第1节 能源利用的现状和面临的挑战（培优教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件围绕能源利用的现状与挑战，系统讲解能源的分类（不可再生/可再生、一次/二次能源）、人类利用能源的历程及面临的挑战。通过“生产生活中能量由哪些能源提供”的问题导入，衔接已学能量形式，以表格归纳历程、分类整理等学习支架，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于紧扣物理观念中的能量观念，通过分类归纳、实例分析发展科学思维，结合家庭能源调查、燃煤清洁技术等案例强化科学态度与责任。采用情境导入、问题驱动及分层练习，既助学生联系生活理解知识，又为教师提供清晰教学框架，提升教学效率。

九年级全一册•人教版 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 第二十二章 能源与可持续发展 能源是人类文明进步的基础和动力，能源问题和我们每个人都息息相关。在本章的学习中，我们将从自己的家庭入手，调查能源使用情况，有针对性地制订优化能源使用的方案。 从身边的事做起，每个人都可以为全社会实现可持续发展作出贡献。快来试试吧！ 在前面的学习中，我们已经认识了各种形式的能量。 生产和生活中利用的这些能量，是通过哪些能源提供的？ 导入新课 学习目标 物理观念 了解人类利用能源的历程，列举常见的不可再生能源和可再生能源。了解人类能源利用面临的挑战，进一步强化能量观念。 科学思维 收集各种形式能源的资料，并结合能源特点进行分类整理、归纳总结，发展科学思维能力。 科学探究 观察与感悟各种能量与生产生活的联系，发展观察能力。会通过多种方式收集信息，发展获取证据的能力。 科学态度 与责任 了解我国和世界的能源状况，增强保护环境、节约能源的意识，具有在力所能及的范围内为人类可持续发展作贡献的意识。 教学重点 知道常见的不可再生能源和可再生能源。 教学难点 知道常见的不可再生能源和可再生能源。 重点难点 1. 人类利用能源的历程 2. 能源利用面临的挑战 3. 燃煤发电的清洁技术 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 学习内容 一、人类利用能源的历程 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 一、人类利用能源的历程 （1）常见的能量：物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。如机械能、内能、化学能、电能、核能等。 （2）能源：能够提供能量的物质资源叫作能源。生产和生活中利用的各种能量，是通过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。 1. 能量与能源 一、人类利用能源的历程 2. 常见的能源 （1）化石能源 ①化石能源：我们使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。 一、人类利用能源的历程 ②煤的形成示意图 煤的形成 一、人类利用能源的历程 ③石油、天然气的形成 一、人类利用能源的历程 ④化石能源是世界的主要能源 使用化石能源的交通工具：货车、轮船、飞机、汽油机、柴油机等。 一、人类利用能源的历程 （2）生物质能 由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体物质发生化学变化时释放的能量。例如，食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。 一、人类利用能源的历程 （3）太阳能 由太阳辐射提供的能量。 一、人类利用能源的历程 （4）水能、风能 由自然界中的流水和风提供的能量。 一、人类利用能源的历程 （5）地热能 由地球内部提供的一种内能。 新西兰陶波菲尔德地热发电站 一、人类利用能源的历程 （6）电能 电能是我们经常使用的能源。它通常是由其他能源转化而来的，最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能量，为人类所用。 电能便于输送和转化 一、人类利用能源的历程 3. 人类利用能源的历程 能源利 用历程 代表事件 能源利用简介 意义 能量 转化 火的利用 钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源. 蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力。化石能源是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会. 第一次能源 革命的标志， 第一次使人支配了一种自然力 第二次能源革命的标志，引发了世界性工业革命 化学能→内能 化学能→内能→机械能 蒸汽机的应用 钻木取火 化石能源的利用 一、人类利用能源的历程 能源利用 历程 代表事件 能源利用简介 意义 能量 转化 电能的 利用 19世纪以来，电磁感应现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能最终通过用电器转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，为人类所用. 电能的利用是人类进人现代文明社会的标志 机械能→电能 电能支撑的城市 一、人类利用能源的历程 （1）不可再生能源 化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，所以这类能源叫作不可再生能源。 （2）可再生能源 水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能源。 　4. 不可再生能源与可再生能源 一、人类利用能源的历程 （1）一次能源 可再生能源与不可再生能源都是可以直接从自然界获得的能源，我们称这样的能源为一次能源。 例如，煤，石油，天然气，地热能，核能等。 　5. 一次能源与二次能源 一、人类利用能源的历程 （2）二次能源 ①无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源。 ②常见的二次能源：电能，因为电能是消耗一次能源得到的。 风能发电 风能 水能 水力发电 电能 一、人类利用能源的历程 其他常见的二次能源：汽油、柴油、酒精等。 汽油 货车使用的柴油 酒精 一、人类利用能源的历程 【例题1】煤、石油、天然气是埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，叫做________能源。化石能源、风能、水能、太阳能、地热能以及核能可以直接从自然界获取，叫做______能源；电能需消耗一次能源才能得到，叫做______能源。 二次 一次 化石 【解析】煤、石油、天然气是埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，叫做化石能源；使用之后在短时间内无法得到补充，所以也属于不可再生能源。 自然界存在的、可以直接使用的能源，叫做一次能源。从一次能源经过加工转换而来的能源，叫做二次能源。 化石能源、风能、水能、太阳能、地热能以及核能可以直接从自然界获取，叫做一次能源；电能需消耗一次能源才能得到，叫做一次能源。 二、能源利用面临的挑战 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 二、能源利用面临的挑战 想想议议 1. 能源的利用 （1）能量转化和转移过程是有方向性的 汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地用来驱动汽车。 同样，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。 结论：涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。 我们已经知道能量是守恒的，为什么还要节约能源呢？ 二、能源利用面临的挑战 （2）能源的利用是有限的 人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。因此，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。 二、能源利用面临的挑战 （1）人类能源消耗量急剧增长 由于世界人口的增加和经济的不断发展，能源的消耗量持续增长。特别是近几十年来，能源消耗量的增长速度明显加快。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2007年达到160亿吨，2022年达到 205亿吨。如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。 2. 能源危机 二、能源利用面临的挑战 （2）能源使用对环境会造成影响 例如，由于现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。 此外，煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。 开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。 二、能源利用面临的挑战 【例题2】如图分别是某一年中国与世界能源消耗结构图，从图和所学的知识可知（ ） A．在这一年中国水电消耗的比例比世界的大 B．世界消耗的能源以化石能源为主 C．因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源 D．多烧煤少用天然气符合建设生态文明城市的要求 B 世界能源消耗 中国能源消耗 【解析】A．在这一年中国水电消耗的比例为5.9%，比世界的（6.4%）小；该选项错误。 B．世界消耗的能源以化石能源为主；该选项正确。 C．煤炭是一次能源，所以该选项错误。 D．多烧煤少用天然气，污染严重，不符合建设生态文明城市的要求，该选项错误。故选B。 二、电磁波的传播 世界能源消耗 中国能源消耗 三、燃煤发电的清洁技术 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 三、燃煤发电的清洁技术 1. 煤发电的原理 我国火力发电的燃料主要是煤。煤发电的原理是：用煤燃烧产生的热量加热水，使之变成高温高压的水蒸气，然后推动汽轮发电机组发电。在现代化的发电厂中，会对水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率。 2. 燃煤发电的清洁技术 为了降低污染，煤在燃烧前会经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，发电厂会对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放。 三、燃煤发电的清洁技术 3. 碳捕集技术 此外，碳捕集技术正在快速发展。碳捕集技术能够将烟气中的二氧化碳大规模收集起来，制成纯度为99.5%的工业级合格液态二氧化碳产品，对实现“碳达峰碳中和”目标具有重要意义。2021年1月，我国建成了燃煤电厂每年15万吨燃烧后二氧化碳捕集示范工程。另一个年产150万吨的燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集项目也正在加紧建设。 四、课堂总结 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 四、课堂总结 能源利用的现状和面临的挑战 能源 分类 ①钻木取火：开启了以柴薪作为主要能源的时代。 ②蒸汽机的发明：是人类利用能量的新里程碑。 ③化石能源：煤、石油和天然气。 ④电能：便于输送和转化。 ①不可再生能源：不能在短期内从自然界得到补充的能源。 ②可再生能源：可以在短期内从自然界得到补充的能源。 ③一次能源：可以直接从自然界获得的能源。例如可再生能源与不可再生能源都是一次能源。 ④二次能源：通过消耗一次能源才能得到。例如电能。 ①涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。 ②所能利用的能源是有限的。 ③能源危机与能源污染。 能源 利用 能源利用 的历程 五、练习与应用 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 【解析】人们利用水和风的运动提供的能量来发电，将水和风的机械能转化为电能；人们利用太阳能加热水，将太阳能转化为水的内能。 五、练习与应用 1. 柴薪、煤、石油、天然气通过燃烧可以提供能量。请你再列举两种人们利用能源的实例。 五、练习与应用 2. 以下列出了各种形式的能源：柴薪、煤、石油、天然气，风能、水能、电能、太阳能、地热能。在这些能源中，哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？请填在以下表格中。 煤、石油、天然气 柴薪、煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能 电能 【解析】蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑，人类从此逐步以机械动力代替人力和畜力，主要能源由柴薪转向煤炭。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。现代社会离不开各种各样的用电器，这些用电器可以很方便地将电能转化为人类所需要的其他各种形式的能量，并且电能便于输送和转化。 五、练习与应用 3. 蒸汽机的发明对人类利用能源有什么意义？电能的广泛使用对人类利用能源有什么意义？ 五、练习与应用 【解析】人类是在能量的转化或转移的过程中利用能量的，而涉及热现象的能量转化和转移具有方向性，有些能量可以利用，有些则不能。因此，能源的利用是有条件的，可利用的能源是有限的。 4. 能源的使用，不过是一种形式的能转化为另一种形式的能而已。自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消失。既然如此，那为什么还要节约能源呢？ 五、练习与应用 5. 某同学有个困惑：电能是可再生能源还是不可再生能源？他查了好几本书也没查到答案，请你告诉他怎么看待这个问题。 【解析】可再生能源、不可再生能源实际上是针对一次能源的进一步分类，而电能属于二次能源，故谈不上可再生、不可再生。 五、练习与应用 6. 我们经常听说“节能减排”，什么是“减排”？为什么要“减排”？“减排”为什么是和“节能”连在一起的？ 【解析】减排主要是指减少常规污染物和温室气体的排放。减排是保护环境、促进可持续发展的重要举措。节能则是减少从能源生产到消费各个环节的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。一般地讲，节能和减排常连在一起是因为:一方面，它们目标一致，都是为了解决资源短缺和环境恶化问题;另一方面，它们之间相互促进，节能可以直接或间接带来减排效果，而减排措施也可能推动节能工作。但减排不一定节能，所以减排项目必须加强节能技术的应用，以避免因片面追求减排效果而造成的能耗激增，要注重社会效益和环境效益均衡。 六、课堂练习 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 【解析】ACD．太阳能、风能、水能可以从自然界里源源不断地得到补充，属于可再生能源，故ACD不符合题意； B．石油是经过漫长的地质年代形成的，在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再生能源，故B符合题意。故选B。 六、课堂练习 1．我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视能源的开发利用，具有重大意义。下列能源属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．石油 C．风能 D．水能 B 【解析】ABC．煤、石油、天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故ABC不符合题意； D．风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故D符合题意。故选D。 六、课堂练习 2．可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．石油 C．天然气 D．风能 D 六、课堂练习 3．能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。关于能源的开发和利用，下列说法不正确的是（　　） A．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的 B．太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔 C．核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径 D．煤是不可再生能源，而且以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染 C 【解析】A.能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，故A正确，不符合题意； B.太阳能是一次能源，是一种新型的无污染的能源，太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的污染小，前景广阔，故B正确，不符合题意； C.核能是不可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径，故C错误，符合题意； D.煤不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，以煤为主要燃料的火力发电容易造成环境污染，故D正确，不符合题意。 故选C。 六、课堂练习 六、课堂练习 4．图为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源消耗的情况（　　） A．显著增长 B．平稳增长 C．稳中有降 D．显著减少 A 【解析】根据图像看出，自1950年以来，人类能源消耗的情况逐年上升，增长幅度也是显著的。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 六、课堂练习 5．2024年2月初春运期间，湖南省由于暴雪天气的影响，高铁停运，乘客无法下车，为了能让坐高铁的乘客正常出行，铁路部门用绿皮火车头带动高铁正常运行，这引起了人们的好奇和思考。下列说法中正确的是（　　） B A．绿皮火车的动力源是内燃机，其在压缩冲程中，内能转化为机械能 B．高铁是靠电力驱动，电能属于二次能源 C．内燃机的燃料属于可再生能源 D．一般情况下内燃机的效率高于电动机的效率 【解析】A．绿皮火车的动力源是内燃机，其在做功冲程中，内能转化为机械能，故A错误； B．高铁是靠电力驱动，电能都是通过其他形式的能转化而来的，是二次能源，故B正确； C．内燃机工作过程中燃烧的柴油、汽油、天然气都属于不可再生能源，故C错误； D．热机在工作过程中损失的能量较多，效率很低，一般情况下内燃机的效率低于电动机的效率，故D错误。 故选B。 六、课堂练习 六、课堂练习 6．汽车给人们带来诸多方便，但也造成了一些负面影响，如能源消耗、尾气污染、噪声污染、交通拥堵．请你从可持续发展的角度，就如何减小汽车的负面影响，提出一条合理化建议：__________。 尽量骑自行车、步行、乘公交车出行；尽量购买小排量汽车 【解析】减小汽车的负面影响，我们可以从低碳环保的角度来分析，如尽量骑自行车、步行、乘公交车出行；尽量购买小排量汽车等均可。 $