擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。
地热能是来自地壳之下的高温能源。一个典型的地热能电场可以轻松的输送100MW电量，这是风能和太阳能所无法企及的。上面这张图显示
的是冰岛的能源消耗，可以看到地热在其中占据了很大的比例。
氢能虽然自身不能当作能量源，氢燃料却是一个巨大的能源储备介质。氢可以随意的从水中提取，拥有很好的能量/重量比，燃烧之后产生无污染的水蒸气。在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料，可以用作推动火箭动力。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液，一种溶液中盐的浓度高，一种溶
液的浓度低，那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后，会产生渗透压，水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水，而海洋中存在的是咸水，两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口，淡水的水压比海水的水压高，如果在入海口放置一个涡轮发电机，淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里，渗透发电厂的发电效能会更好，比如地中海、死海、我国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
人工光合作用
其实地球上几乎所有的能源，基本上都来自于太阳。植物在将太阳能转化为有用能源方面的效率是我们的太阳能电池远远不能及的。无论在直接产生电能，还是产生氢气，人工光合作用能够解决目前相当多的能源问题。人工光合作用是一个非常长的研发过程，过去的几十年取得了一些成果，然是还有很多的事情需要做。
Gratzel太阳能电池
也被称作染料敏化二氧化钛纳米薄膜光阳光伏打电池，这种电池只有传统太阳能造价的1/5，另外，还避免了非常消耗能完美硅晶圆制造过程。不过这种电池的还有待进一步提升，目前能够达到33%
极的电池量的效率左右。
以上的各大未来新型能源技术，都有其不足之处，有待我们进一步的开发和研究。如果得到了完善，并投入使用，定会大大减轻目前的严峻的能源情势。
扩展阅读：物理研究性学习——未来理想的能源----太阳能
研究性学习设计方案
研究课题名称：未来理想的能源----太阳能设计者姓名所教年级联系电话九年级所在学校研究学科电子邮件物理一、课题背景、意义及介绍1、背景说明（怎么会想到本课题的）：由于天气变冷，为方便学生用热水，近日，学校正在筹划为学生安装一套热水供应系统。市场上也在热推太阳能热水器，利用太阳能清洁、方便。太阳能广义上是地球上许多能量的来源,如风能、水能、化石能源等等。目前作为人类主要能源的化石能源，年消耗量在不断增长，贮量日益下降，且大量燃烧化石能源势必造成空气污染和温室效应的加剧。因此，尽可能用洁净能源代替高含碳量的矿物能源，既能满足持续发展的社会需要，又不危及后代人前途。2、课题的意义（为什么要进行本课题的研究）：通过本次实践活动，让学生知道目前我国，乃至全世界正面临着的“能源危机”，更深入了解清洁能源太阳能的重要性。学生通过亲身实践，较为全面的了解常规能源的紧缺及造成的污染危害，开发利用太阳能的广阔前景，激发学生热爱自然，热爱祖国，热爱科学的情感，增强环保节约能源意识。通过参与实践活动，提高学生调查、收集、处理信息与人沟通的能力，以及相互合作学习、利用互联网学习的能力。通过实施本活动，学生亲自开展调查与考察，体验课题探索的过程和方法，引起他们对生活的热爱，从多角度认识今天我们周边环境的情况，形成一种健康、进取的生活态度，激发学生爱国、爱科学的情感。养成负责的社会态度，同时提高学生的环保及节约能源意识。3、课题介绍中国具有非常丰富的太阳能资源，太阳能年辐照总量每平方米超过5000兆焦耳，有专家预计到201*年，仅全国住宅用太阳能热水器将达到2.32亿平方米的拥有量，普及率将达到20%至30%。近年来，我国对太阳能开发的支持与投入力度不断加大，从技术创新和突破上加快了降低成本的步伐；同时，国家发改委、科技部等部委也制定宏观政策和法规对太阳能技术开发及其应用给予了大力支持，国内已有数千家企业涉足太阳能行业。太阳能利用技术经过不断的演变和发展，已经形成了类型众多的产品，当前在我国住宅领域中，主要应用如下：在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的，其产业化进程也较光伏电池、太阳能发电等产业领先一步。我国太阳能热水器生产量和累计拥有量都居世界第一，技术在世界上也处于领先地位。太阳能有广阔的应用前景。二、研究性学习的教学目的和方法（可按新课程标准的三维目标（或布鲁姆目标分类法）进行研究性学习的教学目和方法的阐述）知识与技能：1、了解利用常规能源的紧缺及随之带来的环境问题。2、知道太阳能的优点和缺点，太阳能的利用方式。3、了解我国太阳能利用产业现状，预测我国太阳能利用的前景。4、调查太阳能热水器、防冻技术和利用方式，尝试制作太阳能小作品。过程与方法：1、学会采用多种方式途径收集资料（上网下载、上图书馆查阅、调查访问等），并能对各种资源进行筛选、整理、分析。2、初步学会探究学习的方法，能写出调查报告。3、经历小组合作学习，实地调查，初步学会如何与人交际、与人协作。情感态度与价值观：1、对“能源危机”产生危机感。2、积极主动的参与节约能源及环境的保护工作。3、懂得在学校、家庭生活、社会生活中及以后生产生活中自觉节约用水、用电等。4、更好地认识祖国，热爱祖国大好河山并为祖国做贡献。5、通过活动，增强相互关心、团结协作的集体精神。三、参与者特征分析（重点分析学生有哪些共性、有哪些差异，尤其对开展研究性学习有影响的因素。）1、初中三年级的学生，有800到1000字的作文能力；2、学生有较好的分析能力；3、学生对问卷调查、采访等活动较熟悉；4、学生思维活跃，善于和同学交流，乐于表达自己，渴望得到同学和老师的赞许；5、学生对研究问题有浓厚的兴趣；6、学生对能源的认识不是很深，对如何节约能源，保护环境停留在口头认识。四、研究的目标与内容（课题研究所要解决的主要问题是什么，通过哪些内容的研究来达成这一目标）课题研究所要解决的主要问题：1、目前常规（化石）能源的利用状况及随之带来的环境问题。2、太阳能的优点和缺点，太阳能的利用方式。3、目前太阳能利用产业现状，设想我国太阳能应用的前景。4、太阳能热水器、防冻技术。5、如何自觉提高自身的节能意识。通过以下内容的研究来达成这一目标：1、收集随世界人口急剧增加和经济的不断发展常规（化石）能源的消耗量，唤醒学生的节能意识。2、调查、分析人类在大量燃烧化石能源的同时带来的环境问题。3、寻找未来理想能源的特点，收集分析太阳能的优点及利用方式。4、调查太阳能热水器、防冻技术，自制太阳能小作品。学生可能选题内容：1、认识太阳能2、化石能源与环境问题3、太阳能成为理想能源的原因4、太阳能与子孙后代5、太阳能的应用前景五、研究的预期成果及其表现形式（研究的最终成果以什么样的形式展现出来，是论文、实验报告、实物、网站、多媒体还是其他形式）研究的成果主要以论文、实验报告和相应的活动心得的形式表现。并通过自我评价表、小组评价表和教师评价表进行综合评价成果。六、资源准备教师提供的资源：1、工厂使用化石能源带来环境污染的一些图片。2、学校图书馆、电脑室、多媒体教室。3、参考有关的调查报告及分析表。4、评价量规。学生自行准备的资源：1、调查问卷。2、照相机、摄像机。七、研究性学习的阶段设计研究性学习的阶段第一阶段：动员和培训（初步认识研究性学习、理解研究性学习的研究方法）学生活动1接触、讨论问题。2了解本次活动的学习目的。3学习了解本次综合实践活动的步骤、方法、要求。教师活动起止时间1呈现工厂使用化石能1课时源带来环境污染的照片，激发学生学习兴趣。2组织学生就问题谈感受，提问题。3利用演示文稿介绍本次综合实践活动的步骤与方法。1组织学生讨论。2与学生一起筛选课题，确定研究的课题。提出和选择课题第二阶段课题准备成立课题阶组段经过师生共同讨论，以学生最感兴趣的方面，确定研究主题，比如：1、认识太阳能。2、化石能源与环境问题。3、太阳能成为理想能源的原因。4、太阳能与子孙后代。5、太阳能的应用前景。1．学生根据自己的专长和喜好确定自己的选题，并根据选题形成小组。2．各小组成立后，选定组长，学习讨论小组合作学习评价量规。3．根据自己的选题，进行小组分工，小组内分工可以为收集资料小队、实地考察小队、科学实验对等。4课时1在学生自愿成组的前提下，合理调配各组成员，以利于能力较弱的学生也可以安排到工作。2制订合作学习规则（或者合作学习评价量规）提供给学生。3组织、指导学生的小组讨论、小组成员分工。1设计“研究方案”模版，为学生制订研究方案提各小组根据分工制定研究计划，分配研究时形成小组间，细分研究内容，制作实施方案调查表，预定成果等。供指引。2设计“调查记录表”为学生调查记录提供指引。3设计成果展示模版，为学生展示研究结果提供指引。1组织学生到市环保局、一个学期污水处理厂采访专家；2给学生一些明确的考察地点；3给学生一些考察重点提示；4联系好环保局的指导老师，让学生准备好笔记本，约定时间参观了解情况。5给组长发放“活动记录表”，以用作每次小组活动后收集整理信息。6及时跟踪了解各小组活动进行情况，为学生出谋划策，当好参谋指导作用，让学生随着活动的开展，不断修改活动方案，调整活动方式，保证活动的顺利进行。第三阶段：课题实施阶段一、收集资料活动本活动采取的形式多样：走访、上网下载、上图书馆查阅。活动分两个阶段进行，第一阶段：组织学生到市环保局采访专家，第二阶段采取分散方式，一部分同学上网下载，其余的同学广泛搜集各类相关书籍资料。二、实地考察活动计划从居民生活、学校附近的工厂、市里的大工厂进行考察，考察时特别留意其所使用的能源种类及对环境的污染情况，及二者之间的关系三、探讨利用和节约能源的方案各小组及时把当天活动内容集中起来，在小组长的组织下进行分类处理，并做好记录工作，指导教师主动向各组了解获得的信息资料。第四阶段：评价各活动小组行动结束后，如实地向同学们展示活动中的不足之处，再将所有资料进行综合整理。列出活动主要内容，写出简单的活动结论。1、小组分组汇报自己将近一学期的研究成果，可以把成果写成论文，也可以是一些照片、手抄报、调查报告等。2、成员参照（自我评价表）进行自我评价，由小组长收集，整理汇(思考：用什么样的方式对学生的学习过程、学习结果进行评价，以促进学生的学习。)报。3、小组参照（小组评价表）汇报小组自评。4、当所有组成果汇报完毕，各小组还要参照（小组评价表）整理意见，对其他小组的活动成果展开评价。5、各成员集成自评、组评和教师评价，填写完成（综合评价表）。6、对于研究成果优秀的小组给予一定的奖励。八、总结与反思（实践后总结、反思整个研究性学习过程，提出改进意见）1、通过本次的研究性学习，预定的知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观目标要求基本上实现了。2、撰写研究报告时，学生对资料中的有价值信息的分析还不够，表述欠简明、准确。3、在实地考察活动过程中，对自己所需的资料了解得还不够。自我保护意识不够。在以后的研究性学习活动中，继续发扬小组成员间的分工合作精神等优点；为改进不足在实地考察之前要十分明确自己所需的资料及获得资料的途径，规范调查报告的撰写。自我评价表自评内容方式(1)你是否一直对参与的主题活动感兴趣。每一个主题活动结束后，填写“综合实践活动记录与评价(2)你是否参加过活动主题的选择。表”或用描述性语言的方法对以上内容进行一次自评，完成(3)你收集信息、资料的途径有哪些?后经指导教师审阅后收入档案(4)你在活动中遇到的最大问题是什么?袋中。(5)本次活动中你最感兴趣的是什么?(6)你对活动成果是否满意。(7)本次活动中，你发现了什么?(8)活动中，你最大的收获是什么?小组评价表
互评内容(1)小组成员合作是否愉快。(2)你们在活动中遇到哪些困难或问题?(3)你们是怎样合作克服困难的?(4)你们认为下次活动还应从哪些方面加以改进?
方式每一个主题活动结束后，小组成员集体讨论，组长执笔用描述性评价方法对以上内容进行评价，完成后经指导教师审阅后收入档案袋中。教师评价表
等次评价内容1、活动态度方面评价指标（星级评定）A、态度是否积极，是否主动组织或参与活动。B、与小组同学合作是否良好。C、活动是否认真、善始善终。D、是否勇于克服困难。A、查阅资料技能。B、实地观察记录能力。C、调查研究能力。D、整理材料能力。A、运用工具能力。B、交往与表达能力。C、分析总结能力。A、选题新颖、独特性。B、研究问题方法的积极性、多样性。C、活动方法的灵活性。D、独立设计活动、开展活动能力。综合评价表
2、知识技能方面3、完成活动任务综合情况方面4、创新意识和实践能力方面研究性学习成果评价量规评价指标评价内容1、认真参加每次活动一、在活动中参与的态度2、努力完成自己承担的任务3、做好资料累积和处理工作4、主动提出自己的设想6、善于提问，乐于研究，勤于动手7、关心国家大事，有一定的责任心8、能对自己进行“反思”9、实事求是，尊重他人想法与成果10、不怕吃苦、用于克服困难11、能用多种途径获取信息12、能运用已有知识解决问题13、有求职的好奇心、探索的欲望14、独立思考，自主学习，主动发现问题，提出问题，寻求解决问题的方法15、积极实践，发挥个性特长，施展才能总评（星星总数）÷3（总自评+总互评+总师评）÷4得分自评互评家长评教师评5、乐于合作，能和同学交流，尊重他人注：1、评价结果分五个星级2、五星表示优秀；四星表示较好；三星表示一般；两星表示尚可；一星表示仍需努力
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