20.1 能源（导学案）物理沪粤版九年级下册

该初中物理导学案围绕“能源”主题展开，核心知识点包括能源的分类（可再生与不可再生）、人类能源利用的历史阶段、我国能源消耗结构及能源革命。通过自主预习填空梳理基础概念，课堂探究分三个活动搭建学习支架，衔接前后知识逻辑。 资料特色在于融入数据图表分析培养科学思维，设计“我国可再生能源增长情况分析”活动深化科学探究，结合我国能源成就树立科学态度与责任。习题分层设计（基础、能力、培优），例题与练习结合，助力学生掌握知识并提升应用能力。

20.1 能源（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.6.1 列举常见的不可再生能源和可再生能源。 3.6.2 知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。 3.6.3 从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。 5.3.1 结合实例，尝试分析能源的开发与利用对社会发展的影响。 物理观念：明确能源的分类标准，理解可再生与不可再生能源的特性，知晓能源与社会发展的关联。 科学思维：通过分析能源消耗数据、增长趋势，提升数据解读与逻辑推理能力。 科学探究：完成“我国可再生能源增长情况分析”活动，深化对能源发展的认知。 科学态度与责任：认识能源危机的严峻性，感受我国能源革命的成就，树立节约能源、支持清洁能源发展的意识。 【学习重点】 1．掌握可再生能源与不可再生能源的分类及实例； 2．了解人类能源利用的发展历程； 3．明确我国能源消耗结构与可再生能源发展现状。 【学习难点】 1．结合数据图表分析能源发展趋势； 2．理解能源危机的成因及我国能源革命的应对策略； 3．建立“能源有限，节约与清洁利用”的责任意识。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．人类利用能源的历史经历了三个关键阶段：19世纪中叶前的薪柴时代、19世纪中叶至20世纪60年代的煤炭时代、20世纪60年代至今的石油时代。 2．能源按能否再生分为两类：不可再生能源（如煤、石油、天然气，消耗后不能再生）和可再生能源（如太阳能、水能、风能，可从自然界源源不断获取）。 3．2021年我国能源消耗结构中，煤占比最高（56.0%），其次是石油（18.5%），可再生能源（水电、风电等）占比为16.6%。 4．我国能源革命的核心方向是推动能源清洁、低碳、高效利用，重点发展新能源和清洁能源。 5．截至2022年底，我国水电、风电、光伏发电、生物质发电装机规模稳居世界第一，可再生能源发电总装机容量达12.13亿千瓦。 【课堂探究】 探究一、能源的分类与本质 1．探究目标 （1）明确可再生能源与不可再生能源的分类标准； （2）准确区分两类能源的具体实例。 2．探究过程 （1）分类标准梳理： ① 不可再生能源：消耗后不能（能/不能）从自然界中快速再生，核心是“储量有限、消耗不可逆”； ② 可再生能源：消耗后能（能/不能）从自然界源源不断获取，核心是“循环再生、永续利用”。 （2）实例分类：结合教材内容，完成表格： 能源类型 不可再生能源 可再生能源 具体实例 煤、石油、天然气、核能 太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能 （3）易混点辨析：核能属于不可再生（不可再生/可再生）能源，因为核燃料（如铀）储量有限，消耗后无法再生。 3．探究结论 （1）能源分类的核心依据是“能否从自然界持续获取”； （2）不可再生能源是当前主要能源，但面临枯竭；可再生能源是未来能源发展的核心方向。 【例题1】 下列能源中，属于可再生能源的是（ ） A．煤炭 B．石油 C．风能 D．天然气 【答案】C 【解析】煤炭、石油、天然气均为不可再生能源；风能可从自然界源源不断获取，属于可再生能源，C正确。 探究二、人类利用能源的历史与能源危机 1．探究目标 （1）梳理人类能源利用的历史阶段及标志； （2）理解能源危机的成因与紧迫性。 2．探究过程 （1）历史阶段分析： ① 薪柴时代：标志是火的发现和利用，推动人类文明起步； ② 煤炭时代：标志是蒸汽机的发明（工业革命核心），工厂、火车等依赖煤炭动力； ③ 石油时代：标志是内燃机的出现和电力工业发展，石油应用日益广泛。 （2）能源危机成因： ① 资源枯竭：不可再生能源储量有限，按现行消耗速度，部分不足100年可供使用； ② 结构不合理：全球能源消耗仍以不可再生能源为主（煤27.2%、石油31.2%、天然气24.7%），我国煤占比高达56.0%，依赖度过高。 3．探究结论 （1）人类能源利用的历史是“从天然能源到化石能源，再向清洁能源转型”的过程； （2）能源危机的核心是不可再生能源枯竭与消耗结构不合理，转型清洁能源是必然选择。 【例题2】人类进入“石油时代”的关键标志是（ ） A．火的发现 B．蒸汽机发明 C．内燃机出现 D．核能开发 【答案】C 【解析】火的发现是薪柴时代的标志，A错误；蒸汽机发明是煤炭时代的标志，B错误；内燃机出现推动石油广泛应用，进入石油时代，C正确；核能开发是清洁能源时代的探索，D错误。 探究三、我国的能源革命与可再生能源发展 1．探究目标 （1）了解我国能源革命的举措； （2）通过数据分析我国可再生能源的增长趋势。 2．探究过程 （1）能源革命举措： ① 优化传统能源：加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发； ② 发展新能源：加快建设新型能源体系，突出______和清洁能源发展。 （2）数据分析：结合教材表20-1-1（我国近年发电量数据），小组讨论： ① 2017-2021年，我国太阳能发电_发电增长最快（从1065亿千瓦·时增至3253亿千瓦·时），风电从2972亿千瓦·时增至6561亿千瓦·时，增长显著； ② 可再生能源（水电+风电+太阳能发电）总发电量占比逐年上升（上升/下降），体现能源结构优化趋势。 3．探究结论 （1）我国能源革命坚持“传统能源优化+新能源发展”双轮驱动，已成为世界能源生产第一大国； （2）可再生能源实现跨越式发展，装机规模和发电量持续增长，是应对能源危机的核心力量。 【例题3】 下列不属于我国能源革命举措的是（ ） A．加大煤炭清洁利用 B．勘探开发油气资源 C．放弃所有化石能源 D．发展水电、风电 【答案】C 【解析】我国能源革命是“优化传统能源+发展新能源”，并非放弃所有化石能源，C错误；A、B、D均为我国能源革命的具体举措。 【归纳整理】 【课堂练习】 题组A 基础过关练 1．开发和利用可再生能源，可实现人类社会的可持续发展。以下属于可再生能源的是（　　） A．石油 B．天然气 C．煤 D．风能 【答案】D 【解析】石油、天然气、煤等消耗后短期内不能从自然界得到补充的能源，都属于不可再生能源，风能是能够源源不断的从自然界得到的能源，属于可再生能源，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 2．如图甲所示，某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现24小时无人值守自动作业，该插秧机使用四冲程汽油机。下列说法正确的是（　　）    A．北斗导航卫星是通过超声波向插秧机发送位置信息的 B．图乙中汽油机处于压缩冲程 C．若该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟做功30次 D．汽油属于可再生能源 【答案】C 【解析】A．电磁波可以在真空中传播，所以，北斗卫星是通过电磁波向地面传递信息的，故A错误； B．题图中火花塞点燃，活塞向下运动，气门闭合，所以处于做功冲程，故B错误； C．汽油机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两圈，所以汽油机的飞轮转动2圈，对外做功1次，则汽油机每秒钟做功30次，故C正确； D．汽油是从石油中提炼而来的，石油属于不可再生能源，所以汽油也属于不可再生能源，故D错误。 故选C。 3．航拍无人机充电时是将电能转化为 能存储起来，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源；无人机拍到的画面是通过 实时传回地面。 【答案】 化学 二次 电磁波 【解析】[1][2]无人机充电时是将电能转化为化学能，电能需要一次能源转化而来，属于二次能源。 [3]根据电磁波的知识可知，电磁波可以传递信息，无人机拍到的画面是通过电磁波实时传回地面的。 4．新能源的开发来源于物理学的进步。风力发电站工作时，是将风能能转化为电能，风能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源。 【答案】可 【解析】常见的发电方式主要有火力发电、风力发电、水力发电、太阳能发电和核能发电。风力发电站工作时，将风能转化为电能，该能源取之不尽用之不竭，属于可再生能源，洁净无污染。 题组B 能力提升练 1．下列说法中，正确的是（　　） A．水力、火力发电是不可再生能源的利用 B．半导体制成的光导纤维可用于信息传递 C．超导体是很好的输电线和发热材料 D．wiFi信号是通过电磁波来传递信息的 【答案】D 【解析】A．水力、风力利用的是水能、风能，属于可再生能源，火力发电利用的主要是煤炭，是化石能源，属于不可再生资源，故A错误； B．光导纤维是利用光的全反射原理传递信息的，制造光导纤维的材料不是半导体，故B错误； C．超导材料电阻为零，电流流过导体时，导体不发热，所以超导体不能用来制作发热体，超导体可以利用到输电线上，从而减小电能的损耗，故C错误； D．广播、电视、移动通信、卫星都是用电磁波传递信息的，wifi无线信号是通过电磁波来传递信息的，故D正确。 故选D。 2．物理来源于生活，生活中蕴含着大量物理知识，关于生活中的物理下列说法中正确的是（　　） A．数码相机的图象处理芯片是由超导材料制成的 B．智能电视用WIFI上网，是利用了电磁波传递信息 C．家庭中用来鉴别人民币真伪的验钞机使用的是红外线 D．家里用的太阳能、天然气等清洁能源都是可再生能源 【答案】B 【解析】A．数码相机的图象处理芯片由半导体材料制成，故A错误； B．WiFi信号是一种电磁波，所以是利用了电磁波传递信息的，故B正确； C．紫外线能使人民币上的荧光物质发光，用来鉴别人民币真伪的验钞机使用的是紫外线，故C错误； D．太阳能是可再生能源、清洁能源，天然气是化石能源，属于不可再生能源，故D错误。 故选B。 3．一家火锅店用某种材质的纸折成火锅。加上水，放在点燃的天然气炉上涮菜。如图所示。天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。纸锅中的水在沸腾过程中温度 （选填“继续升高”或“保持不变”），该温度低于纸的着火点。若纸锅中水的质量为1kg，水温从20℃升高到100℃，则水需要吸收 J的热量。[已知水的比热容为] 【答案】 不可再生 保持不变 【解析】[1]天然气不能源源不断地从自然界获得，也不可重复利用，所以天然气属于不可再生能源。 [2]水沸腾时的特点是吸收热量，温度保持不变。 [3]水吸收的热量 4．太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，电能属于 能源（选填“一次”或“二次”），用户是利用卫星接收和发射的 信号来收看现场画面的。 【答案】 可再生 二次 电磁波 【解析】[1]太阳能可以从自然界源源不断获得，故太阳能是可再生能源。 [2]电能必须通过一次能源的消耗才能得到，属于二次能源。 [3]卫星通信是一种利用人造卫星作为中继站来转发电磁波而进行的两个或多个地面站之间的通信。用户是利用卫星接收和发射的电磁波信号来收看现场画面的。 题组C 培优拔尖练 1．2020年3月，我国宣布全球首次利用水平井钻采技术试采海域可燃冰取得成功。“可燃冰”属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；若1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使 kg的水温度升高50℃。[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，q可燃冰=8.4×108J/kg] 【答案】 不可 4×103 【解析】[1]可燃冰在短时间之内不可再生，所以可燃冰是不可再生能源。 [2]1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量Q放=mq=1kg×8.4×108J/kg=8.4×108J “可燃冰”完全燃烧放出的热量全部被水吸收，由Q=cmΔt得，水的质量 2．