物质循环的教学设计

物质循环的教学设计（精选8篇）

物质循环的教学设计 篇1

一．情景引入

师：生老病死，人之常情。有人说，死后上天堂，也有人说死后入轮回。那么，死后去哪了呢？请看视频。

（师播放视频）

师：看完视频，狮子死后变成什么？草被谁吃？而羚羊又被谁吃？（师问学生，学生统一答。同时点PPT，显示三生物名称）师：可见构成他们的物质在狮子、草、羚羊三者间是在的。（师以手画圆，让学生答出循环）师：那在生态系统中，物质是怎样循环的呢？我们这节课就来探究这个问题。（师黑板上写出课题，并点出PPT的课题）二．自主探究：（以下小标题仅作自己心里的流程，不展示）

师：不同生物体所含的蛋白质核酸等化合物的种类各不相同，但生物以及无机环境的元素种类却具有统一性。可见生态系统中参与循环的物质应该是一些化学元素。

师：细胞中最基本的元素是什么 生：碳元素

那我们今天你就以碳循环为例，来探究生态系统的物质循环过程。（师板书：

1、碳循环）

师：我想请一位同学来回答几个小问题。（抽学生）师：生态系统由哪两部分构成？ 生：生物群落和无机环境

师：无机环境中碳的存在形式是什么？ 生：二氧化碳

（若答碳单质或碳酸盐，则追问什么能被生产者利用）师：碳在生物群落中主要存在形式是什么？ 生：有机物（师板书：（1）形式：CO2、有机物）

（师点出PPT，自主探究）

师：同学们对基础知识掌握的很好。接下来请同学们以小组为单位，探究这些含碳物质是通过怎样的途径构建起碳循环的？要求以草原生态系统中具体生物和物质为例，并用文字和箭头表示。时间3分钟，开始。

（师点出PPT，显示问题和要求）

（师下台指导，可给予提示。发现优秀小组，引导学生将微生物分解者，以及化石燃料完善出来。）

师：好，时间到。我发现同学们很有创造性和逻辑性，都完成的不错。我们请同学上来展示你们小组的成果。

（师点某一组同学。学生画好后让他讲解所画过程，然后给予认同表扬，最后让他回座位）

师：很好。刚才这位同学构建的循环是否合理完善呢？我们再请一组同学来点评一下。

（已经完善或学生补充完善后进行下一步）

三．成果优化

1、成果优化——图示简化

师：通过同学们的探究，碳循环的过程已经大致出来了。为了同学们更好的理解和应用，我们一起来把这个过程再简化一下，并明确途径。

（师点出PPT，显示问题）

师：首先，无论是草还是其他植物，他们在生态系统中的成分是什么？ 生：生产者

（师写出生产者）师：这些动物是什么成分？

生：消费者

（师写出消费者）师：微生物在生态系统中是？

生：分解者

（师写出分解者）师：剩下的就是无机环境中的CO2（师写出大气中的CO2）

（以上部分学生统一答，写大点，开阔点，便于后面画能量流动）师：接下来，我想请一位同学来告诉我这四者间进出的途径。师：好，这位同学。

师：大气中的CO2和生产者之间分别通过什么途径进出？ 生：光合作用和呼吸作用

师：生产者的含碳物质通过什么途径进入消费者？ 生：食物链

师：消费者与大气中的CO2呢？ 生：呼吸作用

师：无论生产者还是消费者，他们的尸体粪便等都会被分解者分解，因此，分解者通过什么途径进入大气中的CO2？

生：分解作用

师：谢谢这位同学，非常好，给他鼓励！（师标出箭头以及写明途径）

师：在该图中，外面生产者消费者分解者共同构成了生物群落，中间大气中CO2代表着无机环境。因此碳循环的过程是CO2从无机环境到生物群落之间通过光合作用、呼吸作用、分解作用等途径进行循环往复的。

（师以手势形象展示：外面一圈是生物群落，里面是无机环境，彼此循环）（师板书：（2）过程：生物群落

无机环境）

2、成果优化——方法提炼

师：简化了碳循环的过程之后，如何解答这类题呢？我们先试试，请看题：（师点出PPT，阅读题目，让学生作答，1分钟后，抽问一名学生）师：请给出你的答案 生：回答

师：你的思路或方法是怎样的？ 生：回答

（若答的不全或不会，则让同学补充）

师：同学们做题的思路是正确的，这很好。为了更清晰的掌握这类题的解体方法，老师将解题的思路总结成了几句话：（点出PPT）希望对同学们有所帮助。

师：第一步是发现双向箭头，所连两端必定是生产者和无机环境。生产者流向消费者分解者和无机环境，流向生产者的只有无机环境，即多出单进是生产者。分解者的来源有多个，最终流向无机环境；无机环境的CO2来源有多个，之流向生产者，因此多进单出是分无。

四．成果延伸

成果延伸——特点

通过碳循环的学习，推而广之，延伸到所有物质的循环上，都有循环利用的特点.（师板书：

2、物质循环（1）特点：①循环利用

点出PPT）师：那么还有其他特点吗？有这样一句话“日日思君不见君，共饮长江水”。物质的循环将遥远的你我联系在一起。就像我们呼吸产生的CO2也许正漂洋过海，随大气环流流向异国他乡，让我们和各国人民，上到总统将军，下到黎明百姓，真正做到了同呼吸共命运。这都说明物质的循环是否在某一区域循环呢？

生：不是

师：应该是（师配以手势）生：应该是全球性的

师：我们再举一个例子：我们在农田施加DDT，但却在遥远的南极企鹅体内也发现有DDT，这也体现出了物质循环的全球性。

（师板书：②全球性，并点出PPT）

师：正是因为物质循环的全球性，我们也将之称为：生物地球化学循环（师点出PPT）成果延伸——定义：

师：通过前面的学习，生态系统的物质循环的含义就很清楚了。

（师点出PPT）师：由于循环具有全球性，因此生态系统指的是生物圈物质指的是化学元素那循环的过程是生物群落和无机环境之间

师：所以，生态系统的物质循环的定义为：（师点出PPT，显示定义

师板书：（2）定义

学生勾画教材101页黑体字）成果延伸——联系

师：学习了物质循环，结合前面所学的能量，作为生态系统主要的两大功能，他们之间有什么联系呢？

（师点出PPT：联系，板书写出：（3）、联系

物质循环

能量流动）师：能量的根本来源是太阳能（师板书上写出光能），现在请同学在物质循环的图上画出能量流动过程。（点出PPT的问题①）

请这位同学来帮忙作图（用红笔）。

（若作的有不对的地方再请一位同学修改。还是不对，则说：看来前面所学的知识还需要巩固，然后自己补上）

师：通过作图，我们发现，无论是能量流动还是物质循环，他们在生物体间的流动传递方向是一致的，即都以食物链或食物网为渠道进行。

（师板书写出：食物链（网）作为渠道）

师：我们接下来再看两个问题。（抽学生）（师点开PPT，显示问题）

师：草光合作用固定的太阳能储存在什么物质中？ 生：有机物

师：狮子从羚羊处获得什么？ 生：食物 师：食物中含有什么？或者说获取食物的目的是什么？（食物的主要去路是氧化分解提供能量）

生：能量

师：通过这两个问题我们可以很自然的得出，有机物中储存有能量，即物质是能量的载体

（师点出答案，并板书写出：载体）

师：看下一个问题：没有光能，草能将CO2转化为有机物吗？（学生统一答：不能）

师：光能在CO2转化为有机物的过程中起什么作用？（师手势）

生：推动，驱动

师：因此，能量流动是物质循环的动力（师点出答案，并板书写出：动力）成果延伸——归纳

师：我们将二者间的关系用一张表格表示出来，请看PPT。思考，请同学回答（师点出PPT，30秒左右后抽问学生）

生：回答 五．成果应用

师：很好，看来同学们对知识都掌握的不错。那么接下来我们就利用所学知识解决实际问题（师点开PPT，显示应用实践），请看问题（点开视频）。

师：视频中呈现的是什么问题？ 生：温室效应（全球变暖）（师板书：

3、温室效应）

师：那造成温室效应的原因是什么?请结合CO2的来源和去路，思考作答。（是点出PPT，显示来源去路）师：这位同学

生：化石燃料的燃烧，植被破坏，人口增多

师：人口增多虽然也是一个原因所在，但这是一个相对缓慢的过程，而花式燃料的形成是亿万年时间，而燃烧却是短时间完成，导致CO2增多。所以来源上主要考虑化石燃料，去路上主要考虑光合作用，化能合成作用的影响较少，不考虑。

（师板书：（1）原因：化石燃料，植被）师：很好（点出PPT），问题的根源知道了，那对应的措施又改怎样？ 生：回答（师板书：（2）措施）

师：物质循环的全球性把我们大家联系在了一起，所以保护环境，人人有责（点出PPT）。六．课堂小结

师：这节课的知识就是这些，现在同学们反思本堂课内容

师：好，本节课重点有两个。一是碳循环的过程，同学们要理解CO2等物质通过光合呼吸微生物分解等途径在无机环境和生物群落间循环，并能够进行应用。二是理解物质循环和能量流动的关系，他们有共同的渠道，是同时进行，相互依存的。

七．巩固练习

师：现学现练，及时巩固。咱们来练习几个题： 师：问 生：答

师：最后一个作业将留在课后，物质循环的各个途径中光合作用，呼吸作用以及营养结构都比较熟悉了。但微生物的分解作用却了解较少。因此，课后任务即是教材中的探究实验：微生物的分解作用。以小组为单位，写出实验报告。

师：今天的内容就上到这里，同学们的表现非常好。在这节课的最后，让我想再回想一下狮王的话。我们人类不也和众多的生物联系在一起吗？保护环境，保护生态，迫在眉睫。前段热映的电影《美人鱼》中主人公的一句话道出了我们共同的心声：如果这个地球连一滴干净的水，一片干净的空气都没有，我们所做的还有什么意义？

物质循环的教学设计 篇2

面对能源供需矛盾日益激化以及国家倡导低碳环保的现状, 可再生能源已成为众多专家学者关注的焦点[1]。我国是农业大国, 其耕地面积约为1.21亿hm2, 按33.33 kg/hm2生物质资源计, 每年农业废弃生物质高达9亿t, 因此, 农村废弃生物质资源相当可观[2]。农作物秸秆等废弃生物质资源化利用的最佳途径是将其变为生物质能源。从可持续发展的角度来看, 由废弃生物质到生物质燃料, 不但可以减少环境污染, 而且可以使其变为可再生利用的新能源[3,4]。

生物质炭化是废弃生物质资源化利用的有效形式, 生物质炭的用途广泛, 它除了可作为燃料外, 还可以用作冶炼金属的还原剂, 用作土壤改良, 制成活性炭来吸附物质[5]。目前国内生物质炭普遍采用土窑烧制技术, 虽然土窑造价便宜, 精炼温度高, 制炭密度大, 但土窑烧炭存在废气直接排放污染环境、密封差导致成炭率低、制炭周期长、劳动强度大、劳动环境差等缺点[6]。当前出现的相关制炭设备也因工作参数控制不精确、焦油堵塞、废气污染等问题导致其不能大面积推广应用[7]。因此, 开发一种移动式智能化废气自循环生物质炭化装置, 对促进我国废弃生物质资源化利用具有重要的意义。

1 总体结构及工作原理

移动式智能化废气自循环生物质炭化装置主要由底盘、炭化炉体、炉门、燃烧盘、制炭架、智能控制装置、焦油收集装置、余气回收装置、不同管径的自动调节阀门以及管道等部分组成, 其总体结构如图1所示。底盘分为2个部分, 一个用于放置保护气体瓶和天然气瓶, 另一个用于放置炉体、焦油收集装置和余气回收装置, 每部分底盘下方安装有4个万向地轮, 这样不仅可以方便地移动整套制炭装备, 也可以在工作时将保护气体瓶和天然气瓶与热源保持一定的安全距离。保护气体瓶通过自动调节阀门与炉体内部相连, 用于调节制炭气氛环境。炭化炉体的上方安装有温度与压力传感器, 实时测量制炭状态参数。炭化炉体、焦油收集装置以及余气回收装置依次相连, 可将制炭产生的废气除焦油后循环燃烧利用。

移动式智能化废气自循环生物质炭化装置工作流程如图2所示, 首先将炭化过程各阶段的工艺参数 (升温速率、温度、压力、制炭时间) 通过按键盘导入到智能控制装置中, 随后将装满生物质压块的制炭架置于炉体中, 关好炉门后充入保护气体排尽炉腔里面的空气, 在干燥阶段依靠天然气进行加热, 当进入热解阶段时会有大量的可燃气体产生, 产生的废气经焦油收集装置除焦油后进入余气回收装置, 随后便可优先利用余气进行加热。智能控制装置通过温度传感器与压力传感器采集信号并实时显示, 其根据预先设置的工艺参数不断调节自动调节阀门的开闭量控制当前的工作参数, 使整个制炭过程都能够遵循最佳工艺参数进行, 待整个制炭过程结束后, 将炉门打开取出制炭架便获得成型的生物质炭。

2 关键部件设计

2.1 制炭炉体结构设计

生物质长时间高温炭化要求制炭炉体必须保温与密封, 所设计的移动式智能化废气自循环生物质炭化装置的制炭炉体结构如图3所示。方形结构炉体四周及上方的炉壁都为保温层, 炉壁保温层由里到外依次为耐火泥、石棉、钢板、石棉、彩钢板, 为增加受热面积制炭炉体底部为内凹形结构。炉体左侧底部留有保护气体通道, 用以通过阀门连接保护气体瓶, 炉体顶部烟道两侧分别留有温度传感器与压力传感器接口。炉门设置在炉体的正面, 其大小足以通过单个制炭架, 炉门与炉体之间用耐火材料进行密封, 并设置有压紧机构, 防止工作时空气进入影响炭品质。炉腔内部的制炭架分为两层, 上层制炭架为方形结构, 为了对应炉体底部内凹结构下层制炭架中间留有圆柱状凸台, 制炭架采用丝网材质并且底部留有间隙脚, 以保证制炭过程中炉体内部热量均匀流通。

2.2 燃烧盘的设计

为了能够使天然气与自产燃气配合加热, 燃烧盘采用双通道结构形式, 通过自动调节阀门连接天然气瓶和余气回收装置。为了加热均匀, 燃烧盘采用与制炭炉体底部内凹结构相对应的凸形结构, 燃烧盘的下外盘、下内盘、中圆盘、上圆盘相互连通且均留有出火孔, 下外盘与下内盘用以加热炉体底部平面部分, 中圆盘、上圆盘用以加热炉体底部内凹部分。

2.3 焦油收集装置的设计

生物质炭化过程中除产生可燃废气外还有大量的可冷凝液体 (木焦油和木醋液) , 为防止焦油堵塞管道, 设计一套焦油收集装置, 其结构如图5所示。焦油收集装置有3个通过管道相连的冷却腔置于冷却水中, 第一个冷却腔连接制炭炉体的烟道管道, 最后一个冷却腔连接余气回收装置, 每个冷却腔内部设置有下斜的挡板, 底部连接有焦油存储装置。烟气中的焦油和木醋液通过冷却水降温并在挡板阻挡下冷凝在挡板上, 逐步聚集后流入焦油存储装置中, 最终洁净的自产燃气进入到余气回收装置中有待循环利用。

3 控制系统设计

智能控制装置主要实现炭化温度与压力的实时测量并按工艺参数进行控制, 其工作流程如图6所示。生物质炭化各阶段的温度、经历时间、压力都不相同, 首先将设置好的工艺参数导入到控制器里, 控制器通过与反应釜接触的温度与压力传感器一方面将温度、压力值通过显示屏显示出来, 另一方面对照所属阶段工艺参数进行温度、压力调控, 当温度不在所设定的温度范围内时便通过调小/大火力 (即控制可燃气流量) 使温度回归到设定值。充入保护气时根据反应釜的压力大小可控制保护气量的大小, 在炭化过程中一旦压力大于设定范围时便自动打开泄压阀, 使压力回归到设定值, 一方面保证在所要求的压力范围下炭化, 另一方面起到安全保护作用。当达到所设定的时间时便进入到下一阶段, 此时的温度、压力设定值相应的改变。

4 结论

本文设计研制的移动式智能化废气自循环生物质炭化装置具有以下特点:

(1) 采用双通道多级燃烧盘的结构形式, 使天然气与自产燃气互相配合加热, 实现废气自循环利用, 降低了制炭成本, 具有一定的经济与环保效益。

(2) 采用密闭碳釜结构并充入保护气体, 防止制炭初阶段部分生物质被氧化, 能够提高得炭率和制炭品质。

(3) 采用分隔式的双底盘, 不但可以实现装备的快速便捷移动, 还可以在工作时将天然气瓶与保护气体瓶与热源保持一定的安全距离。

(4) 通过智能控制装置与自动调节阀门, 可以保证制炭过程中各工作参数根据预先设定好的工艺进行, 能够有效的提高制炭品质。

参考文献

[1]赵良, 白建华, 辛颂旭, 等.中国可再生能源发展路径研究[J].中国电力, 2016 (1) :178-184.

[2]杨艳华, 汤庆飞, 张立, 等.生物质能作为新能源的应用现状分析[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2015 (1) :102-105.

[3]卢业飞, 罗清, 庞新华.生物质能源产业发展研究的现状[J].农业研究与应用, 2015 (1) :52-55.

[4]徐敏.生物质压块成型技术应用[J].农业装备技术, 2012 (3) :47-48.

[5]曹莹, 王秀英, 孟军, 等.秸秆利用现状及其生物炭化前景探析——以辽宁省彰武县为例[J].作物杂志, 2012 (4) :9-12.

[6]石海波, 孙姣, 陈文义, 等.生物质热解炭化反应设备研究进展[J].化工进展, 2012 (10) :2130-2136, 2166.

死亡,物质循环中的一个驿站 篇3

他出生在一个普通的农民家庭，因他爸爸喝酒时一时兴起，给他取了一个绰号式的乳名——二狗，村里人常常拿他的乳名取乐。二狗到远离家乡的地方上中学，他给自己取了一个响亮的“大名”高飞，高飞当上了班长，同学们叫他“高班长”，工作了，同事们对他的称呼也在不断地变换：“高干事”、“高科长”、“高处长”、“高厅长”。官至厅长时，高飞同志光荣退休了，退得非常彻底，非常干净，丝毫没有“犹抱琵琶半遮面”的意思。他谢绝了返聘的请求，谢绝了某协会邀请出任会长的职务，谢绝了某研究所邀请出任顾问的请求，用他自己的话说，这叫“六十不惑”。

他卖掉了省城的房子，回到山村去养老，起初村里人叫他“高厅长”，他要求儿时的朋友还叫他“二狗”，他说：“我的听力不好，你们叫我‘厅长’，我听不见了。”后来，大家只好叫他“二狗”了。乡亲对高飞同志称呼的变换可见人生的循环。

每个人在这个世界上都有相同的起点、相同的终点，体会到过程才是最真实的。无论你是开“奔驰”、“宝马”的，还是驾“奥拓”、“QQ”的，还有骑自行车、步行的，我们的终点都是殡仪馆。上帝不会因为你是开“奔驰”的，就允许你再开回去，人生就是单行道。

常常有人写文章或者做演讲，要和大家讨论一个主题：“如果我明天就死去，今天应该如何度过？”我认为这是一个无聊的论题，既然今天活着，就要把今天过得灿烂。奥运会要搞倒计时，新年的钟声要做倒计时，死亡永远没有必要去做倒计时，弄得自己诚惶诚恐。死神在哪里等待我们，没法确定，不必确定，随时坦然地恭候它的光临。谁学会了直面死亡，谁就拥有不再被奴役的心灵，就能无视一切的束缚，泰然对待生活中的任何事。

如果你现在就开始盘算你的生命还剩下几分几秒，人生还有意义吗？正如一位失眠患者说道：“我上床5分钟还没有睡着，我就觉得浪费了5分钟时间挺可惜；半小时没有睡着，我就有些着急了，赶紧选择最传统的催眠术——数绵羊，一只只地数到一群群地数，数得非常投入，数得睡意全无了。把白绵羊数成了黑绵羊，又把黑绵羊数成了白绵羊，想到现在应该差不多了吧，往窗外一看，原来是东方发白了，露出了羊肚色。”只要做倒计时，人就会变得浮躁焦虑。

在人生旅途中，我也曾目睹了很多死亡的情形。在很小的时候，看着亲人离去，曾经让我很痛苦，也很害怕。后来，我成了一名医生，我尽心尽力地救治病人，看到他们康复，倍感欣慰。但医学的发展总是难以超越疾病的步伐，永远滞后于疾病。我见到病人在病榻上呻吟，见到同样痛苦或者焦躁的病人家属，我出于对生命的尊重，觉得对不治之症的放弃可能是一种人道与博爱。

我有一位朋友，40多岁，肝癌中晚期了，他渴望活着，卖掉自己的房屋与家产，恳求父母也卖掉了房子，又恳求单位为他垫付部分费用，东挪西借，凑了几十万，到北京大医院住了3个多月，还是没有逃脱死亡的追捕，留下一个8岁的儿子和几十万的债务。可怜的妻子一直没有工作，靠在老公生前的单位做临时工养家，她的收入别说还债，连交儿子的学费都十分困难。在凑钱的时候，他的亲人、同事、医生心里都在嘀咕一句话：“犯得着这样折腾吗？”但谁也不敢说出这句话，这也算是中国的国情吧。

人的一生，犹如一条小溪，开始的时候很弱小，流淌在山间，与岩石和泥土撞击出清脆的响声。汇集之后变成了河流，也会有波涛汹涌。临近暮年，渐渐地汇入大海，深沉、广博而宁静。死亡是与自然的融合，意味着进入一个更广阔的空间，我虽不向往，但也绝不惧怕。

有人把死亡场景描绘成电闪雷鸣，山崩地裂的悲壮，让人感受到一个人的死去就像地球的毁灭一样，这是用来形容伟人死亡的情形的，后来连普通人葬礼上也学会了营造这种恐怖的氛围。事实上，无论你多么伟大还是多么平庸，死亡都是物质的变化，没有必要做出这种渲染造势，用死人吓唬活人。

死亡是生命礼花的最后一次绽放，同样绚烂多彩。礼花的烟雾犹如一个人的思想与精神，化作天地之气，在宇宙间永存；燃放后的灰烬散落在野草丛中，变成了野草的生命元素。生与死，就像昼夜的更替一样，都是人生的驿站，一个昼夜的人生是生命中的小驿站，生与死是物质循环的交换站，犹如从1路公共汽车转乘2路公共汽车，进入另一个循环的圆圈。

有没有来生？有没有鬼神？文章写到这里，再讨论这些问题就纯属多余。物质是不灭，变成杂草与变成鬼神又有多大的区别呢？

（摘自中国人民大学出版社《人生何处不绽放》作者：潘习龙）（图片201205-48-1）

滇池流域磷循环系统的物质流分析 篇4

滇池流域磷循环系统的物质流分析

摘要：研究营养元素在社会经济系统中的物质代谢结构及特征,是有效预防和控制地表水体富营养化的.关键性分析技术之一.以滇池流域磷循环为研究案例,运用物质流分析方法建立了流域静态物质流模型(PHOSFAD),并在此基础上识别出流域磷循环系统的总体结构特征,以及资源开采、化工生产、农业种植、畜禽养殖、居民生活等生产和消费部门的物质利用效率特征,为科学防治滇池水体富营养化提供了重要决策依据和参考.作 者：刘毅 陈吉宁 LIU Yi CHEN Ji-ning 作者单位：清华大学环境科学与工程系,北京,100084期 刊：环境科学 ISTICPKU Journal：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE年，卷(期)：,27(8)分类号：X131.2关键词：物质代谢 物质流分析 磷 水体富营养化 滇池流域

物质循环的教学设计 篇5

【内容标准】：讨论和分析生物圈中物质循环的情况。

【授课对象】：八年级下

【授课时间】：1课时

【教学目标】

情感、态度、价值观目标：

1.认同生物与环境是一个统一的整体。

2.关注人类活动对生态系统的影响，养成与自然界和谐相处的生活态度。

3.养成保护环境的良好习惯。

能力目标：

1.学会分析生态系统中碳循环的方法。

2.通过学习“温室效应”的形成及对人类的危害，发展自身推理、联想和思维迁移能力。

3.提高分析总结的能力，体验成就感。

知识目标：

1．了解自然界中的碳循环，从而认识自然界中物质间的循环与转化。

2．了解温室效应的成因和温室效应的利弊。

教学重点：自然界中碳循环

【教学内容分析】

本节第二章《生物与环境》中第四节

“能量流动和物质循环”的第二个内容，共设置了两个教学环节。主要讨论和分析生物圈中物质循环的情况

第一个教学环节是“生物圈中的碳循环”。物质循环是生态系统功能的另一个重要体现，而碳循环是生态系统物质循环的代表性循环，由此探讨生态系统物质循环的特点形式等内容，因此教材编写以碳循环为例展开分析和讨论。以食物链为基础的物质循环的特点是本节的重点。

温室效应是二氧化碳过多造成，是碳循环的不良循环的结果，故而自然地介绍完碳循环后的话题就应该是“它”了,然后引导学生对这一问题引发思考，提出合理解决策略，低碳生活，这样才体现了认识问题的完整性。

第三个教学环节“能量流动与物质循环的区别与联系”。为了加深对生物与环境关系的认识，客观全面地认识生物与环境的关系。在学习过能量流动和物质循环之后从形式、范围、特点、联系几个方面加以比较分析。此处为本课的难点。

【教学活动设计】教学过程

一、课前预习

（一）、观看“碳循环”微视频

（二）、课本内容预览与旧知识回顾

1在生态系统中，组成生物体的化学元素从无机环境开始，经、、和，又回到无机环境，就完成了一个循环过程，我们称之为生态系统的物质循环。

2.自然界中的碳主要以、煤、石油等形式存在。

是大气中含碳的主要气体，也是碳参与的主要形式。

3、造成温室效应，并被称为“温室气体”的是指，具有吸热和隔热的功能，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间散失，从而使地球表面温度升高。

4．与能量流动的单向流动不同的是，物质循环是的。

5．生态系统的能量流动和物质循环都是通过

和

实现的，这两个过程密切相关、不可分割。

6.和

是生态系统的两个基本过程，它们将生态系统的各种成分联系成了一个统一的整体。

概念复习

7.光合作用概念：通过_________，利用___________，把二氧化碳和水合成贮存着__________的有机物，并且释放氧气。

光合作用反应式：

____________________________________________________________

光合作用的实质，一方面是物质转化，由

物转化为

物，并且释放出

；另一方面是能量转化，由

能转化为

能。

8.植物（）的呼吸作用概念：细胞内有机物在的参与下被分解成和，同时释放的过程。

呼吸作用反应公式：

_____________________________________________________________

二、导入新课

组内展示预习：

（一）导入：（呈现企鹅一家图）这是2005年1月18日拍摄的生活在南极洲阿德利岛上的企鹅。

美国研究人员5月9日说，在全球大部分国家禁用杀虫剂DDT数十年后，南极阿德利企鹅体内仍检测出这种有毒物质，且含量多年来始终不降。

看到这里你想到什么？远在人迹罕至的南极的企鹅，体内的DDT是哪来的呢?

板书：生态系统的物质循环

环节一：导入

（师）：在生态系统中，组成生物体的化学元素从无机环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到无机环境，就完成一个循环过程，我们称之为生态系统的物质循环。下面我们看看物质循环一节需要学习哪些内容呢（板书，物质循环的文字图形）

环节二：组内展示

小组活动一：以小组为单位hit设定时间4分钟

（一）展示预习：组内自查（对答案研讨）、（二）提出疑问

组内解答（对物质循环的内容有哪些疑问？学生提出的问题抢权解答）

老师的问题：1、什么是元素？

2、参与物质循环的有多种元素，为什么课本偏偏选中碳元素在自然界中的循环呢？

点1：碳是构成有机体的最重要的元素，因此碳循环研究成了研究生态系统物质循环的核心问题。

点2：自然界中的碳的主要形式，参与物质循环的是二氧化碳。

环节三：碳循环的认知

小组活动二：以小组为单位hit设定时间4分钟

1、（迷宫游戏）寻找碳循环-C是一位旅行者骑着自行车出发了，找出其中的碳循环有哪些途径。（板书，其中一个碳循环）

老师的问题：1、二氧化碳每次旅行都要到达的地方，每个碳循环都参与的生物是？

2、参与碳循环的生理过程主要有哪些？通过C循环生物圈中的生物都获得了什么，其中人也是获益者之一。

3、教给学生一来四去记忆法

点3:谁是推动碳循环的手？

点4：植物通过光合作用，植物、动物、微生物通过呼吸作用参与碳循环，每个生物圈中的生物的生命活动都推动了碳循环的进行。（板书，所有的碳循环）

练习（hit选择遥控器）：1、生态系统中,能把有机物变成二氧化碳和水等返回无机环境中的是（）。A.生产者

B.消费者

C.分解者

D.以上都是

2、生态系统中,能把有机物变成二氧化碳和水等返回无机环境中的是A.生产者B.消费者C.分解者D以上全是

全班活动一：用Hit抢权、移动法，先回顾碳循环，再分别解决四种不同形式的碳循环。

(一)碳循环的“N”种形式

（1）正方形碳循环

（2）长方形碳循环

（3）矩形碳循环

（4）三角形碳循环

全班活动一：

导入：近年来温室效应成为重大环境问题之一预习碳循环视频我们已知，温室效应是二氧化碳过多造成的，研究一下碳循环的哪些环节出问题了?

学生Hit抢权回答（一次只能说一个）

师点评：大家说得非常好，针对这些问题有什么对策可以解决二氧化碳过多问题？人类对化石燃料的大规模使用，造成对碳循环的重大影响，这可能是当代气候变化的重要原因。针对出现温室效应等一系列环境问题的同时，一些有识之士倡导低碳生活，何谓 “低碳生活”

“选择题hit下列四种做法，哪个不是低碳

A

少用纸巾，保护森林，低碳生活

B

走楼梯，还能锻炼身体

C

如果只用电脑听音乐，显示器就可以调暗，或者干脆关掉

D如果堵车的队伍太长，不熄火等待

点：就是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化，主要是从节电节气和回收三个环节来改变生活细节。

点：除了生态系统总的物质循环除了碳循环，还有碳循环、氮循环、水循环。

小组活动三：

导入：呈现能量流动和物质循环比较图，能量流动和物质循环是生态系统的两大功能，为了加深对生物与环境关系的认识，更客观全面地认识生物与环境的关系。有必要对生态系统两个主要功能进行比较二者之间的区别与联系：

能量流动

物质循环

流动方向

逐级递减，单向流动

周而复始，可循环

流动范围

通过食物链和食物网实现

生物圈

联系

能量与物质循环不可分割、密切相关，将生态系统的各种成分联系成了一个统一的整体。

点：真的对物质循环有了清楚地认识了吗？回归开始的话题点：1、企鹅体内的DDT是哪来的呢?

结论一：通过食物链。

点：2、为什么科学家不惜万里之遥远赴南极研究企鹅？

结论二：既然能够通过物质循环进入企鹅体内，也可以通过物质循环进入人的体内。爱护企鹅、爱护当今的生态环境就是爱护人类自己。可持续发展。

点：3、今天了这节课，你觉着环保重要了吗，有多重要？

物质的量-教学设计 篇6

作者：龙维健 来源：湖北京山一中 上传时间：2006-05-16 人气：

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本节内容概念多，理论性强，教学难度较大。本文尝试以三个 W 的处理为理念设计课堂教学。具体来说，三个 W 就是 What（什么）——物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数是什么？ How（怎样）——物质的量与微观粒子数及阿伏加德罗常数之间的关系是怎样的？ Why（为何）——为什么要引入物质的量这个概念？在使用摩尔时，为什么必须指明粒子的种类？

【新课引入】以前一章刚刚学习的金属钠与水反应的化学方程式为分析对象，引出微观与宏

观的对立关系：

2Na ＋ 2H2O==2NaOH ＋ H2 ↑

该反应式可以表示

⑴ 2 个 Na 原子可与 2 个 H2O 分子发生反应„„(2 个 Na 原子或 2 个 H2O 分子皆不可

见、不可称——微观领域)⑵ 46 ｇ Na 与 36 ｇ H2O 恰好完全反应 „„（46 ｇ Na 或 36 ｇ H2O 皆既可见又可

称——宏观领域）

【问题推出】一个方面，化学反应是在粒子的层面发生的；另一方面，人们研究化学反应需要在可见可称的条件下定量进行。如何将不可见不可称的粒子（如分子、原子等）与可见可称的宏观物质联系起来呢？（微观粒子——宏观物质）

【教师点拨】微观粒子因体积小而不可见、质量小而不可称。若集合一定数量(不妨设为 N 个)的微粒以增大体积和质量，则能达到既可见又可称的目的。那么，N 该为多少才合适

呢？

【学生讨论】每小组点派一个学生发言。〖设计意图〗摆出矛盾，激发参与。同时让学生懂得新概念的诞生源于科学研究或解决问题的需要。

【教师讲解】同学们的见解并不统一。实际上，在第十四届国际计量大会上已经解决了这个问题，这里的 N 被规定为“ 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数”，并决定用摩尔作为计量微观粒子的“物质的量”的单位，即 1 摩尔粒子为“ 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳

原子数”。

－ 26 【学生活动】已知 C 的质量为 1 ． 9927 × 10 ㎏，试计算 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数。（由两名学生上台演算）

【教师讲解】为了表彰意大利物理学家阿伏加德罗，人们特将这个数称阿伏加德罗常数，符号为 NA（板书）。刚才，大家通过计算得到了 6 ． 02 × 10 这个近似值。

323〖设计意图〗通过亲笔运算，加深对 6 ． 02 × 10 这个数字的印象。

【指导填表】师生共同完成。（板书）

物理量 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度 表示符号 单位名称 单位符号

l m t I T n I

米 千克 秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉

m Kg s A K mol cd

0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数

单位基准

光在真空中于 1 ／ 299792458s 所行路程

国际千克原器的质量

铯最外层电子绕核运转 9192631770 次所用时间

〖设计意图〗明确物质的量与摩尔是物理量与单位间的关系，【练习讲评】① 5molO2 约含有＿＿＿个氧分子，＿＿＿个氧原子；或含有＿＿ NAO2，＿

＿ NAO。

24② 3 ． 01 × 10 个 H2O 分子的物质的量是＿＿ mol ；

③ N 个水分子的物质的量是＿＿ mol ； 【指导推理】物质的量、阿伏加德罗常数与粒子数（符号为 N）间的关系：（板书）n ＝

N ／ NA

〖设计意图〗由学生在练习中自我发现规律，消除对化学公式的神秘感，增强探究学习的自

信心。

【学生活动】试比较以下各项的异同

23① 6 ． 02 × 10，② 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数，③阿伏加德罗常数 NA，④ 1 摩尔粒子的粒子数

23【教师讲解】数字 6 ． 02 × 10 虽然明了 , 但不准确。“ 0 ． 012 ㎏ C 中所含有的碳原子数”或“阿伏加德罗常数”看似表意模糊，实则 “精确”。阿伏加德罗常数 NA 与 ． 02 × 10 的关系如同与 3 ． 14 的关系。

23〖设计意图〗感悟化学中精确与模糊的关系，明确阿伏加德罗常数的意涵。

【问题设计】 1molO2 表示的是： A ．氧气的质量 B ．氧气的数量 C ．氧气的物质量 D ．氧

气的物质的量 E ．氧气的量

【教师讲解】“物质的量”是一个专用名词，不能拆开。（板书）

〖设计意图〗让学生明白“物质的量”四个字是一个整体，是一个物理量的名称。

【问题设计】 1mol 氢约含＿＿＿个氢原子。

【教师讲解】大家的答案有分歧。关于“ 1mol 氢”中的氢，有的同学理解为氢分子，有的同学理解为氢原子。这种表达容易产生分歧，题目中的表示是错误的。因此，（板书）在使用摩尔表示物质的量时，应该用化学式指明粒子的种类。如 2mol Na，１ molH 等.＋

【问题设计】 1mol 稻谷约含＿＿＿颗谷粒。

23【教师讲解】 6 ． 02 × 10 颗稻谷是什么概念呢？假如说有 6 ． 02 × 10 颗稻谷，将它平均分给 12 亿中国人，每人可得约 1400 万吨。可见，将摩尔用于宏观物质，没有意义。实际上，物质的量这个概念是源于微观粒子的计量不便而产生，因此它也只适用于微观领域。（板书）摩尔是微观粒子的计量单位，它所量度的对象是构成物质的基本粒子或它们的特定组合。如 1mole，1 ．５ molSO4 等。

－

2＋

〖设计意图〗通过两道故设的错题，让学生明确使用摩尔应注意的事项，并理解其中的原因，使知识的获得顺乎自然。

【巩固练习】 1 ．正误判断：① 0 ． 5 ｍ olCO2 ② 1mol 氯 ③ 2molCuSO4 ④ 0 ． 1mol

人

232 ．计算：① 3 ． 01 × 10 个 H 的物质的量； ② 2molH2O 中的 H2O 分子数； ．填空： 1 ．５ molH3PO4 分子中有＿＿ molH，＿＿个 P，＿＿ NAO。

龙维健 , 男 ,1990 年从教，中学化学高级教师 , 华中师大本科学历 , 湖北省化学学会会

员 , 各级各类获奖及发表论文十余篇。

物质循环的教学设计 篇7

地壳是地球表面一层薄薄的、由岩石组成的坚硬外壳, 是岩石圈的重要组成部分。地壳内部物质的循环过程也是地表形态的塑造过程, 岩石圈三类岩石———岩浆岩、沉积岩、变质岩的相互转化是地壳存在与演变的基础。纵观近年来的高考及各省市的模拟考试, 其对于地壳内部物质循环的考查, 角度新颖, 形式多样, 既突出对考生掌握主干知识情况的考查, 更强调对考生思维品质和学以致用能力的考查。笔者就该模块知识的常考点及其突破方法分类解读如下, 供参考。

考点一:三大类岩石的形成、特点及相互转化

【考点解读】

对于三大类岩石的形成、特点及其相互转化的考查, 从考查内容上看, 试题常以地质灾害事件、地质 (或地貌) 景观图、岩石圈物质循环示意图、地质构造剖面图等为信息载体, 主要考查三大类岩石的成因、特点、分布、应用及相互转化等知识;从考查能力上看, 试题侧重对读图能力、调用知识能力的考查。此类试题多以选择题的形式出现, 侧重对考生掌握主干知识情况的考查, 难度中等。

【经典回放】

例1 (2011年高考全国文综大纲卷第6~7题) 读下图, 完成 (1) ~ (2) 题。

(1) 组成该山体岩石的矿物直接来自

A.地表

B.地壳上部

C.地壳下部

D.地幔

(2) 在岩石圈物质循环过程中, 该山体岩石在地球表层可转化为

A.喷出岩

B.侵入岩

C.沉积岩

D.变质岩

解析:该山体岩石属于岩浆岩, 是火山喷发出来的岩浆冷却凝固形成的。岩浆直接来自地幔。在岩石圈物质循环过程中, 出露地表的岩浆岩在外力作用下可转化为沉积岩。

答案: (1) D (2) C

例2 (2013年高考上海地理卷第5~6题) 图示的岩石循环模型说明岩石通过不同的过程可以从一种形态转化成另一种形态。

(1) 大理岩是石灰岩经过程 (1) 形成的。在这一过程中

A.温度升高, 压力降低

B.温度降低, 压力升高

C.温度升高, 压力升高

D.温度降低, 压力降低

(2) 图中能够反映大洋中脊处新的洋壳形成过程的代码是

A. (2) B. (3) C. (4) D. (5)

解析:本组试题考查岩石转化过程中的地质作用, 难度较小。

第 (1) 题, 大理石由石灰岩在地球内部经高温、高压作用而形成。大理石大都形成于岩浆侵入岩的外缘。

第 (2) 题, 大洋中脊又称中央海岭, 位于大洋底部板块张裂边界, 由岩浆上涌冷却凝固而形成。大洋中脊是现代地壳运动最活跃的地带, 经常发生火山活动、岩浆上升和地震, 其通常高出两侧洋盆底部1~3公里, 脊顶水深多为2~3公里, 少数山峰出露海面形成岛屿, 如冰岛、亚速尔群岛等。

答案: (1) C (2) C

【突破方法】

1. 明确三类岩石的成因及特点。

备注:层理是沉积岩在形成过程中, 由于沉积环境的改变, 沉积物质的成分、颗粒大小、形状或颜色沿垂直方向发生变化而显示出的成层现象。

化石是存留在岩石中的古生物遗体、遗物或遗迹, 最常见的是骸骨和贝壳等。研究化石可以让人们了解生物的演化, 并能帮助人们确定地层的年代。

片理构造指岩石中矿物定向排列所显示的构造, 是变质岩中最常见的构造。矿物平行排列所成的面称为片理面, 其形态既可以是曲面, 也可以是平面。

2.掌握岩石圈物质循环图的判读技巧。

岩石圈的物质在内、外力作用下不断运动和变化, 从岩浆到形成各种岩石, 又到新岩浆的产生, 周而复始, 构成岩石圈的物质循环过程。如下面两图所示。

地壳物质循环过程的变式图较多, 考生在判读时应注意以下几点技巧。

(1) 岩浆是岩石转化的“起点”, 也是三类岩石的“归宿”, 三类已经形成的岩石都有可能直接重熔再生成岩浆。一般而言, 由于地壳运动进行缓慢, 三类岩石往往要先经过变质作用形成变质岩, 之后重熔再生成新的岩浆。

(2) 岩浆岩只能由岩浆冷却凝固而成, 岩浆只能直接生成岩浆岩。

(3) 三类已经形成的岩石均可经外力作用形成沉积岩, 三类岩石也均可经变质作用形成变质岩。

(4) 沉积岩具有层理构造, 常含有化石, 据此可判定是否属于沉积岩。

(5) 把握各类岩石形成的地质环境。岩浆岩由岩浆冷却凝固而成, 岩浆侵入地壳形成侵入岩, 岩浆喷出地表形成喷出岩;沉积岩形成于低洼地带, 由已经形成的岩石经外力作用 (风化、侵蚀、搬运、沉积和固结作用) 而形成;变质岩形成于地球的内部, 由已生成的岩石经变质作用 (高温、高压的环境, 属于内力作用) 形成;各种岩石在地壳深处均可能被高温熔化成岩浆。

考点二:地壳变动过程

【考点解读】

地壳变动过程类试题常以地质景观图、地质剖面图为载体, 考查考生对地壳变动过程 (地质作用过程) 的认识。该类试题要求考生必须具备扎实的知识基础, 其不仅要求考生准确掌握各类岩石、各种地质构造 (褶皱、断层) 的特点及成因, 更要求考生具备获取和解读地理信息的能力、对地图信息的整合分析能力、对地质过程的还原能力等。该类试题通过“静态图片”考查考生对地壳变动过程的“动态分析”能力, 角度新颖, 能够较好地考查考生的思维品质。这类试题凸显“能力立意”, 选择题和综合题形式均有出现, 难度稍大。

【经典回放】

例1 (2012年高考山东文综卷第3题) 下图为某区域地质剖面示意图。图中甲地层褶皱后, 该区域先后发生了

A.沉积作用、侵蚀作用、岩浆侵入

B.岩浆侵入、侵蚀作用、沉积作用

C.岩浆侵入、沉积作用、侵蚀作用

D.侵蚀作用、沉积作用、岩浆侵入

解析:该题考查地壳变动过程和读图分析能力, 难度中等。沉积岩中, 岩层越老, 其位置越靠下, 故沉积岩Ⅰ的形成时间晚于沉积岩Ⅱ;甲处顶部岩层缺失, 后又有沉积岩Ⅰ覆盖, 说明该地先发生了侵蚀作用, 后又发生了沉积作用;花岗岩由岩浆侵入冷却而形成, 并且图示花岗岩穿越了两种不同的沉积岩, 说明岩浆侵入发生在这两种沉积岩形成之后。综上, 选D。

答案:D

例2 (2011年高考上海地理卷第47~51题) 读地层剖面示意图, 回答问题。

沉积地层剖面以及其中的断层、褶皱等各种地质现象, 就像一本地质历史教科书, 记录了地壳发展、演化过程中发生的一系列事件, 是我们了解地壳发展演化的窗口。

(1) 已知石灰岩、页岩、砂岩分别是深海、浅海、河湖沉积的产物。根据该地层剖面岩层顺序, 说明C层所处的海陆环境, 并逐层分析从E层到G层海平面升降的变化过程。

(2) 剖面图显示, 该地区地层曾经发生过褶皱。据图分析, 该区褶皱发生在哪一地层形成以后, 哪一地层形成以前? (以字母指代地层)

(3) 比较断层M的左右两侧地层, 写出左侧缺失的地层。 (写出字母)

(4) 据图判断断层M与地层O形成的先后关系。

(5) 根据该地层剖面, 归纳该地区地壳演化过程中内外力地质作用的各种表现。

内力作用表现:__________________。

外力作用表现:________________。

解析:第 (1) 题, 由题干和地层剖面图可知, C为砂岩, 为河湖沉积的产物, 其表示该区为陆地环境。E层为石灰岩, 为深海沉积;F层为砂岩, 为河湖沉积, 表示陆地环境;G层为页岩, 为浅海沉积。由此可判断从E层到G层海平面的变化, 从E层到F层, 海平面下降, F层为陆地沉积环境;从F层到G层, 海平面上升, G层为海洋沉积环境。

第 (2) 题, 从图中可以看出, 该地岩层在K地层之前的都发生了倾斜变形, 而N地层之后的都呈水平状态, 由此可以判断该地褶皱发生在K地层形成后, N地层形成以前。

第 (3) 题, M断层左右两侧岩层如果没有缺失, 应该是一一对应的。由C层开始比较可知, 左侧缺失的岩层有H、I、J、K等地层。

第 (4) 题, 断层M的形成使O地层发生断裂, 由此可以判断O地层形成之后才发生的断裂。

第 (5) 题, 由图可知, 该地区地壳演化过程中内力作用的表现有地壳升降运动, 使地层发生沉降。有褶皱, 使岩层发生变形。有断层, 使岩层发生错位。外力作用的表现有岩层沉积, 有岩层受侵蚀变薄甚至缺失, 即该地区地壳演化过程中的外力作用有沉积作用、侵蚀作用。

答案: (1) C层表示该区为陆地环境。从E层到F层海平面下降;从F层到G层海平面上升。 (2) 褶皱发生在K地层形成后, N地层形成前。 (3) H、I、J、K地层缺失。 (4) 地层O先形成, 断层M后形成。 (5) 内力作用表现有褶皱、断层、地壳的升降运动 (任答两点即可) 。外力作用表现有沉积地层P层受侵蚀变薄, 部分地层受侵蚀而缺失 (任答两点即可) 。

【突破方法】

1. 根据岩层分布特点判断地壳变动过程。

(1) 根据岩层性质推断岩层形成时的环境特征。

根据岩层, 尤其是沉积岩组成物质的颗粒大小, 组成成分和颜色等, 可以推断物质沉积时的环境特征。例如, 根据石灰岩岩层可推知当时为海洋环境;根据红色页岩岩层可推知当时为湿热气候;根据含煤岩层可推知当时气候温暖湿润, 森林茂密。

(2) 根据岩层厚度推断地壳下降快慢、沉积物来源的多少。

岩层厚度大, 说明在相应地质年代内, 地壳下降速度快、时间长, 或者沉积物来源丰富;而岩层厚度小则说明地壳下降速度慢、时间短, 或沉积物来源少。

(3) 根据岩层相互关系推断地质作用的过程。

若岩层呈水平状态, 并且从下到上依次由老到新连续排列, 说明在相应地质年代内, 地壳稳定下沉, 地理环境没有发生明显变化。

若岩层出现倾斜甚至颠倒, 说明岩层形成后, 地壳水平运动使岩层发生褶皱, 或因地壳活动剧烈, 岩层强烈褶皱。

若岩层出现缺失, 其形成原因可能有:一是该缺失岩层所代表的时代, 地壳隆起使当地的地势抬高, 终止了沉积过程;二是当时当地有沉积作用, 但地壳隆起使原沉积物被完全剥蚀;三是当时当地气候发生变化, 没有了沉积物来源。

若上下两个岩层之间有明显的侵蚀面存在, 说明下部岩层形成后, 该地地壳平稳抬升或者发生褶皱, 该岩层遭受外力侵蚀。若侵蚀面上覆盖了新的岩层, 说明该地地壳下沉或相邻地区地壳上升。若侵蚀面上部为风化壳, 说明该地地壳上升后一直在遭受外力侵蚀。

2.地质剖面图中岩石新老关系的判断。

(1) 沉积岩是经沉积作用而形成的, 因此一般的规律是:岩层年龄越老, 其位置越靠下;岩层越新, 其位置越靠上 (接近地表) 。

(2) 岩浆岩形成时间的早晚可以按照其与沉积岩的关系来判断。喷出岩的形成晚于岩浆喷出通道所切穿的岩石, 侵入岩的形成晚于被侵入岩石。

(3) 变质岩是在变质作用下形成的, 多受岩浆活动的影响, 因而变质岩的形成晚于与其相邻的岩浆岩或侵入岩。

(4) 如果剖面图中有断裂面, 则断裂面的形成晚于其切穿的岩石。

【巩固训练】

读岩层相互关系图 (图中 (1) (2) (3) (4) 为沉积岩, (5) (6) 为岩浆岩) , 完成1~2题。

1.图中岩层形成的先后顺序为 ()

A. (5) (6) (4) (3) (2) (1)

B. (4) (3) (2) (1) (5) (6)

C. (1) (2) (3) (4) (5) (6)

D. (4) (3) (2) (1) (6) (5)

2. 若 (1) 为石灰岩, 则在 (1) 与 (6) 之间的结合部位容易形成 ()

A.花岗岩

B.大理岩

C.页岩

D.砾岩

图2表示“巨蟒出山”风景, 它是江西三清山的标志性景观, 海拔1200余米, 相对高度128米, 是由风化和重力崩解作用而形成的巨型花岗岩石柱。图1为岩石圈物质循环示意图。结合相关知识完成3~4题。

3. 形成“巨蟒出山”风景的岩石属于图2中的 ()

A.甲B.乙C.丙D.丁

4. 形成该景观的地质作用有 ()

(1) 岩浆侵入 (2) 地壳运动 (3) 外力作用 (4) 火山喷发

A. (1) (2) (3)

B. (2) (3) (4)

C. (1) (2) (4)

D. (1) (3) (4)

5.读某地地质剖面图, 判断下列关于该处地质事件发生过程的描述正确的是 ()

A.下沉沉积—岩浆入侵—挤压褶皱—发生断裂—抬升侵蚀—下沉沉积

B.下沉沉积—挤压褶皱—发生断裂—岩浆入侵—抬升侵蚀—下沉沉积

C.下沉沉积—岩浆入侵—发生断裂—挤压褶皱—抬升侵蚀—下沉沉积

D.下沉沉积—挤压褶皱—岩浆入侵—发生断裂—抬升侵蚀—下沉沉积

6.阅读图文信息, 回答下列问题。

材料一:根据地壳岩层的位置可以判断岩层的新老关系;根据岩层的弯曲及连续状况可推知地质时期的地质作用过程。

材料二:火成岩分为喷出岩和侵入岩两类。喷出地表的火成岩为喷出岩, 没有喷出地表的火成岩为侵入岩。

材料三:某地的沉积岩层与火成岩体的相互关系示意图。

(1) 图示沉积岩由老到新依次为________、_________、_________。理由是____________。

(2) 火成岩中, ___________属于喷出岩, ___________属于侵入岩。图中两种火成岩, 形成时间较早的是___________, 理由是___________。

(3) 图示岩层中形成时间最晚的是___________。

A.沉积岩1

B.沉积岩3

C.火成岩1

D.火成岩2

参考答案及解析:

1.D沉积岩上新下老, 故沉积岩形成的先后顺序为 (4) (3) (2) (1) ; (6) 岩浆岩侵入四层沉积岩中, 由此可知各沉积岩的形成时间早于 (6) 岩浆岩; (5) 岩浆岩侵入 (6) 岩浆岩中, 由此可知 (6) 岩浆岩的形成时间早于 (5) 岩浆岩。

2.B石灰岩与岩浆接触地带的岩石受高温、高压作用形成大理岩。

3.B由材料可知, 形成“巨蟒出山”风景的岩石为花岗岩, 属于岩浆岩。图1中乙为岩浆岩, 甲为变质岩, 丙为沉积岩, 丁为岩浆。

4. A据材料信息可判断该景观的形成过程。首先岩浆侵入形成侵入型岩浆岩, 然后地壳上升形成高山, 最后岩石受外力侵蚀作用形成该景观。

5. D读图可知石灰岩 (沉积岩 (2) ) 的形成时间最早, 其次是页岩 (沉积岩 (1) ) , 它们均是由于地壳下沉, 沉积物堆积、压实固结而成。后来, 受内力挤压, 该岩层发生弯曲变形, 从而形成褶皱。花岗岩侵入石灰岩和页岩, 说明岩浆侵入发生在页岩形成之后。断层切穿花岗岩, 说明断层形成在岩浆侵入之后。断层和花岗岩上方出现侵蚀面, 说明该地区先是地壳上升隆起, 地表遭受外力侵蚀, 后来又由于地壳下沉发生沉积, 形成砾岩和砂岩。

6. (1) 沉积岩3沉积岩2沉积岩1火成岩2切穿沉积岩2后, 形成喷出岩, 并在地表形成火山锥地貌, 后来该地区地壳下沉, 上层覆盖沉积岩1

(2) 火成岩2火成岩1火成岩1火成岩2切穿火成岩1

(3) A

物质循环的教学设计 篇8

关键词：DCS系统；生物质；循环流化床；应用研究

中图分类号：TK229.66 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）15-0043-02

目前，国产DCS系统价格比较低廉，而且其在设备生产上具有一定的优势，随着软件技术的不断升级，先进技术、组态学习以及技术支持上得到用户的肯定。国内的DCS系统生产厂家设计的系统相对开放，管控一体化以及现场总线监控等都达到相当高的水平，已广泛运用于生物质电厂，而其控制技术也在逐步完善。

1 湛江生物质电厂概况

湛江生物质发电厂于2008年成立，其主要打造节能、环保、惠民的新能源电力企业。公司利用湛江周边地区的树皮、秸秆以及农林废弃物等进行生物质能发电，促进当地绿色环保产业发展。公司装机容量为2×50 MW生物质循环流化床发电机组，两台机组于2010年3月开工建设，分别于2011年8月和2011年11月建成投产，为目前世界上单机容量及总装机容量最大的生物质发电厂。公司年上网电量达到6亿kW·，二氧化碳年减排量达45万t。

由于燃料的收集、加工、装卸、运输等环节需要大量农村剩余劳动力，使公司成为工业直接反哺农业、带动农村就业、增加农民收入、投身社会主义新农村建设的现代新型企业的典型。

2 湛江生物质电厂DCS系统特点

①该电厂2×50 MW机组分散控制系统采用北京国电智深控制技术有限公司生产的EDPF-NT分散控制系统，系统设计中融合网络、计算机、数据库以及自动化控制技术。具有良好的硬件兼容性及良好的软件扩展性。

②以网络通信技术作为基础，采用面向对象设计单元，以功能自治为基本原则，将其划分为工程师站、过程控制站、历史数据记录站、接口工作站以及操作员站。

③整个网络按照节点组成将其分为很多独立的域，通过域管理技术实现日常管理，实现各个域管理的时候，通信不会产生干扰和影响。

④利用独立小系统完成化水、除灰、生活污水处理等工作，并且还加入DCS系统的监视功能，减少常规监控设备，从而有效提升发电机组的监控水平。

⑤DEH系统与DCS系统采用完成相同的支撑软件、人机界面以及基本硬件结构，实现与DCS系统一体化、开放式的DEH系统。

⑥DCS范围内的设备工作电源设计有分区域（12个）采用独立的电源切换装置，通过电源切换装置提高DCS设备电源可靠性。

3 湛江生物质电厂DCS系统的运行情况

3.1 运行中存在的问题

3.1.1 燃烧及给料问题

该电厂由于其燃料的特殊性，在发电的过程中往往存在着燃料湿度变化不稳定的情况，所以不能按负荷计算出应该投入的燃料量的常规控制方法，而应通过对风量的计算调节给料量，并且对风速等进行精心调控，使得燃料充分燃烧，这在本质上改变常规燃煤电厂的控制方式。此外，湛江生物质电厂由于燃料运输、切割、储运等工艺存在着很大问题，不够集成化，这些问题在上料系统工作时易导致皮带周围空气粉尘浓度过高，存在较大的安全隐患。同时，上料系统还容易出现堵塞，不能确保锅炉的连续安全稳定运行。

3.1.2 FSSS系统问题

FSSS系统使锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启（投）、停（切），并能在危机工况下迅速切断进入锅炉炉膛的全部燃料（包括点火燃料），防止爆燃、爆炸等破坏性事故发生，以保证炉膛安全的保护和控制系统。包括炉膛安全系统和燃烧器控制系统。

该电厂FSSS系统原设计中存在着MFT动作关闭锅炉主蒸汽出口电动门1和2，因其机组为循环流化床机组，其本身就存在着蓄热量较大的问题，因此必须要加以改造。此外，原MFT动作跳A和B返料风机，同时有MFT硬线至ETS机柜用来MFT动作跳机，这些都不利于生物质循环流化床机组的实际运用，必须根据实际情况加以改进。

3.1.3 给水系统问题

该电厂2台机组共设计3台电动给水泵（A、B和C），其中A给泵给#1机组供水，B给泵给#2机组供水，C给泵作为A和B给泵的备用泵。由于生物质锅炉的燃烧特性，机组负荷很难在一定范围内保持较长时间的稳定，因此导致机组的给水自动很难投好。

3.2 相应的解决策略

3.2.1 燃烧及给料问题解决策略

由于生物质燃料的特殊性，不能通过常规控制方法即按负荷计算出应该投入的燃料量，经过充分的分析讨论，最后采取通过总风量来计算给料系统的8台螺旋输送机的给料量，将螺旋输送机的频率作为反馈，螺旋给料机的指令为两台输送机指令和的1.2倍。燃烧控制以及燃料给定的SAMA图如图1、图2所示。

3.2.2 FSSS改善策略

原设计中，由于机组为循环流化床机组，蓄热量较大，故取消MFT联锁关闭锅炉主蒸汽出口的电动门1、2（包含软逻辑和MFT硬接线）。而对于MFT动作跳A、B返料风机问题，则通过取消MFT保护跳A、B返料风机来解决。

3.2.3 给水系统问题解决策略

针对备用给泵的使用问题，应该做好相应的电泵控制逻辑设计，在控制备用泵的时候选择合理的控制指令。默认C备用给泵作为A给泵的备用泵，且备用泵勺管指令跟踪A电泵的勺管指令；当B给泵跳泵后，备用泵勺管指令跟踪B给泵的勺管指令。

针对给水自动问题，经过多次试验调整，针对#1机和#2机的给水自动三冲量PID控制参数进行调试，给水自动越来越稳定，#1机组采取PID变参数控制，#2机组采取PID定参数控制。

4 遗留问题及改进策略

该电厂作为世界上最大的生物质电厂，目前已运行三年多时间，机组已逐步稳定运行，但除锅炉爆管等难以解决的遗留问题之外，还有部分遗留有较大完善空间的问题可以逐步去安排解决。

遗留下来的主要问题有两方面：

①给水母管制问题。该电厂两台机组在设计中可以实现给水母管运行方式，在机组给水母管制运行时，给水泵用勺管来控制给水母管压力，用给水副路调门来控制汽包水位。逻辑里控制功能已经完善，但是两台机组一直未进行给水母管制运行，所以给水压力自动一直未能投入。

②协调问题。由于生物质燃料的特性，导致锅炉燃烧不稳定，造成锅炉主控和汽机主控未能投入自动。

针对以上存在的问题，能否解决在燃烧不稳定的情况下将锅炉主控、汽机主控以及协调投上，对热控专业而言是个技术性的挑战，但可以根据DCS历史曲线的分析，针对不同的燃烧工况进行控制参数的整定试验，并利用每年的技改机会逐步改进。

5 DCS系统在大容量生物质循环流化床机组应用的 展望

近年来，随着低碳经济的发展不断提高节能减排的要求，并且国内外对生物质能的开发利用力度不断加大，我国政府也把生物质能的综合利用提到新能源开发的重要位置，加大对生物质能开发的政策支持力度。而循环流化床机组在生物质电厂的应用日益成为主流，特别是大容量生物质电厂的建设也将成为趋势。

DCS系统在工业控制发展中，由于计算机的加入使得控制技术发生很大的变化。DCS系统具有自主性、友好性、协调性、可靠性等特点，国内多将其应用于石化、炼油、发电以及化纤等生产制造中，而其在大型生物质电厂的应用也将成为必然。

6 结 语

DCS系统在湛江生物质电厂的应用，极大程度地提升整个清洁能源领域电力生产的效率以及安全性，因此本文针对该厂DCS系统的特点以及存在的问题进行分析并提出改善策略，期望与同行进行交流与研究，实现共同进步。

参考文献：

[1] 孟祥宝.DCS系统在循环流化床锅炉控制中的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2011.

[2] 孟磊.大型循环流化床机组节能优化运行技术研究[D].北京：华北电力大学，2013.