18.4 能源与可持续发展 课件-2025-2026学年苏科版九年级下册物理

本初中物理课件聚焦“能源与可持续发展”，核心涵盖能量转化效率计算、能源对环境影响及可持续发展策略。通过复习机械效率自然过渡到能量转化效率，构建“实例分析-规律总结-社会应用”的学习支架，衔接前后知识。 亮点在于以真实情境（小轿车、节能灯效率计算）和数据图表建构能量转化模型，强化能量观念。融入“碳达峰”“碳中和”及我国能源状况，培养科学态度与责任。典例练习分层设计，从能量流向判断到环保实践，助力学生深化理解，也为教师提供清晰教学路径。

第十八章 能源与可持续发展 18.4 能源与可持续发展 （苏科2024版）九年级 下 01 教学目标 02 新知导入 03 新知讲解 05 典例分析 06 课堂练习 04 课堂小结 （苏科2024版）九年级 上 01 教学目标 1.从能量转化和转移的角度认识效率. 2.认识能源消耗对环境的影响，初步认识能源利用与环境保护的关系. 3.了解我国和世界上其他国家的能源状况，对能源的开发利用有可持续发展的意识. 4.了解“碳达峰”和“碳中和”及其意义. 02 新知导入 前面我们学习了机械效率，下面我们将它拓宽至能量转化的效率，如太阳能转化效率； 温室效应，冰川熔化，能源的可持续发展任重而道远。 03 新知讲解 一、能量转化的效率 我们在学习“简单机械”一章时，知道了机械效率。在利用动滑轮提升重物的过程中，从能量转化的角度来看，输入的能量来源于人体的化学能，它等于手拉绳所做的功，输出的能量是重物及滑轮被提升后获得的机械能和此过程中因摩擦而产生的内能，如图18-28所示。 03 新知讲解 再如，一辆利用热机做功的小轿车， 输人的能量是燃油的化学能，输出的能量是小轿车的动能、声能和内能等。其能量的转化关系如图18-29所示。 ×100％ = 15％ ×100％ 03 新知讲解 又如，某节能灯在使用过程中输入的是电能，输出的是光能和内能，其能量的转化关系如图18-30所示。 ×100％ = 32％ 03 新知讲解 热机的效率 对于热机来说，转化为有用功的能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比叫作热机的效率。 热机的效率 名 称 效 率 蒸汽机 6%～15% 汽油机 20%～30% 柴油机 30%～45% 喷气发动机 50%～60% 为了提高热机的效率，人们一直在努力地减少热机工作过程中各种能量的损失。由蒸汽机发展为喷气发动机，能源利用效率从6%提高到50%以上。可见，能源利用效率的提高离不开科学技术的进步。 η 03 新知讲解 大量事实表明，任何机械或装置都可看成能量转换器，输人的能量只有一部分转化为有用的能量，还有一部分在转化过程中损失掉了。例如，机械因摩擦而生热，内燃机做功必然要散热等。因此，能量转化的过程存在效率问题。由于转化过程中能量损失不可避免，所以任何机械或装置的能量转换效率都不可能达到100%。 通常，能量转换装置的效率可用下式计算： 若用字母表示，则上式可写为 03 新知讲解 二、能源与可持续发展 1. 能源的开发和利用对人类社会的影响 从人类社会发展的进程看，每次能源变革都无一例外地把人类社会推向一个新的发展阶段。能源为人类文明发展作出了重大贡献，给人类带来了无限欣喜，但是能源问题也使人类产生了深深的忧虑与困惑。 目前，全世界的能源消耗正逐年大幅度增长，按照现在的能源消耗速度，地球上的煤、石油和天然气等不可再生能源在不久的将来将被消耗殆尽。 （1）能源危机 03 新知讲解 大量化石能源的使用是造成大气污染的罪魁祸首，大气污染的主要来源——燃煤电厂。 （2）大气污染 一座1.0×107kW燃煤电厂，每年燃煤约3.5×106t，向大气排放二氧化碳、二氧化硫、微尘及其他致病的有害物质可达1.09×106t. 03 新知讲解 （3）“温室效应” 目前，煤、石油、天然气等化石燃料的消耗量不断增大，它们燃烧后释放出大量CO2气体，同时，又由于自然灾害和人为的乱砍滥伐导致能吸收CO2的森林面积在不断减少，因此大气中CO2的含量逐渐增大。当大气中的CO2含量升高时，会增强大气对太阳光中红外线辐射的吸收，阻止地球表面的热量向外散发，像温室的玻璃罩那样起保温作用，使地球表面的平均气温上升，这就是所谓的温室效应，如图所示。 03 新知讲解 2. 我国面临的能源问题 （1）我国人口众多，能源短缺 据统计，我国煤炭资源的人均可开采量是89.8t，仅约为世界平均水平的55%；石油资源的人均可开采量是2.6t，仅约为世界平均水平的11%；天然气资源的人均可开采量是1074m³，仅约为世界平均水平的5%，如图所示。 03 新知讲解 （2）能源结构问题 我国目前的能源结构以化石燃料为主，这必然使我们面临着两个严峻的问题： 一是化石燃料的蕴藏量有限，社会对能源的大量需求导致能源枯竭； 二是大量化石燃料的开采和利用会导致严重的环境污染和生态破坏. 世界能源消耗 中国能源消耗 03 新知讲解 （3）能源资源分布不均 主要表现在经济发达地区能源短缺和农村商业能源供应不足，必须依靠北煤南运、西气东输、西电东送、南水北调等工程来缓解这些地区的资源短缺状况。 （4）能源利用效率低 我国能源工业的技术和管理水平比较落后，能源利用率和人均能源的消费量都很低（我国能源终端利用效率仅为33%，比发达国家低约十个百分点），能源供应短缺和浪费并存，供需矛盾尖锐。 03 新知讲解 自 20 世纪 60 年代出现森林消失、土地退化、人口增长、全球温室效应、经济无限增长带来的资源枯竭、贫富不均等问题后，人类认识到环境问题要与发展的模式相联系，这是可持续发展思想的雏形。1972 年在斯德哥尔摩召开的人类环境会议上发布的《人类环境宣言》，标志着人类环境时代的开始。1980 年《世界自然保护大纲》给予了较明确的阐述。1987 年世界环境与发展委员会提出的《我们共同的未来》，标志着可持续发展思想的成熟，并定义为： 3. 能源与可持续发展 可持续发展是既满足当代人需要又不危害后代人满足自身需要的发展。 03 新知讲解 （1）可持续的能源生产和消费 可持续的能源生产和消费已成为社会、经济可持续发展的重要前提之一。所谓可持续发展，就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不能以牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求。显然，可持续的能源生产和消费已成为社会、经济可持续发展的重要前提之一。 （2）可持续发展的当务之急 依靠科技进步改变能源结构、开发和推广清洁的可再生能源，提高 能源利用效率、减少环境污染已成为我国实现可持续发展的当务之急。 03 新知讲解 （3）未来的理想能源 未来的理想能源应该是来源丰富、可再生、洁净、安全，获取方便且经济的。 太阳能、风能、地热能、水能和氢能这五种能源今后将会优先获得开发和利用。 03 新知讲解 “碳达峰”、“碳中和” 2015年，在各国的共同努力下，第21届联合国气候变化大会通过了《巴黎协定》,首次提出让所有国家共同致力于实现以下目标：与前工业化时期相比，将全球平均温度升幅控制在2℃以内，并继续争取把温度升幅限定在1.5℃以内。2020年9月，我国在第75届联合国大会上发言，将力争于 2030年前实现“碳达峰”,争取在2060年前实现“碳中和”。 信息快递 “碳达峰”是指二氧化碳年排放的总量在某一个时期达到历史最高值，之后逐步降低。 “碳中和”是指在一定时期内，通过植树造林、节能减排等方式抵消人为产生的二氧化碳。 04 课堂小结 能源的利用 推动了人类社会发展，为人类文明发展作出了重大贡献。 能源与可 持续发展 能量转化 的效率 能源与可 持续发展 改变能源结构、开发新能源、提高能源的利用率、减少环境污染. 效率 = × 输出的有用能量 输入的总能量 100% 问题：不可再生能源会被消耗殆尽；破坏环境和生态平衡。 05 典例分析 例1．下列选项可能符合能量流向的是（　　） D 05 典例分析 【答案】D 【详解】能量在转化或转移的过程中，其总量保持不变，但任何实际的能量转化过程都伴随着能量的耗散，效率不可能达到100%。 A．图中输入1000J内能，输出500J机械能和500J电能。内能转化为其他能量时必然会有能量散失，而图中意味着能量转化效率为100%，这在现实中是不可能实现的，故A不符合题意； B．图中输入1000J机械能，输出200J内能和900J电能。输出的总能量为200J+900J=1100J，大于输入的能量1000J。这违背了能量守恒定律，能量不能无中生有，故B不符合题意； C．图中热机输入1000J内能，输出1000J机械能。热机是将内能转化为机械能的装置。此图表示内能被100%地转化为了机械能，热机效率为100%，这是不可能实现的，任何热机工作时都必然有部分能量以热量的形式散失，故C不符合题意； D．图中用电器输入1000J电能，输出900J机械能和100J内能。这符合电动机工作时的能量转化情况：消耗电能，主要转化为机械能（有用能量），同时一部分电能因电流热效应和机械摩擦等转化为内能（耗散的能量）。输入总能量为1000J，输出总能量为900J+100J=1000J，遵循能量守恒定律。这种能量转化是可能发生的，故D符合题意。 故选D。 05 典例分析 例2．如图所示为某机器的能量流向图。下列关于该机器的说法中正确的是（　　） A．该机器可能是电动机 B．该机器的热效率为10% C．图示过程是能量的转移过程 D．图示过程不遵循能量守恒定律 A 05 典例分析 【答案】A 【详解】A．电动机是主要将电能转化成机械能，同时自身发热，产生一部分热量的装置，由图可知，电能转化成机械能和内能，所以可能是电动机，故A正确； B．热效率是指吸收的热量（有用功）与总能量的比值。这个过程没有吸收的热量，不能计算热效率，转化为的20J的内能是浪费的能量，浪费的能量占比为10%，不能说热效率为10%，故B错误； C．由图可知，电能转化为了机械能和内能，是能量的转化过程，不是能量的转移过程，故C错误； D．机器发生了能量的转化，由电能转化为机械能和内能，电能大小等于转化后机械能和内能之和，在能量的转化过程中，遵循能量守恒定律，故D错误。 故选A。 05 典例分析 例3．下列做法符合“绿色环保，节能减排”理念的是（　　） A．电器长期处于待机状态 B．教室无人时要及时关灯 C．废旧电池随意丢弃 D．夏天，将空调温度调到最低 B 05 典例分析 【答案】B 【详解】A．电器不使用时处于待机状态，电器也会消耗电能，这样会浪费电能，故A不符合题意； B．无人时要及时关灯，减少灯的工作时间，可以达到节能的目的，故B符合题意； C．废旧电池随意丢弃，会对环境、土壤及地下水造成污染，不符合“绿色环保”的理念，故C不符合题意； D．人体舒适温度在25℃左右，使用空调时，设置温度过低，既浪费电能，也对身体有害，故D不符合题意。 故选B。 05 典例分析 例4．人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。对于能量和能源，下列说法中正确的是（    ） A．太阳能、水能、风能可在自然界源源不断得到，是不可再生能源 B．提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一 C．新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值 D．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变反应 B 05 典例分析 【答案】B 【详解】A．太阳能、水能、风能可在自然界源源不断的得到，是可再生能源，故A错误； B．消耗能量时，有相当部分没有被利用，所以提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一，故B正确； C．有些新能源存在开发技术难、成本高问题，但新能源有安全、清洁，不会严重影响环境的优点，有实用价值，故C错误； D．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变反应，故D错误。 故选B。 05 典例分析 例5．中国空间站首次使用柔性太阳电池翼作为能量来源，太阳电池翼把太阳能直接转化为______能（填写能量形式）；当电池翼接收太阳能的功率为时，发电效率达，则展开10s后能够接收太阳能__________J，可提供电能__________J。 【答案】 电 1.1×106 3.3×105 【详解】[1]太阳能电池板可以通过阳光照射，将太阳能直接转化为电能，从而为太空站供电。 [2][3]展开10s后能够接收太阳能 可提供电能 电 1.1×106 3.3×105 PART 6 课堂练习 （苏科2024版）九年级 上 06 课堂练习 1．下列四种能源，在使用中对环境影响最小的是 ( ) A．水能 B．煤 C．柴薪 D．石油 A 06 课堂练习 2.下面的几组能源，你认为哪一组可以看成是理想能源 （ ） A．煤、石油、太阳能 B．太阳能、核能、天然气 C．太阳能、地热能、风能 D．核能、潮汐能、地热能 C 06 课堂练习 3.“金山银山，不如绿水青山”。我国城乡建设和管理越来越注重环保，下列符合环 保理念的是( ) A.废旧电池对环境没有污染 B.工业废水直接排放到江河中 C.购买商品时用布袋替代塑料袋 D.水资源丰富的地方可以不节约用水 C 06 课堂练习 4.关于能源的利用和节能，下面说法中正确的是( ) C A.根据能量守恒定律，能源的利用率应该是 B.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关 C.在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失了 D.由于能量既不能消灭，也不会创生，所以节约能源的意义不大 06 课堂练习 5. 如图所示的是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是(　　) A. 65% B. 40% C. 15% D. 35% D 06 课堂练习 6. 对比图中我国2013年和2023年的发电量，可知(　　) A. 火电发电量在减少 B. 总发电量保持不变 C. 水电发电量占比在减少 D. 应该减小核能发电的比例 C 06 课堂练习 7.如图所示为电动机的能量流向图（摩擦不计），其中 处应该填_____，则电动机 效率的表达式是 ___________。 内能 06 课堂练习 8.如图反映了一只“ ”的白炽灯正常工作时的能量转化情况，从图中可 以看出该白炽灯正常工作时的发光效率只有______。为了节约用电，请提出一条合理 的建议：____________________________________。 使用发光效率高的节能灯（合理即可） Thanks! https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine （苏科2024版）九年级 上 $