哈密南-郑州特高压直流工程，是我国自主设计、制造和建设，世界输送容量最大直流工程。    （1）哈密南-郑州特高压特高压输电输送的电能是由哈密火电厂通过煤的燃烧获得的，由于煤的燃烧会产生大量二氧化碳，加剧地球的 效应，故哈密火电厂采用了先进技术以达到低排放环保要求。新疆的清洁能源风能和太阳能也十分丰富，风能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能路灯的能量转化方式属于 （填“光热”、“光电”或“光化”）转换； （2）哈密南-郑州特高压输电线路-上，一座座铁塔矗立在沿线的大地上，在阳光的照射下，铁塔在地面上的影子清晰可见。从日出到日落，铁塔在地面上的影子在缓慢的 （填“顺”或“逆”）时针转动； （3）哈密南-郑州特高压输电为直流输电，输电电流稳定时，在输电导线周围会产生 场， （填“会”或“不会”）形成电磁波。安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生 （填“电弧”或“跨步电压”）触电； （4）哈密南-郑州特高压输电电压为。当输送的电功率为时，1h输送的电能为 度，若此时输电导线上消耗的电功率为，则输电导线的总电阻为 ，当输送的电功率不同时，若输送的电功率用表示，输电导线上消耗的电功率用表示，则与的 （填“一”或“二”）次方成正比。 【答案】 温室 可再生 光电 逆 磁 不会 跨步电压 5.5×104 二 【解析】（1）[1]煤的燃烧时化学反应，会产生大量二氧化碳，会吸收长波辐射，加剧地球的温室效应。 [2]风能可以源源不断地从自然界中获得，属于可再生能源。 [3]太阳能路灯的能量转化方式属于光电转换，太阳能电池板吸收光能，将光能转化为电能。 （2）[4]在阳光的照射下，铁塔在地面上的影子清晰可见。在北半球，从日出到日落，铁塔在地面上的影子在缓慢的逆时针转动。 （3）[5][6]哈密南-郑州特高压输电为直流输电，输电电流稳定时，在输电导线周围会产生磁场，不会形成电磁波，因为迅速变化的电流才会激发电磁波。 [7]安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生跨步电压触电。 （4）[8]输送的电能为 [9]输电线上损耗的电功率为 根据得，输电线中的电流为 所以输电线的总电阻为 [10]输电线上损耗的电功率为， 代入得到 输电线上损耗的电功率与输送功率的二次方成正比。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 20.1 能源（导学案） 【学习目标】 2022年课程标准 物理素养 3.6.1 列举常见的不可再生能源和可再生能源。 3.6.2 知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。 3.6.3 从能源开发与利用的角度体会可持续发展的重要性。 5.3.1 结合实例，尝试分析能源的开发与利用对社会发展的影响。 物理观念：明确能源的分类标准，理解可再生与不可再生能源的特性，知晓能源与社会发展的关联。 科学思维：通过分析能源消耗数据、增长趋势，提升数据解读与逻辑推理能力。 科学探究：完成“我国可再生能源增长情况分析”活动，深化对能源发展的认知。 科学态度与责任：认识能源危机的严峻性，感受我国能源革命的成就，树立节约能源、支持清洁能源发展的意识。 【学习重点】 1．掌握可再生能源与不可再生能源的分类及实例； 2．了解人类能源利用的发展历程； 3．明确我国能源消耗结构与可再生能源发展现状。 【学习难点】 1．结合数据图表分析能源发展趋势； 2．理解能源危机的成因及我国能源革命的应对策略； 3．建立“能源有限，节约与清洁利用”的责任意识。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．人类利用能源的历史经历了三个关键阶段：19世纪中叶前的______时代、19世纪中叶至20世纪60年代的______时代、20世纪60年代至今的______时代。 2．能源按能否再生分为两类：____________能源（如煤、石油、天然气，消耗后不能再生）和____________能源（如太阳能、水能、风能，可从自然界源源不断获取）。 3．2021年我国能源消耗结构中，______占比最高（56.0%），其次是______（18.5%），可再生能源（水电、风电等）占比为______。 4．我国能源革命的核心方向是推动能源______、______、高效利用，重点发展____________和清洁能源。 5．截至2022年底，我国______、风电、光伏发电、生物质发电装机规模稳居世界第一，可再生能源发电总装机容量达______亿千瓦。 【课堂探究】 探究一、能源的分类与本质 1．探究目标 （1）明确可再生能源与不可再生能源的分类标准； （2）准确区分两类能源的具体实例。 2．探究过程 （1）分类标准梳理： ① 不可再生能源：消耗后______（能/不能）从自然界中快速再生，核心是“储量有限、消耗不可逆”； ② 可再生能源：消耗后______（能/不能）从自然界源源不断获取，核心是“循环再生、永续利用”。 （2）实例分类：结合教材内容，完成表格： 能源类型 不可再生能源 可再生能源 具体实例 煤、石油、天然气、______ 太阳能、水能、风能、______、海洋能、潮汐能 （3）易混点辨析：核能属于____________（不可再生/可再生）能源，因为核燃料（如铀）储量有限，消耗后无法再生。 3．探究结论 （1）能源分类的核心依据是“能否从自然界持续获取”； （2）不可再生能源是当前主要能源，但面临枯竭；可再生能源是未来能源发展的核心方向。 【例题1】 下列能源中，属于可再生能源的是（ ） A．煤炭 B．石油 C．风能 D．天然气 探究二、人类利用能源的历史与能源危机 1．探究目标 （1）梳理人类能源利用的历史阶段及标志； （2）理解能源危机的成因与紧迫性。 2．探究过程 （1）历史阶段分析： ① 薪柴时代：标志是______的发现和利用，推动人类文明起步； ② 煤炭时代：标志是______的发明（工业革命核心），工厂、火车等依赖煤炭动力； ③ 石油时代：标志是______的出现和电力工业发展，石油应用日益广泛。 （2）能源危机成因： ① 资源枯竭：不可再生能源储量有限，按现行消耗速度，部分不足100年可供使用； ② 结构不合理：全球能源消耗仍以不可再生能源为主（煤27.2%、石油31.2%、天然气24.7%），我国煤占比高达56.0%，依赖度过高。 3．探究结论 （1）人类能源利用的历史是“从天然能源到化石能源，再向清洁能源转型”的过程； （2）能源危机的核心是不可再生能源枯竭与消耗结构不合理，转型清洁能源是必然选择。 【例题2】人类进入“石油时代”的关键标志是（ ） A．火的发现 B．蒸汽机发明 C．内燃机出现 D．核能开发 探究三、我国的能源革命与可再生能源发展 1．探究目标 （1）了解我国能源革命的举措； （2）通过数据分析我国可再生能源的增长趋势。 2．探究过程 （1）能源革命举措： ① 优化传统能源：加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发； ② 发展新能源：加快建设新型能源体系，突出______和清洁能源发展。 （2）数据分析：结合教材表20-1-1（我国近年发电量数据），小组讨论： ① 2017-2021年，我国__________________发电增长最快（从1065亿千瓦·时增至3253亿千瓦·时），风电从2972亿千瓦·时增至6561亿千瓦·时，增长显著； ② 可再生能源（水电+风电+太阳能发电）总发电量占比逐年______（上升/下降），体现能源结构优化趋势。 3．探究结论 （1）我国能源革命坚持“传统能源优化+新能源发展”双轮驱动，已成为世界能源生产第一大国； （2）可再生能源实现跨越式发展，装机规模和发电量持续增长，是应对能源危机的核心力量。 【例题3】 下列不属于我国能源革命举措的是（ ） A．加大煤炭清洁利用 B．勘探开发油气资源 C．放弃所有化石能源 D．发展水电、风电 【归纳整理】 【课堂练习】 题组A 基础过关练 1．开发和利用可再生能源，可实现人类社会的可持续发展。以下属于可再生能源的是（　　） A．石油 B．天然气 C．煤 D．风能 2．如图甲所示，某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现24小时无人值守自动作业，该插秧机使用四冲程汽油机。下列说法正确的是（　　）    A．北斗导航卫星是通过超声波向插秧机发送位置信息的 B．图乙中汽油机处于压缩冲程 C．若该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟做功30次 D．汽油属于可再生能源 3．航拍无人机充电时是将电能转化为 能存储起来，电能属于 （选填“一次”或“二次”）能源；无人机拍到的画面是通过 实时传回地面。 4．新能源的开发来源于物理学的进步。风力发电站工作时，是将风能能转化为电能，风能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源。 题组B 能力提升练 1．下列说法中，正确的是（　　） A．水力、火力发电是不可再生能源的利用 B．半导体制成的光导纤维可用于信息传递 C．超导体是很好的输电线和发热材料 D．wiFi信号是通过电磁波来传递信息的 2．物理来源于生活，生活中蕴含着大量物理知识，关于生活中的物理下列说法中正确的是（　　） A．数码相机的图象处理芯片是由超导材料制成的 B．智能电视用WIFI上网，是利用了电磁波传递信息 C．家庭中用来鉴别人民币真伪的验钞机使用的是红外线 D．家里用的太阳能、天然气等清洁能源都是可再生能源 3．一家火锅店用某种材质的纸折成火锅。加上水，放在点燃的天然气炉上涮菜。如图所示。天然气属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。纸锅中的水在沸腾过程中温度 （选填“继续升高”或“保持不变”），该温度低于纸的着火点。若纸锅中水的质量为1kg，水温从20℃升高到100℃，则水需要吸收 J的热量。[已知水的比热容为] 4．太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，电能属于 能源（选填“一次”或“二次”），用户是利用卫星接收和发射的 信号来收看现场画面的。 题组C 培优拔尖练 1．2020年3月，我国宣布全球首次利用水平井钻采技术试采海域可燃冰取得成功。“可燃冰”属于 （选填“可”或“不可”）再生能源；若1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以使 kg的水温度升高50℃。[已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，q可燃冰=8.4×108J/kg] 2．哈密南-郑州特高压直流工程，是我国自主设计、制造和建设，世界输送容量最大直流工程。    （1）哈密南-郑州特高压特高压输电输送的电能是由哈密火电厂通过煤的燃烧获得的，由于煤的燃烧会产生大量二氧化碳，加剧地球的 效应，故哈密火电厂采用了先进技术以达到低排放环保要求。新疆的清洁能源风能和太阳能也十分丰富，风能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能路灯的能量转化方式属于 （填“光热”、“光电”或“光化”）转换； （2）哈密南-郑州特高压输电线路-上，一座座铁塔矗立在沿线的大地上，在阳光的照射下，铁塔在地面上的影子清晰可见。从日出到日落，铁塔在地面上的影子在缓慢的 （填“顺”或“逆”）时针转动； （3）哈密南-郑州特高压输电为直流输电，输电电流稳定时，在输电导线周围会产生 场， （填“会”或“不会”）形成电磁波。安全用电常识告诉我们不能靠近特高压输电设备，否则容易发生 （填“电弧”或“跨步电压”）触电； （4）哈密南-郑州特高压输电电压为。当输送的电功率为时，1h输送的电能为 度，若此时输电导线上消耗的电功率为，则输电导线的总电阻为 ，当输送的电功率不同时，若输送的电功率用表示，输电导线上消耗的电功率用表示，则与的 （填“一”或“二”）次方成正比。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1/1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $