第一节 能源的分类（表格式教学设计）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦“能源的分类”核心知识点，通过播放能源应用视频、展示图片导入，联系生活实例引发思考，借助“给能源找家”活动梳理从感性认识到科学分类（一次/二次、可再生/不可再生等）的知识脉络。 整合能源分类、历史革命、环境影响与双碳目标，以“给能源找家”分类活动、编制《节能低碳指南》等实例，培养科学思维与责任意识，助学生内化环保行动，教师易操作且落实核心素养。

一、能源的分类 （教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 教师 课题 一、能源的分类 教学 目标 物理观念 认识能量可以通过不同形式的能源进行存储和转化，为人类所利用。了解不同能源（如化石能源、核能、太阳能）其物质载体和存在形式不同。。 科学思维 能够根据产生方式（一次/二次）、再生性（可再生/不可再生）、使用情况（常规/新能源）等不同标准对能源进行分类，并理解各种分类的内在逻辑。能够分析能源利用、社会发展与环境影响三者之间的相互关系和动态变化。 科学探究 能通过查阅资料、调查分析，获取关于能源利用及其环境影响的数据与案例。能基于证据，对能源利用的利弊进行分析，并提出改进建议。 科学态度 与责任 深刻认识到能源是社会发展的支柱，能源利用方式的变革深刻影响着人类文明的进程。 树立强烈的环境保护意识，理解化石能源过度使用是导致大气污染、酸雨和温室效应等环境问题的主要原因。理解我国“碳达峰、碳中和”承诺的重大意义，并能将“节能低碳”的理念内化为个人行动准则，积极践行绿色生活方式。 教材 分析 本节是第二十章《能源与可持续发展》的起始课和基础课，具有统领全局的作用。教材内容结构清晰，层层递进：知识基础：首先介绍能源的多种分类方法，建立系统的知识框架，这是本章学习的基石。历史维度：通过回顾能源利用与人类社会发展的关系（从火的使用到工业革命再到电气化、信息化），揭示“能源革命推动社会进步”的规律。现实关照：深刻剖析能源利用（尤其是化石能源）带来的环境问题（大气污染、酸雨、温室效应），建立“发展必须与环境保护相协调”的观念。价值引领：最后落脚于国家战略（“双碳”目标）和个人责任（践行节能低碳生活），引导学生从认知走向行动。 学情分析 九年级学生学生对煤、天然气、电、太阳能等能源有丰富的感性认识。通过媒体等渠道，对雾霾、全球变暖等环境问题有一定了解。能够进行简单的分类和比较。 但对“一次能源”与“二次能源”、“可再生能源”与“新能源”等概念的内涵与外延容易混淆。难以将能源分类、能源史、环境问题、国家政策有机地联系起来，形成系统认知。 虽然认同环保理念，但将其转化为日常行为的自觉性和主动性不足。 教学重点 能源的多种分类方法及其意义。能源利用与社会发展、环境保护的辩证关系。 教学难点 理解并区分“一次能源”与“二次能源”、“可再生能源”与“不可再生能源”这两组核心概念。将“碳达峰、碳中和”等国家宏观战略与个人的“节能低碳”行为建立有意义的联系，并内化为行动自觉。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【问题情境】播放视频/展示图片：川流不息的汽车（燃油车、电动车、氢能源车）、壮观的太阳能发电场、风力发电机组。提问：这些交通工具和设施分别利用了哪种能源？我们生活中还用到哪些能源？ 观察、思考并回答。列举生活中熟悉的能源。 学习新课 一、能源的分类 （一）能源的常见分类 【议一议】你在生活中听说或利用过哪些能源?这些能源各有什么特点? 人类使用的能源种类很多，可按照不同的方法进行分类。 1．活动一：“给能源找家”：将写有各种能源名称（煤、石油、电、太阳能、风能、天然气、氢能、核能等）的卡片，让学生尝试分类并说明理由。 在分类过程中，教师可巡视观察学生的分类依据，鼓励小组间交流不同的分类思路。有的学生可能会根据能源的来源进行划分，有的则可能从能源是否可以循环利用的角度出发。当学生出现分类分歧时，教师不必急于给出标准答案，而是引导他们思考不同分类方式背后的逻辑，为后续学习“一次能源”“二次能源”等概念埋下伏笔。例如，当学生将“电”与“煤、石油”等归为不同类别时，可追问其原因，从而引出能源是否直接从自然界获取这一关键区分点。 2．讲解与梳理：在学生初步分类的基础上，引出科学的分类方法： 若按能源的产生方式来分类，能源可分为一次能源和二次能源（图20.1-1）。以天然形式存在于自然界的能源叫作一次能源，如煤炭、石油、天然气等化石能源，以及风能、水能、地热能和太阳能等。由一次能源转化而来的能源叫作二次能源，如电能、氢能、酒精、沼气等。  按产生方式：一次能源（天然存在） vs 二次能源（加工转化）。 强调：电能是二次能源。 按再生性：可再生能源 vs 不可再生能源。 辨析：核能（铀矿）是不可再生能源。 强调：可再生能源必须是一次能源。因为二次能源本来就是人类“生产”出来的。每天都在源源不断地生产，无所谓“再生”。 按使用情况：常规能源vs新能源（概念是相对的）。 常规能源一般指技术成熟、已被大规模生产和广泛使用的能源，像煤炭、石油、天然气等化石能源以及水能，它们在人类社会的能源消费结构中长期占据主导地位。而新能源则通常指在新技术基础上开发利用的非常规能源，例如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和核能等，这些能源的开发和应用还处于不断发展和推广的阶段。 随着技术的进步和社会需求的变化，新能源与常规能源的界限并非绝对固定，一些原本属于新能源的种类，在经过一段时间的发展和普及后，可能会逐渐转变为常规能源。比如在过去，核能的利用技术尚不成熟时被视为新能源，如今在部分国家和地区，核能已经成为重要的常规能源之一；反之，某些曾经是常规能源的种类，也可能因资源枯竭或环境问题等因素，其使用范围逐渐缩小，让位于更具优势的新能源。这种相对性体现了人类对能源的认识和利用是一个动态发展的过程，会随着科技水平、经济条件和环境要求的改变而不断调整。 3．巩固练习：完成分类框图（教材图20.1-1）。 （二）相关链接：可燃冰 可燃冰（图20.1-2）是天然气水合物，它是一种由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质，主要分布于深海沉积物或永久冻土中。 可燃冰含有大量的甲烷等可燃物，同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤炭、石油、天然气要多出数十倍，而且燃烧后不产生任何残渣和废气。我国东海、南海等地都有相当数量的可燃冰。 小组合作，对能源卡片进行多种方式的分类，并阐述理由。 倾听讲解，修正和完善自己的分类体系，厘清易混淆概念。 独立完成分类框图，巩固新知 学习新课 二、能源与社会发展 （一）人类利用能源的发展历程 【讲述与启发】以时间轴形式，简述人类能源利用史上的三次重大变革： 1．人工取火：开启能源利用序幕。 利用火是人类文明的开端。火的使用大大促进了人类文明发展。 2．蒸汽机与煤炭（第一次工业革命） 18世纪到19世纪，蒸汽机的发明和煤炭的大规模使用，标志着一场能源革命的发生。机器取代人力，引发了第一次工业革命。人类社会生产效率大大提高，推动了经济的高速发展。 3．内燃机与石油、发电机与电能：进入“液体能源”和电气化时代。 人类又发明了以石油为燃料的内燃机，“液体能源”促进了汽车等的生产和使用，进一步提高了人类利用能源的水平。 19世纪70年代开始，随着具有实用价值的发电机和电动机的发明，以及远距离输电技术的成熟，人类用上了清洁、便利的电能。电能的利用使人类的物质文明和精神文明进入了新的阶段。 随着社会的高速发展，能源的需求量越来越大。煤炭、石油等不可再生能源总有枯竭的一天，并且它们在使用过程中会带来一系列的环境问题。人类正在努力探索核能、氢能、太阳能等新能源的开发利用，一场新的能源革命正在酝酿。 总结规律：每一次能源革命都极大地推动了社会进步。 （二）我国的新能源建设成就 我国在新能源建设领域持续发力，不断加大政策支持与投入力度。 在太阳能利用方面，我国光伏产业规模位居全球前列，不仅实现了技术的快速迭代，降低了发电成本，还在多个地区建成了大型光伏电站，甚至将光伏与农业、治沙等相结合，探索出多元化的应用模式。 风能开发也取得显著进展，从陆上风电到海上风电，装机容量持续增长，沿海地区的海上风电场建设已形成规模化效应，技术水平和装备制造能力不断提升。 在核能领域，我国积极推进核电项目建设，自主研发的“华龙一号”等三代核电技术已实现商业化运行，安全性和经济性得到有效验证，为全球核电发展贡献了中国方案。 此外，我国在氢能、生物质能、地热能等新能源的研究与应用方面也稳步推进，通过完善产业链布局、加强技术创新和示范工程建设，逐步构建起多元化的新能源供应体系，为能源结构转型和可持续发展奠定了坚实基础。 跟随教师的讲述，理解能源利用如何塑造了人类文明的进程。 思考“能源是社会发展的支柱”这句话的深刻含义。 了解我国在新能源建设方面的成就 学习新课 二、能源与环境责任 （一）化石能源利用影响环境 化石能源在使用时可能会对环境产生影响。例如：煤炭在燃烧不充分时，会产生烟尘和一氧化碳等；有些燃料中含有杂质，燃烧时会产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体。这些都会给大气带来污染，并危害人类的身体健康。 大气污染对生态环境和农业生产会造成危害。大气中的二氧化硫和氮氧化物溶于水发生化学变化会形成酸雨，直接影响植物的正常生长；渗入土壤或进入水体又会引起土壤和水体酸化，对生物产生危害。严重的酸雨会使森林衰亡（图20.1-3）、鱼类绝迹。 大气污染还会影响天气和气候。燃烧不充分带来的烟尘颗粒物会使大气能见度降低，减少到达地面的太阳光辐射量。化石燃料燃烧量急剧增加，加上森林面积减少，会导致大气中的二氧化碳含量上升，温室效应加剧。 （二）我国对燃料的管控 我国严格管控燃料的质量和种类。例如，不允许使用未经处理的高硫煤，同时大力发展煤气、天然气等，以减少燃煤对大气的污染。我们要贯彻新发展理念，既要有效地利用能源，又要很好地控制和减少使用能源时带来的污染。 各地相关部门构建燃料质量检测体系，对市场燃料常态化抽样检查，发现不合格依法处理，从根源阻止其进入使用环节。在能源结构调整上，积极推广清洁能源，推动传统燃料清洁化改造，如要求重点用能单位安装环保设施去除污染物。同时强化公众宣传教育，提升其对能源利用和环保的认知，鼓励选用绿色能源产品，参与燃料管控和大气污染防治。 不同地区结合大气污染防治目标与能源发展规划制定实施细则。部分省市规定新建餐饮单位优先用清洁能源，禁高污染燃料；现有餐饮单位限期改造灶具，未达标将受罚。操作层面明确设备选型标准，要求满足电力负荷，鼓励装智能用电管理系统。部分地区对完成改造的餐饮单位给予财政补贴推动政策实施。监管上，多部门建立联合执法机制，监督餐饮单位燃料使用，查处违规行为并纳入企业信用档案惩戒。 这一举措能从消费终端减少污染物排放，降低城市大气污染。推广电加热设备可提高能源效率、简化操作、降低隐患，支撑餐饮行业绿色转型，推动环保健康的生产经营模式形成。 【议一议】结合身边的实例，讨论能源利用对环境的影响，并提出改进建议。 在日常生活中，小区周边的早餐摊点曾长期使用传统煤炉，燃烧时产生的黑烟不仅让周边空气弥漫着刺鼻气味，还在地面留下黑色污渍，这就是能源利用不当对环境造成直接影响的典型例子。而小区内部分家庭在冬季仍依赖高能耗的电暖气取暖，导致 electricity 消耗激增，间接增加了火电厂的污染物排放。对此，改进建议可以从多个方面入手：对于餐饮等商业经营主体，应加大清洁能源替代的宣传和扶持力度，比如为早餐摊统一配备环保型燃气灶具或电磁灶，并提供设备更换补贴；在家庭能源使用方面，推广太阳能热水器、空气能热泵等高效节能设备，同时社区可组织节能知识讲座，引导居民养成随手关灯、合理设置空调温度等低碳生活习惯。此外，相关部门还可在社区内设置智能充电桩，鼓励居民购买新能源汽车，减少燃油消耗带来的尾气污染。 【探究与反思】 1．展示证据：展示酸雨破坏森林、雾霾城市、冰川融化等图片/数据。 2．问题链引导： （1）这些问题主要与哪种能源的大量使用有关？ 化石能源） （2）它们具体导致了哪些环境问题？ 大气污染、酸雨、温室效应 （3）温室效应加剧的根源和后果是什么？ CO₂等温室气体增加→全球变暖→生态危机 3．介绍“双碳”目标：引出中国“2030碳达峰、2060碳中和”的庄严承诺。解释其含义及与能源结构优化的关系。 碳达峰指的是我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低；碳中和则是到2060年，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。这两个目标的提出，意味着我国能源结构需要从传统的以化石能源为主，向更加清洁、低碳的方向转型，比如提高风能、太阳能、水能等可再生能源的占比，减少对煤炭、石油、天然气等化石能源的依赖，从而从源头上降低碳排放，推动经济社会发展全面绿色转型。 （三）履行节能、低碳生活责任 1．“议一议”：组织全班讨论“我们能为节能低碳做什么？” 在讨论中，同学们可以结合日常生活场景，从衣食住行等多个方面展开思考。比如在出行方式上，选择步行、骑自行车或乘坐公共交通工具，减少私家车的使用频率，这样能直接降低因燃油消耗产生的碳排放；在居家生活中，养成随手关灯、关闭电器电源的习惯，使用节能灯具和家电，合理设置空调温度，避免不必要的能源浪费；饮食方面，倡导光盘行动，减少食物浪费，因为食物在生产、运输和处理过程中都会消耗能源并产生碳排放；购物时，优先选择可循环使用的环保产品，减少一次性用品的消费，如自带购物袋、水杯等，同时关注商品的环保认证，支持绿色产业发展。通过这样的讨论，让每位同学都能意识到个人行为与全球低碳目标的紧密联系，从而将节能低碳的理念转化为具体的行动自觉。 2．“指南编制”活动：各小组将讨论结果整理、归类，共同编制一份《班级节能低碳生活行为指南》。 指南内容需涵盖讨论中涉及的衣食住行各领域具体做法，明确不同场景下的行为规范，例如细化出行方式的选择建议、居家节能的操作标准、饮食消费的注意事项以及购物习惯的环保要求等。同时，要确保语言通俗易懂、条理清晰，便于同学们理解和践行，还可加入简单的图示或案例说明，增强指南的实用性和趣味性，让每位同学都能快速找到适合自己的节能低碳行动方向。 3．教师总结与号召：强调“勿以善小而不为”，每个人的微小行动，汇聚起来就是巨大的力量。鼓励学生成为绿色生活的践行者和宣传员。 教师可以分享国内外青少年参与低碳行动的典型案例，比如有的学生通过记录家庭碳足迹来优化生活习惯，有的学校开展旧物改造活动形成循环经济模式，用真实故事让学生感受到自身行动的价值。同时，布置持续性的实践任务，如每周记录“节能低碳日记”，定期在班级内交流心得与成果，形成长效监督与激励机制，引导学生将指南中的要求内化为日常行为准则，进而带动家庭成员共同参与到绿色生活中，让节能低碳的种子在更广阔的范围内生根发芽。 观看触目惊心的环境图片，产生情感共鸣。 小组讨论，分析化石能源的环境代价，理解“发展与保护”的矛盾。 了解国家战略，认识到能源转型的紧迫性和必要性。 积极发言，从衣、食、住、行、用等方面提出具体、可行的节能低碳建议。 小组合作，对建议进行梳理、美化，形成图文并茂的“指南”海报。 聆听总结，产生“从我做起，从现在做起”的强烈意愿。 课 堂 练 习 1. 2. 1．直接从自然界获得的能源叫____________能源，如_______________；由一次能源经过加工转换得到的能源叫_________能源，如_______________。 【答案】一次；煤/石油/太阳能/风能等（任举一例）；二次；电能/汽油/沼气等（任举一例）。 【详解】能源根据其来源和获取方式的不同可以分为一次能源和二次能源。直接从自然界获取，未经加工转换的能源即为一次能源，像我们日常生活中常见的煤、石油、天然气，以及清洁的太阳能、风能、水能等都属于此类。而二次能源则是在一次能源的基础上，通过一定的加工转换过程得到的，例如利用煤炭发电产生的电能，将石油提炼加工制成的汽油，还有通过生物质发酵获得的沼气等，它们通常具有更高的使用便利性和效率，在现代社会的生产和生活中发挥着不可或缺的作用。 3. 2．判断下列说法是否正确： （1） 电能是二次能源，也是一种可再生能源。 （ ） （2） 核能是不可再生能源。 （ ） 【答案】（1） 错误（电能是否为可再生能源取决于其来源，如来自火电则不可再生）； （2） 正确。 【详解】对于（1），电能的产生途径多样，其是否可再生并非绝对。若电能由煤炭、石油等不可再生能源发电而来，由于这些一次能源的储量有限且用后无法在短期内恢复，那么此时的电能便不具备可再生性；但如果电能来源于太阳能、风能、水能等可再生能源的转化，那么它则属于可再生能源。因此，不能简单地说电能就是可再生能源，该说法错误。对于（2），核能主要依靠铀等核燃料进行核反应产生能量，而铀矿等核燃料是在地球漫长的演化过程中形成的，其储量是固定的，一旦消耗殆尽，在人类可预期的时间内无法得到补充，所以核能属于不可再生能源，该说法正确。 3．从环保和可持续发展角度，简要说明为什么我们要大力发展太阳能、风能等可再生能源，减少对煤炭、石油的依赖？ 【答案】① 太阳能、风能是可再生能源，取之不尽；而煤炭、石油是不可再生能源，储量有限。② 太阳能、风能在使用过程中几乎不排放污染物和温室气体，环保；而化石燃料燃烧会产生大量污染物和CO2，导致环境问题。 【详解】从环保角度来看，太阳能、风能的利用过程避免了化石燃料燃烧时产生的二氧化硫、氮氧化物等空气污染物，能有效降低酸雨、雾霾等环境问题的发生频率，保护生态环境和人类健康。从可持续发展角度而言，可再生能源的持续供应为人类社会的长期能源需求提供了稳定保障，减少对有限化石燃料的依赖可以延缓能源危机的到来，同时降低因争夺化石能源资源引发的地缘政治冲突风险，为子孙后代留下更广阔的发展空间。此外，大力发展可再生能源产业还能推动相关技术创新和产业升级，创造新的经济增长点和就业机会，促进社会经济的可持续发展模式转型。 4． “碳达峰”是指某个地区或行业年度二氧化碳排放量达到历史最高值，然后进入持续下降的过程。为实现这一目标，我们在能源利用方面可以采取哪些措施？ 【答案】① 优化能源结构，大力发展太阳能、风能、水能等清洁能源。② 节约能源，提高能源利用效率。③ 推广电动汽车等新能源交通工具。 【详解】从能源供给侧来看，优化能源结构是实现碳达峰的核心路径之一。通过加大对太阳能光伏电站、陆上及海上风电场、水电站等清洁能源项目的投资建设力度，逐步降低煤炭、石油、天然气等化石能源在整体能源消费中的占比，从源头减少二氧化碳排放。同时，要完善清洁能源产业链条，包括提升清洁能源设备的研发制造能力、健全储能技术以解决清洁能源间歇性和波动性问题，以及构建稳定高效的智能电网系统，确保清洁能源能够安全、可靠地接入和消纳，从而保障能源供给的稳定性和可持续性。 在能源消费端，节约能源和提高能源利用效率同样至关重要。工业领域作为能源消耗的重点领域，应推广先进的节能技术和设备，对高耗能产业进行节能改造，优化生产工艺流程，降低单位产品的能耗水平。建筑领域可通过执行更严格的建筑节能标准，推广绿色建筑材料和节能家电，加强建筑保温隔热设计，减少建筑运行过程中的能源消耗。交通运输领域除了推广电动汽车等新能源交通工具外，还应优化交通运输结构，发展公共交通系统，提高物流运输效率，减少空载率，从而降低交通能耗。 此外，政策引导和市场机制的协同作用不可或缺。政府可通过制定和实施碳达峰行动方案，设立明确的能源结构调整目标和能源效率提升指标，并辅以财政补贴、税收优惠等激励政策，鼓励企业和个人积极参与能源转型。同时，健全碳排放权交易市场，通过市场化手段倒逼企业减少碳排放，推动能源利用方式向低碳化转变。加强能源领域的国际合作与交流，引进先进的节能技术和管理经验，也能为实现碳达峰目标提供有力支持。 5．如果请你向家人和邻居宣传“低碳生活”，你会重点介绍哪三条具体可行的建议？并说明这些行为如何减少二氧化碳的排放。 【答案】答案开放，合理即可。示例：① 随手关灯，使用节能家电（减少发电带来的排放）；② 绿色出行，多乘公交或骑自行车（减少燃油车尾气排放）；③ 节约用纸，双面打印（保护森林，增加碳汇）。 【详解】在日常生活中，除了上述示例提到的做法，还有许多简单易行的低碳行为。比如减少一次性用品的使用，像自带购物袋代替塑料袋，因为塑料袋的生产和处理过程会消耗能源并释放二氧化碳；选择购买本地、当季的食材，这样可以减少食材在运输过程中的碳排放，因为长途运输需要消耗大量燃油，产生尾气排放；另外，合理设置空调温度，夏季不低于26℃，冬季不高于20℃，空调温度每调高1℃（夏季）或调低1℃（冬季），都能减少一定量的能源消耗，从而降低因发电产生的二氧化碳排放。这些看似微小的行动，只要长期坚持，就能积少成多，为减少二氧化碳排放贡献力量。 板 书 设 计 一、能源的分类 一、能源的分类（多标准） 1．按产生方式 一次能源（如：煤、石油、太阳能） 二次能源（如：电能、汽油）必须是 一次能源 2．按再生性 可再生能源（如：太阳能、风能、水能） 不可再生能源（如：煤、石油、核能） 3．按使用情况 常规能源 （如：煤、石油、水能） 新能源 （如：核能、太阳能、风能） 二、能源与社会发展 能源革命 → 推动 → 社会进步（工业革命、电气化...） 三、能源与环境责任 1．问题：化石能源→ 污染、酸雨、温室效应 2．国家战略：“碳达峰、碳中和”（2030, 2060） 3．我的责任：践行节能低碳生活（编制《行为指南》） 课 堂 小 结 一、能源的分类 作业布置 1．教材本节末“实践与探索” 2．配套同步“导学案”。 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 $