17.3 能源与可持续发展 课件-------2025-2026学年沪科版（五四学制）物理九年级下学期

该初中物理课件聚焦“能源与可持续发展”，涵盖能源分类、利用效率、环境影响及清洁能源开发。以“人造太阳”EAST装置设问导入，衔接能量守恒定律与方向性，构建从理论到实际问题解决的学习支架。 其亮点在于融合中国科技案例（如东方超环、王淦昌贡献），配套《可再生能源》等视频及例题解析。通过科学态度与责任（环保意识）、科学思维（能源分类辨析）培养，帮助学生建立能量观念，教师使用可提升教学直观性与学生参与度。

第3节 能源与可持续发展 通过本章内容的学习，你将知道能量守恒定律；了解能量利用效率及能量转移和转化具有方向性； 认识到人类面临的能源危机，体会节约能源和可持续发展的重要性。 九年级下册•沪科版 （五四•学制） 崇山峻岭间奔腾的水流通过发电机把机械能转化为电能。合理地利用自然界中蕴藏的能量，是人类需要解决的重大课题。本章我们将学习能量转移和转化的规律、能源开发利用与可持续发展的关系。 第17章 能量的转移和转化 能源 导入新课 第3节 能源与可持续发展 图所示为中国制造的EAST装置（东方超环），被称为中国的“人造太阳”，科学家们正在进行这种可控核聚变技术的研究。之所以称它为“人造太阳”，是因为它的反应原理和太阳内部的反应类似。 “人造太阳”是解决人类能源危机的一条新途径吗？ 能源危机 01 常见的清洁能源 02 课堂总结 03 提升训练 04 第3节 能源与可持续发展 一、能源危机 第3节 能源与可持续发展 一、能源危机 1. 可再生能源与不可再生能源 （1）可再生能源 自然界中有些能源可以源源不断地得到补充，或能在较短周期内再生，比如 等，这些能源称为可再生能源。 风能、水能、太阳能 石油、天然气的形成 一、能源危机 （2）不可再生能源 有些能源的形成需要漫长的时间，越用越少，也不能在短期内从自然界得到补充，比如 都是古代生物的残骸通过长期的地质变迁形成的，这类能源称为不可再生能源。 一、能源危机 2. 能源危机 （1）能量的利用效率 人类活动需要不同形式的能量，不同能量的利用价值是不同的。使用能源的过程中，虽然能量的总量并未改变，但能量的利用价值却在降低。 机械在工作的时候，部件之间必然相互摩擦，摩擦产生的热量耗散在环境中，这部分能量难以再被利用。 燃料的 内能 热机能量流向示意图 一、能源危机 发电厂生产的电能通过输电线传输，输电线会发热，部分电能转化为内能，这部分内能也不能自发地转化为电能为人们所利用。 电能的传输 大量事实表明： 能量的利用效率不可能达到100%。 一、能源危机 （2）化石能源逐渐枯竭 作为人类生存和发展的重要物质基础，煤炭、石油、天然气等化石能源支撑了19世纪以来人类文明的进步和社会经济发展。然而这些能源的不可再生性和人类对其的巨大消耗，使它们正在逐渐枯竭，由此带来了与此相关的能源危机问题。 总结：发生能源危机的原因： （1）能量的利用价值却在降低； （2）化石能源逐渐枯竭。 一、能源危机 （3）应对能源危机 ①节约能源 能源是环境的一部分，节约能源本身就是对环境的保护。日常生活中，我们可以从节约用水、节约用电、减少使用一次性餐具等力所能及的小事做起，节约能源保护环境。 ②开发新能源 因为常规能源不断减少且多数不可再生，很多常规能源污染环境，而新能源取之不尽用之不竭，而且无污染。所以人类要大力开发新能源。 一、能源危机 3. 化石能源造成环境的变化与污染 化石能源的过度使用也是造成环境变化与污染的主要因素。 （1）大气污染 大量化石能源的消耗，引起温室气体排放，使大气中温室气体浓度增加、温室效应增强，导致全球气候变暖。 同时，化石能源消耗过程中还带来了大量的有害气体和烟尘排放，也是造成大气污染的重要原因。 化石能源造成的排放 一、能源危机 （2）发展清洁能源 从世界范围看，今后相当长时期内，煤炭、石油等化石能源仍将是能源供应的主体。 我国已经开始统筹化石能源开发利用与环境保护，加快建设先进生产能力，淘汰落后产能，大力推动化石能源清洁发展，保护生态环境，应对气候变化，实现节能减排。 视频欣赏——《可再生能源》 一、能源危机 视频欣赏——《世界上的能源还够人类支撑多久》 一、能源危机 【例题1】了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是（　　） A．煤炭、沼气 B．石油、潮汐能 C．风能、水能 D．柴薪、天然 C 【解析】煤炭、石油、天然气是化石能源，是远古时期动植物的遗体在漫长的地质年代中形成的，它们是来自太阳辐射的能源，但它们是不可再生能源。柴薪、沼气、风能、水能、潮汐能是可再生能源，它们也是来自太阳辐射的能源。故选C。 一、能源危机 二、常见的清洁能源 第3节 能源与可持续发展 二、常见的清洁能源 通过科技的创新，目前主要的清洁能源有： 1. 核能 核能是通过核反应使原子核发生变化时所释放的能量，通常指重核裂变或轻核聚变所释放的巨大能量。 核能、 太阳能、 地热能。 （1）核裂变及其应用 ①核裂变。20 世纪30年代，科学家们发现用中子轰击铀核，能使其分裂成几个中等质量的核，同时释放巨大的能量。原子核裂变时，不但会释放巨大的能量，还会伴随2～3个中子产生，新的中子又会使其他原子核继续裂变。 二、常见的清洁能源 能量 铀核 新原子核 新原子核 ②原子弹 如果核裂变反应不加以控制，会瞬间爆发出巨大的能量，根据这一原理，在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。 二、常见的清洁能源 广岛原子弹爆炸 ③核电站 核电站中具有可以控制核裂变反应的装置，使核能有控制地释放，从而能稳定地发电。核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能。 二、常见的清洁能源 核电站发电时的能量转化情况： 核能→内能→机械能→电能. 二、常见的清洁能源 江苏连云港田湾核电站 广东大亚湾核电站 ④核电站的防护与核废料处理 与常规的火力发电相比，核能发电不会排放出大量有害气体。但核电站使用的核燃料及产生的核废料都具有放射性，放射性材料或其释放的核辐射一旦泄漏，会严重地污染环境，所以核电站都建有多层防护外壳，核废料也要妥善地处理。 二、常见的清洁能源 （2）核聚变 ①核聚变：较轻的原子核在一定条件下能聚合成较重的原子核，同时会释放巨大的能量。20世纪50年代，世界上第一颗氢弹爆炸，其瞬间产生的巨大能量震惊世界。科学家们希望可以控制核聚变的过程，使能量持续稳定地输出。 二、常见的清洁能源 形成氦核 氘核 氚核 被释放的中子 能量 聚变过程 二、常见的清洁能源 ②氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。 氢弹爆炸产生的蘑菇云 二、常见的清洁能源 当前，世界各国正在大力开展可控核聚变的研究，让核聚变产生的能量为人类和平利用。可控核聚变之所以如此诱人，是因为核聚变的原料—氢的同位素氘广泛地存在于海水中，而且与核裂变方式相比，核聚变的污染几乎为零。 但是，目前人类距离实现可控核聚变还有很长的路要走，这是因为可控核聚变需要维持稳定的高温高压环境。 可控核聚变 二、常见的清洁能源 1964 年，我国“两弹一星”元勋、核物理学家王淦昌（1907—1998）独立地提出了用激光打靶实现核聚变的设想，是世界激光惯性约束核聚变理论和研究的创始人之一，使中国在这一领域的科研工作走在当时世界各国的前列。 王淦昌 二、常见的清洁能源 目前我国在可控核聚变领域的研究处于世界领先水平。图所示的“东方超环”，是我国自主设计、研制并拥有完全知识产权的磁约束核聚变实验装置。2023年4月，“东方超环”成功实现稳态长脉冲高约束模式等离子运行 403s。 2. 太阳能 （1）太阳 太阳是一个巨大而炙热的星球，它的主要成分是氢和氦。在太阳的中心区域不断发生着核聚变，几乎每秒就有6亿多吨氢聚变成氦，同时源源不断地释放出巨大的能量。 这些能量向广袤的宇宙辐射，虽然仅有很小的一部分到达地球，但却是地球上大部分能量的来源，深刻地影响着地球的生态。 二、常见的清洁能源 炙热的太阳 （2）太阳能发电的形式 目前，人类利用太阳能的方式主要是 。 二、常见的清洁能源 上海地铁光伏发电站 ①光伏发电 光伏发电利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能。 图是上海浦东新区地铁龙阳路基地的屋顶铺满了光伏太阳能板，蔚为壮观。 发电 ②光热发电 光热发电通过光学聚焦的方式将太阳能聚集起来，产生高温高压的蒸汽来驱动发电。 二、常见的清洁能源 敦煌首航熔盐塔式光热电站 3. 地热能 （1）地热能：地球内部的温度高达几千摄氏度，如此高的温度必然蕴藏着巨大的能量，这种来自地表下面的能量就是地热能。 （2）应用：地热能除了可直接用于发电，发电后的热排水还可实现供暖、种植、养殖、旅游等综合利用，是清洁的零碳能源。 二、常见的清洁能源 储量巨大且绿色无污染的地热能，将是极富潜力的未来能源。我国地热资源分布广泛，西藏地区具有丰富的地热资源。西藏羊八井地热电厂，是世界上首座利用地热浅层热储进行工业性发电的电厂，被誉为“世界屋脊”上的一颗明珠。 二、常见的清洁能源 西藏地区丰富的地热资源 能源是社会发展的基础和动力源泉。全球能源危机是当前人类面临的重大挑战，需要采取节能减排、能源转型、开发新能源等一系列措施综合应对。 二、常见的清洁能源 加强全球合作，也是解决能源危机的关键，全人类需要共同努力，为实现可持续能源发展贡献智慧和力量。 视频欣赏——《新疆的清洁能源》 二、常见的清洁能源 【例题2】如图是核电站发电的原理图。核电站发电时的能量转化情况是（　　） A．核能→内能→机械能→电能 B．核能→化学能→机械能→电能 C．核能→内能→化学能→电能 D．核能→机械能→化学能→电能 A 二、常见的清洁能源 【解析】核电站的核心是核反应堆，它以铀为燃粒，在裂变过程中释放出核能，再通过热交换器变为高温高压的蒸汽，然后利用蒸汽去驱动蒸汽轮机，蒸汽轮机的旋转带动发电机发电。根据核电站的发电过程可知，核能发电的能量传递和转化过程是核能 水和蒸汽的内能 发电机转子的机械能 电能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 二、常见的清洁能源 【例题3】如图甲所示的某路灯，白天光伏电池对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，图乙是这一过程中的能量转化图（图中a、b、c分别表示某种形式的能量），下列判断正确的是（　　） A．a是电能，b是电能，c是光能 B．a是内能，b是机械能，c是光能 C．a是机械能，b是内能，c是光能 D．a是内能，b是光能，c是电能 A 二、常见的清洁能源 【解析】太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能→电能→化学能→电能→光能，所以a是电能，b是电能，c是光能。故选A。 三、课堂总结 第3节 能源与可持续发展 课堂总结 清洁能源 ①可再生能源：自然界中有些能源可以源源不断 地得到补充，或能在较短周期内再生。 ②不可再生能源：能源的形成需要漫长的时间， 越用越少，也不能在短期内从自然界得到补充。 ③发生能源危机的原因：能量的利用价值却在降低； 化石能源逐渐枯竭。 ④化石能源造成环境的变化与污染。 原子核发生变化时所释放的能量。 ①核能 核能的应用：核电站。 ②太阳能：发电形式为光伏发电和光热发电。 ③地热能：来自地表下面的能量，可直接用于发电。 能源危机 能源的开发与利用 释放方式：重核裂变或轻核聚变。 39 四、提升训练 第3节 能源与可持续发展 四、提升训练 【解析】天然气、核能、石油短时间内不可以从自然界重新获得，属于不可再生能源；地热能短时间内可以从自然界重新获取，是可再生能源。 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C. 1. 以下属于可再生能源的是（　　） A．天然气 B．核能 C．地热能 D．石油 C 四、提升训练 2. 下列能源均为可再生能源的是（　　） A．核能　　天然气 B．煤　　地热能 C．风能　　太阳能 D．氢能　　石油 C 【解析】煤、石油、天然气都属于化石能源，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；核能也不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；地热能、风能、太阳能、氢能是可再生能源，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C. 四、提升训练 3. 如图是“风能——太阳能”路灯示意图，下列说法正确的是（　　） A．风力发电机利用了电磁感应原理 B．太阳能来自太阳内部的核裂变 C．给蓄电池充电时化学能转化为电能 D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的 A 四、提升训练 【解析】A．发电机的工作原理是闭合回路的一部分导体切割磁感线产生感应电流，即电磁感应原理，故A正确； B．太阳能是来自太阳内部的核聚变反应。太阳内部的氢原子核在高温和高压的条件下发生核聚变反应，生成氦原子核，并释放出巨大的能量，故B错误； C．给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，消耗电能，电能转化为化学能，故C错误； D．半导体材料具有导电性能介于导体和绝缘体之间的特性，这使得它们在电子器件中有着广泛的应用。集成电路中的主要元件，如二极管和三极管，都是利用半导体材料制作的，故D错误。 故选A. 四、提升训练 4．核能是一种_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。我国在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有完全自主知识产权的“华龙一号”核电站是通过_________ （选填“核裂变”或“核聚变”）发电；中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”是通过_______（选填“核裂变”或“核聚变”）释放巨大的能量。 核聚变 不可再生 核裂变 【解析】核能一旦消耗就很难再生的能源，故属于不可再生能源。 核电站可以通过获取核能，来缓解能源危机。它的原理是通过核裂变来获得核能进行的。目前核聚变技术尚不成熟。 “东方超环”的反应原理与太阳类似，即通过轻核聚变释放巨大的核能。 四、提升训练 5. 有关“能源与可持续发展”的说法中正确的是（ ） A．能量是守恒的，故不会有能源危机 B．因水能清洁、安全，因此修建水电站利用水能发电，有百利而无一害 C．风能、水能、太阳能、核能都可在自然界源源不断地得到，它们都是可再生能源 D．能量的转移与转化具有方向性，比如损耗掉的内能不能收集起来再利用，因此要节约能源 D 四、提升训练 【解析】A．能量在使用中发生转化和转移，总量是不会变化的，但具有方向性。能源不是取之不尽用之不竭的，也会发生危机，故A错误； B．修筑拦河坝建造水电站也会对沿河的水域环境造成影响，给河流通航造成影响等，因此不利影响也是存在的，故B错误； C．风能、水能、太阳能都可以在自然界源源不断地得到，它们是可再生能源，但核能是不可再生能源，故C错误； D．能量的转移与转化具有方向性，如：消耗的内能不能收集起来再利用。因此要节约能源，故D正确。故选D. 四、提升训练 6. 如图所示是在高速路有安全隐患的路段安装的爆闪警示灯。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是一种不可再生能源 B．太阳能电池板可以将光能转化为电能 C．地热能和太阳能一样，来源于太阳能 D．太阳能电池板可把光能100%转化为电能 【解析】A．太阳能可从自然界源源不断获得，是可再生能源，故A错误； B．太阳能电池板可以将光能转化为电能，供用电器使用，故B正确； C．地热能来自地球内部的熔岩，不是来自太阳，故C错误； D．太阳能电池板发电机工作时会有能量损耗，不可以把太阳能100%转化为电能，故D错误。故选B. B Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $