第二十二章《能源与可持续发展》第一节《能源利用的现状和面临的挑战》 讲义 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

本讲义围绕能源利用的现状与挑战，系统梳理能源的分类（可再生与不可再生）、利用现状（化石能源主导）、核心挑战（资源枯竭、环境影响、效率问题）及应对思路（节能、开发新能源等），构建“认识能源-分析问题-解决问题”的递进式学习支架。 资料通过思维导图助力知识结构化，方法技巧（如分类判断口诀、挑战与方案匹配）培养科学思维，结合生活实例（如新能源汽车、节能建议）强化科学态度与责任。课中便于教师突出重难点，课后通过分层训练帮助学生查漏补缺，提升能量观念与环保意识。

22.1《能源利用的现状和面临的挑战》 目录 【学习目标】 【思维导图】 【知识梳理】 知识点 1：能源的分类与利用现状 知识点 2：能源利用面临的核心挑战 知识点 3：应对能源挑战的初步思路 【方法技巧】 方法技巧 1 能源分类的快速判断技巧 方法技巧 2 能源挑战与解决方案的匹配技巧 【巩固训练】 【学习目标】 分类 具体要求 核心概念 1. 理解能源的定义，掌握可再生能源与不可再生能源的分类标准； 2. 了解当前全球及我国能源利用的主要构成，知道化石能源的主导地位； 3. 明确能源利用面临的两大核心挑战：资源枯竭与环境影响； 4. 初步认识应对能源挑战的方向，建立可持续发展的能源观念。 能力素养 1. 能根据能源的再生性对常见能源进行分类，结合实例说明不同能源的应用场景； 2. 能分析化石能源枯竭的必然性和环境危害的具体表现，培养科学推理能力； 3. 能结合生活实际，提出简单的节能建议，增强环保意识和社会责任感。 【重点难点】 重点： 1.可再生能源与不可再生能源的分类及实例； 2.能源利用面临的核心挑战：化石能源枯竭、环境污染与生态破坏； 3.能源可持续发展的初步方向。 难点： 1.理解化石能源的不可再生性及其枯竭的时间尺度； 2.分析能源利用与环境影响之间的关联，建立 “能源 - 环境” 的整体认知； 3.结合能量守恒定律，理解能源利用效率的重要性。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点 1：能源的分类与利用现状 1.能源的定义与分类 定义：能为人类提供能量的物质资源称为能源，是人类生产生活的重要基础。 核心分类：按再生能力分为可再生能源和不可再生能源。 不可再生能源：经人类开发利用后，在短期内不能再生的能源，核心是化石能源（煤炭、石油、天然气）和核能。 可再生能源：可以在自然界中持续再生、循环利用的能源，包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等。 2.全球能源利用现状 主导格局：目前全球能源消费仍以化石能源为主，占总能耗的 80% 以上，我国化石能源占比约 70%。 结构趋势：可再生能源（如太阳能光伏发电、风力发电）占比逐步提升，但短期内难以替代化石能源。 我国特色：煤炭在我国能源结构中占比最高，同时是全球可再生能源装机容量最大的国家。 3.典型能源的应用场景 化石能源：用于火力发电、工业生产、交通运输、居民供暖等，是当前最主要的能源来源。 可再生能源：太阳能用于家庭供电、路灯照明；风能用于大型风电场发电；水能用于水电站发电（如三峡水电站）。 典例 1 下列能源中，属于可再生能源的是（　　） A．煤炭 B．石油 C．太阳能 D．天然气 答案：C 详解：煤炭、石油、天然气均为化石能源，属于不可再生能源；太阳能可持续再生，属于可再生能源。故选 C。 典例 2 当前我国能源利用的主要特点是（　　） A．以可再生能源为主 B．煤炭占比最高 C．完全依赖化石能源 D．核能占比最大 答案：B 详解：我国能源结构以化石能源为主，其中煤炭占比最高，可再生能源占比逐步提升但未成为主导，核能占比极低。故选 B。 变式 1 按再生能力划分，核能属于______（选填 “可再生” 或 “不可再生”）能源，水能属于______能源。 答案：不可再生；可再生 详解：核能依赖核燃料（如铀），消耗后无法短期内再生；水能来自自然界的水循环，可持续利用。 变式 2 下列能源中，不属于化石能源的是（　　） A．天然气 B．煤炭 C．生物质能 D．石油 答案：C 详解：化石能源是古代生物经过漫长地质年代形成的，包括煤炭、石油、天然气；生物质能是当前生物产生的能量，不属于化石能源。故选 C。 知识点 2：能源利用面临的核心挑战 1.资源枯竭挑战 化石能源的不可再生性：化石能源的形成需要数百万年，人类的开采速度远超过其形成速度，储量日益减少。 枯竭时间预估：按当前开采速度，煤炭仅能维持约 100 年，石油和天然气仅能维持数十年。 供需矛盾：全球能源需求持续增长，尤其是发展中国家的工业化进程，加剧了化石能源的供需紧张。 2.环境影响挑战 大气污染：化石能源燃烧会排放二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物，导致酸雨、雾霾等环境问题。 温室效应：燃烧产生的二氧化碳等温室气体，导致全球气候变暖、冰川融化、海平面上升。 生态破坏：化石能源开采（如煤炭开采、石油钻井）会破坏地表植被、引发水土流失、影响生物多样性。 3.能源效率挑战 转化效率偏低：化石能源在发电、供暖等过程中，能量损耗较大，如火力发电的能源转化效率仅约 40%。 浪费现象普遍：生产生活中存在过度用电、用油等浪费行为，进一步加剧能源紧张。 典例 3 下列不属于能源利用带来的环境问题的是（　　） A．酸雨 B．雾霾 C．全球变暖 D．地震 答案：D 详解：酸雨、雾霾源于化石能源燃烧排放的污染物，全球变暖源于温室气体排放，均与能源利用相关；地震是地质活动引发的，与能源利用无关。故选 D。 典例 4 能源利用面临的核心资源挑战是（　　） A．可再生能源过剩 B．化石能源枯竭 C．核能技术不成熟 D．太阳能分布不均 答案：B 详解：当前能源结构以化石能源为主，其不可再生性导致的枯竭问题是最核心的资源挑战；A、C 不符合现状，D 是可再生能源的利用局限，并非核心资源挑战。故选 B。 变式 1 化石能源燃烧排放的______是导致全球气候变暖的主要原因，排放的______会形成酸雨。 答案：二氧化碳；二氧化硫（或氮氧化物） 详解：二氧化碳是主要温室气体，二氧化硫、氮氧化物与雨水结合形成酸性降水，即酸雨。 变式 2 关于能源利用的挑战，下列说法正确的是（　　） A．化石能源可以快速再生，无需担心枯竭 B．能源利用对环境的影响仅体现在大气污染 C．提高能源转化效率能缓解能源紧张问题 D．可再生能源完全没有环境影响 答案：C 详解：A．化石能源不可再生，枯竭是必然趋势，故 A 错误；B．能源利用还会导致生态破坏等环境问题，故 B 错误；C．提高效率可减少能源浪费，缓解紧张，故 C 正确；D．可再生能源也可能有轻微环境影响（如风电影响鸟类），故 D 错误。故选 C。 知识点 3：应对能源挑战的初步思路 1.节约能源，提高利用效率 工业领域：改进生产工艺，采用节能设备，减少能源损耗。 生活领域：使用节能电器（如 LED 灯、变频空调），养成随手关灯、节约用水的习惯。 交通领域：推广新能源汽车，优化交通路线，减少燃油消耗。 2.开发新能源，优化能源结构 规模化利用可再生能源：扩大太阳能、风能、水能的装机容量，建设大型风电场、光伏电站。 安全发展核能：核能能量密度高、污染小，是化石能源的重要替代方向。 探索新型能源：如氢能、地热能等，丰富能源供给形式。 3.加强环保治理，减少污染排放 推广清洁燃烧技术：降低化石能源燃烧的污染物排放。 发展碳捕捉与封存技术：减少二氧化碳等温室气体的排放。 完善环保法规：通过政策引导企业和个人减少能源消耗带来的环境影响。 4.树立可持续发展的能源观念 认识能源的有限性和环境的脆弱性，建立 “节约优先、绿色低碳” 的能源意识。 理解能源利用与可持续发展的关系，主动参与节能降耗行动。 典例 5 下列措施中，不能应对能源挑战的是（　　） A．大量开采化石能源 B．推广太阳能热水器 C．使用节能灯泡 D．发展电动汽车 答案：A 详解：大量开采化石能源会加速资源枯竭，加剧环境问题，不能应对能源挑战；B、C、D 分别属于开发新能源和节约能源的措施，可应对挑战。故选 A。 典例 6 为缓解能源紧张和环境问题，下列做法合理的是（　　） A．关闭所有火力发电厂 B．拒绝使用一切化石能源 C．随手关灯，节约用电 D．禁止开发可再生能源 答案：C 详解：A、B 过于绝对，当前仍需依赖火力发电和化石能源；C 是生活中简单有效的节能措施；D 与应对挑战的方向相反。故选 C。 变式 1 应对化石能源枯竭的根本途径是______和______，同时要提高能源利用效率。 答案：开发新能源；优化能源结构 详解：化石能源不可再生，仅靠节约无法从根本上解决枯竭问题，需通过开发新能源、调整能源结构实现长期可持续。 变式 2 关于应对能源挑战的措施，下列说法正确的是（　　） A．提高能源效率只能在工业领域实现 B．可再生能源是未来能源的唯一选择 C．节能是应对能源挑战的基础措施 D．核能完全没有安全风险 答案：C 详解：A．节能可在工业、生活、交通等多个领域实现，故 A 错误；B．未来能源是多种能源协同发展，并非唯一选择，故 B 错误；C．节能能直接减少能源消耗，是基础措施，故 C 正确；D．核能存在一定安全风险，需安全规范发展，故 D 错误。故选 C。 【方法技巧】 方法技巧 1 能源分类的快速判断技巧 1.关键词对应法： 看到 “煤炭、石油、天然气、核能”→不可再生能源； 看到 “太阳能、风能、水能、生物质能、地热能”→可再生能源； 核心判断标准：是否能在 “短期内（人类历史尺度）再生”。 2.记忆口诀：“化石核能不可再生，太阳风水永续可用”，快速区分两类能源。 方法技巧 2 能源挑战与解决方案的匹配技巧 1.对应匹配原则： 资源枯竭挑战→解决方案：开发新能源、优化能源结构； 环境影响挑战→解决方案：推广清洁能源、加强环保治理； 效率偏低挑战→解决方案：改进技术、节约能源。 2.实例匹配模板： 雾霾问题→减少化石能源燃烧、推广清洁技术； 石油短缺→发展电动汽车、开发太阳能； 用电浪费→使用节能电器、养成节能习惯。 【巩固训练】 1.下列能源中，属于不可再生能源的是（　　） A．风能 B．煤炭 C．太阳能 D．水能 答案：B 详解：煤炭是化石能源，属于不可再生能源；风能、太阳能、水能均为可再生能源。故选 B。 2.当前全球能源利用的主导能源是（　　） A．太阳能 B．核能 C．化石能源 D．风能 答案：C 详解：目前全球能源消费中，化石能源占比超过 80%，处于主导地位。故选 C。 3.化石能源燃烧排放的主要温室气体是______，它会导致______。 答案：二氧化碳；全球气候变暖（或温室效应） 详解：化石能源燃烧产生大量二氧化碳，二氧化碳是主要温室气体，会导致全球气温上升。 4.下列不属于能源利用带来的环境问题的是（　　） A．水土流失 B．酸雨 C．冰川融化 D．雷电灾害 答案：D 详解：水土流失可能由化石能源开采引发，酸雨源于化石能源燃烧污染，冰川融化是温室效应的结果，均与能源利用相关；雷电灾害是自然现象，与能源利用无关。故选 D。 5.为应对能源枯竭挑战，最有效的长期措施是（　　） A．加大化石能源开采力度 B．开发可再生能源 C．禁止使用能源 D．降低全球能源需求 答案：B 详解：A 会加速枯竭，C、D 不现实；开发可再生能源能从根本上替代化石能源，是长期有效措施。故选 B。 6.提高能源利用效率的主要目的是（　　） A．增加能源消耗 B．减少能源浪费 C．降低能源价格 D．扩大能源开采 答案：B 详解：能源转化过程中存在损耗，提高效率可减少浪费，缓解能源紧张。故选 B。 7.下列做法中，符合可持续能源观念的是（　　） A．随手关灯，人走灯灭 B．长时间开着空调不关机 C．大量使用一次性餐具 D．私家车代替公共交通 答案：A 详解：A 是节约用电的好习惯，符合可持续观念；B、C、D 会增加能源消耗或环境负担，不符合要求。故选 A。 8.可再生能源的主要特点是（　　） A．短期内不可再生 B．污染严重 C．可循环利用 D．能量密度极高 答案：C 详解：可再生能源的核心特点是可在自然界持续再生、循环利用；A 是不可再生能源的特点，B、D 不符合可再生能源的特性。故选 C。 9.能源利用面临的两大核心挑战是______和______。 答案：资源枯竭（或化石能源枯竭）；环境影响（或环境污染、生态破坏） 详解：能源利用的核心挑战包括化石能源不可再生导致的枯竭问题，以及能源利用过程中产生的环境问题。 10.下列措施中，既能节约能源又能减少环境污染的是（　　） A．推广新能源汽车 B．焚烧生活垃圾发电 C．大量开采煤炭 D．使用一次性塑料袋 答案：A 详解：新能源汽车可减少燃油消耗和尾气污染，既能节能又能环保；B 会产生大气污染，C 会加速资源枯竭和污染，D 会造成白色污染。故选 A。 11.关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．能源是无限的，可随意使用 B．可再生能源完全没有环境影响 C．节能是应对能源挑战的重要措施 D．化石能源枯竭后人类将无能源可用 答案：C 详解：A．能源尤其是化石能源是有限的，需合理使用，故 A 错误；B．可再生能源可能有轻微环境影响，故 B 错误；C．节能能减少浪费，是重要措施，故 C 正确；D．人类可开发新能源替代化石能源，故 D 错误。故选 C。 12.阅读短文，回答问题。 “双碳” 目标下的能源转型 我国提出 “碳达峰、碳中和” 的双碳目标，核心是推动能源结构从化石能源为主向可再生能源为主转型。当前，我国风电、光伏装机容量已居世界第一，但化石能源仍占能源消费的 70% 左右。为实现双碳目标，我国正加快建设新型电力系统，推广节能技术，发展新能源汽车，并加强国际能源合作。通过多方面举措，逐步降低化石能源依赖，减少碳排放，实现能源可持续发展。 （1）我国双碳目标的核心是推动能源结构从______为主向______为主转型； （2）短文提到的可再生能源有______和______； （3）结合短文，列举两条实现双碳目标的具体举措：、； （4）实现能源可持续发展的关键是______和______。 答案：（1）化石能源；可再生能源；（2）风电（或风力发电）；光伏（或太阳能光伏发电）；（3）加快建设新型电力系统；推广节能技术（或发展新能源汽车、加强国际能源合作）；（4）节约能源（或提高能源效率）；开发新能源（或优化能源结构、减少碳排放） 详解：（1）双碳目标的核心是能源结构转型，从化石能源主导转向可再生能源主导；（2）短文明确提到风电和光伏属于可再生能源；（3）短文列举的举措包括建设新型电力系统、推广节能技术等，任选两条即可；（4）可持续发展的关键是节约现有能源和开发新能源，同时减少环境影响。 8 学科网（北京）股份有限公司 $