第1节 能源利用的现状和面临的挑战（表格式教学设计）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦能源分类及利用挑战，通过提问“生产生活中能量由哪些能源提供”，联系学生已学的能量守恒定律，梳理能源与能量的关系，搭建前后知识的学习支架。 特色在于融合物理观念（强化能量观念，如能量转化方向性）、科学思维（引导分类整理能源，如例题1区分一次/二次能源）、科学态度与责任（结合能源消耗数据及例题2分析能源结构，增强环保意识），以生活实例驱动教学，提升学生分析能力，助力教师高效落实重难点。

第1节 能源利用的现状和面临的挑战（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 教学 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。 教材 分析 本节主要包括人类利用能源的历程和能源利用面临的挑战两部分内容。能源是人类生活、社会发展的重要物质基础，能源问题是当今世界的热点问题。近几十年来能源消耗量迅速增长，如果长期大规模开采，化石能源将会消耗殆尽。 教学中，建议教师充分联系生产生活实际，多列举能量转化与能源供给的实例并进行分析，让学生了解能源与人类生存和发展的关系。 学情分析 学生已经学习过能量守恒定律，会认识到自然界的能量并不会凭空消失，而是可以从一个物体转移到其他物体，或从一种形式转化为其他形式，学生可能会认为能量守恒与能源有限是互相矛盾的。因此，教学中通过讲解热传递、摩擦生热等不可逆的热力学过程，能量转化和转移的方向性，让学生体会能量的利用是有条件的。 教学重点 能源及其分类。 教学难点 涉及热现象的能量转移和转化具有方向性。 教学器材 多媒体ppt。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【问题】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？ 思考问题，进入情景。 学习新课 一、人类利用能源的历程 【由学生回忆能量的概念，教师进行总结】 1. 能量与能源 （1）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。常见的能量：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做能源。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。 2. 常见的能源 【由学生回忆能源的种类，教师进行总结】 （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。化石能源是当今世界的主要能源。 （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。 （3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。 （4）水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。 （5）地热能：由地球内部提供的一种内能。 （6）电能：由其他形式的能转化而来的供各种用电器使用的能量。 想一想，为什么我们要使用电能，不直接使用石化能源呢？ ①电能便于输送。 ②电能便于转化：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化学能光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。 3. 人类利用能源的历程 （1）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。 柴薪燃烧时的能量转化：化学能转化为内能。 （2）化石能源的利用 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，直接导致了第二次能源革命。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。 蒸汽机工作时的能量转化：内能转化为机械能。 （3）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。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。电能是由其他形式的能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，为人类所用。 发电机的能量转化：机械能转化为电能。 4. 不可再生能源与可再生能源 （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。 5. 一次能源和二次能源 （1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源称为一次能源。 化石能源（煤、石油、天然气）都是一次能源，其他常见的一些能源：风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。 （2）二次能源：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。 常见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。 【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。 【答案】化石，一次，二次。 【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。 回忆学过的能量的概念及各种不同形式的能量，知道能源的概念。 回忆思考能源的种类并回答。 阅读课本第189～190页，了解人类利用能源的历程。 从能源利用的形式、意义到能量转化等方面回答。 知道一次能源和二次能源，并且能区分。 按照不同方式对能源进行分类。 做例题1，会区分不同形式的能源。 学习新课 二、能源利用面临的挑战 【提问】我们已经知道能量是守恒的，为什么还要节约能源呢？ 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。 （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。 2. 能源危机 （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。 【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（ B ） 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 【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。 思考问题。阅读课本第191—192页，回答问题。知道能量转化和转移过程是有方向性的。 知道什么是能源危机，为什么会发生能源危机。 举例说明能源的利用对环境会造成影响。 做例题2，了解中国与世界能源消耗结构情况。 课 堂 练 习 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 【答案】B 【详解】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。 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 【答案】D 【详解】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。 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 【答案】C 【详解】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。 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 【答案】 A。 【详解】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。 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（　　） 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 【答案】B。 【详解】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。 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：__________。 【答案】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。 板 书 设 计 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 一、能源：能够提供能量的物质资源叫做能源。 二、人类利用能源的历程 （1）钻木取火：开启了以柴薪作为主要能源的时代。 （2）蒸汽机：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。 三、能源分类 （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的能源。例如电能。 四、能源利用 （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。 课 堂 小 结 第1节 能源利用的现状和面临的挑战 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $