第十一章 能源与可持续发展（导学案）物理新教材教科版九年级下册

第十一章 能源与可持续发展（导学案） 【学习目标】 1.通过实践明确太阳能、化学能、内能、动能等多种能量形式。理解能量转化与转移的本质区别，掌握能量守恒定律。 2.培养学生理解能量是自然界的基本存在形式，能量守恒是自然界普遍存在的规律，形成科学的能量观。 3.了解人类不同时期利用主要能源的发展历程；结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系；了解能源特点及其分类。 4.了解原子、原子核结构，了解核裂变和核聚变的特点及应用，知道它可能带来的问题。 5.了解人类能源利用面临的挑战，强化能量观念，并建立可持续发展与环境保护的系统性观念。 【学习重点】 1.能量的转移与转化；2.能量守恒定律的理解和应用；3.核能的利用；4.了解目前的能源状况以及解决办法。 【学习难点】 1.跨学科解释能量流动链条；2能量转化的效率的实际应用；3.知道链式反应及其发生的条件；4.调查分析能源消耗对环境的影响。 【自主预习】 阅读课本内容，并解答以下问题： 1. 分析下列能量转化实例，完成下列填空： （1）双手迅速摩擦： 能→ 能。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下： 太阳能→ 能。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。 能→ 能。 （4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片： 能→ 能. 2. 能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互 。用做功的方法改变内能，实质上是 能和 能相互转化的过程。 3. 能量的转移：能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分 到其他部分。用热传递的方法改变内能，实质上是 能从高温物体转移到低温物体的过程。 4. 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式 为其他形式或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的 保持不变。这就是能量守恒定律。 5．凡是能提供 的物质资源，都可以叫能源。 6. 煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的，所以称为 。 7. 化石燃料、水能、风能等都是从自然界直接获取的能源，叫做 能源。 无法从自然界直接获取，必须通过消耗 能源才能得到的能源称为 能源，例如 属于二次能源。 8. 原子由带正电的 和绕核旋转带负电的 组成；原子核又由带正电的 和不带电的 组成的。 9. 核能：质量较大的原子核发生 或者质量较小的原子核相互 ，就可能释放出惊人的 ，这种能量被称为核能。 10. 核裂变：质量较 的原子变成两个质量中等大小的原子核的过程，释放出 。核电站利用核能发电，它的核心设备是 ；原子弹也是利用核 制造的核武器。 11. 核聚变：质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核的过程，释放出更加巨大的能量。 是利用氢核聚变释放的能量制造的核武器。 12. 太阳能来自于太阳内部，是太阳内部氢原子核在超高温下发生 释放出巨大的核能产生的。大部分太阳能是以热和光的形式向四周辐射出去。 13. 煤、石油、天然气等化石燃料是地球给人类提供的最主要的一次能源。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的 能；因此可以说地球上除核能、潮汐能与地热能等能以外的所有能源，都几乎来自太阳能。 【探究新知】 【第一节】跨学科实践：能量从哪里来 （一）物体具有的能量： 1.请列举一些物体所具有的能量： 能量形式 生活举例 机械能 流水、风车、跑步 内能 热水、炉火、取暖 电能 电灯、手机、电机 光能 阳光、激光、蜡烛 化学能 食物、燃料、电池 核能 核电站、原子弹 2.能量，是从哪里来的： 追根溯源，我们周围的能量，是从哪里来的呢？ 我们在生产、生活中利用的能量，大都来自 。 （二）追踪能量的流动： 1. 一皮球被向上抛起后下落，到静止于地面的过程中能量是怎么流动的呢？ 2.请选择身边几个熟悉的场景和过程，来看看其中能量是怎么流动的。 例如一粒水稻种子，它从土壤到餐桌的旅行，经历了怎样的能量转化和转移？ 水稻相关能量的最终源头是太阳能 【例题1】我国传统的走马灯，使用蜡烛加热，空气受热后上升来推动轴及连带的剪纸人马转动。下列生活实例中涉及的主要能量转化过程与走马灯相同的是（　　） A．电风扇的旋转 B．植物的光合作用 C．充电宝充电 D．汽油机的做功冲程 【例题2】关于下列四个事例中所涉及的能量转化分析错误的是（　　） A．蓄电池对外放电时，是将电能转化为化学能 B．行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能 C．古人“钻木取火”，把机械能转化为内能 D．风力发电机发电时是把机械能转化为电能 【第二节】能量守恒定律 （一）能量守恒定律 上抛的皮球最终会静止于地面，摆球的摆动也不会永远维持下去，停止施力后秋千会越摆越低…… 能量会消失吗？ 1.能量的转化 自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是 相互转化的. 【思考】请你列举不同形式的能量相互转化的实例。 ①机械能与内能的相互转化：“钻木取火”是 能转化为 能；蒸汽机火车是 能转化为 能. ②电能与机械能的相互转化：水电站发电是 能转化为 能；电车是电能转化为机械能. ③电能与内能的相互转化：电水壶是 能转化为 能；地热发电是内能转化为电能. ④电能与光能的相互转化：白炽灯是 能转化为 能；太阳能电池板是 能转化为 能. ⑤内能与光能的相互转化：白炽灯把电能转化成内能，再把内能转化成 能。太阳能热水器是光能转化为 能. 2. 能量的转移 【想一想】你能列举出能量转移的事例吗？ 【总结】能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分 到其他部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于 能的转移。 ( 内能的转移 机械能的转移 ) 3.能量守恒定律： （1）能量守恒定律 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的 保持不变。这就是能量守恒定律。 （2）能量守恒定律的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律。 根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。 （3）运用能量守恒定律分析问题 从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能，但是总量保持不变。 燃料的化学能W总= （二）永动机是不可能实现的 1. 永动机： 由图为一位“发明家”设计的一种永动机。他的设想是：利用上水池的水向下的冲力使水轮发电机发电，然后利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池。这样不断循环下去，就可以制成一种永动机。 在此过程中，水轮发电机还可以抽出一部分电能供用电器使用。不过，这种永动机依然不能持续运转。 2.请分析一下这种永动机失败的原因： 因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与 的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为 ，即机械能和电能都会逐渐 ，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去。不可能永远有供用电器工作的电。 【例题3】下列实例中没有发生能量转化的是（　　） A． 太阳能电池发电 B． 泥石流冲垮房屋 C． 电风扇通电吹风 D． 雷击引发森林火灾 【例题4】（多选题）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是 A．出膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续前进 B．水壶里的水沸腾了，停止加热，壶中的水不能继续沸腾 C．一个从距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，将弹到距离地面8米高的位置 D．两个对接的斜面，小球从一个斜面滚下后，继续滚上另一个斜面 【例题5】如图中显示的是天然气热水器的参数，则它的热效率是（　　） A．75% B．50% C．33.3% D．20% 【第三节】能源 （一）能量转化和转移的方向性： 讨论交流：这些情形可能出现吗？ 1.一杯水静置一段时间后，其中的一部分水自行从另一部分水中吸收热量，沸腾成水蒸气，另一部分水则内能减少，凝结成冰。 2.一枝枯萎的花，自发从空气中吸收能量和水分，重焕生机。 3.能量转化和转移具有方向性。 （1）涉及热现象的能量转化和转移过程是有 、不可逆的。 如果某个过程中涉及了热量的散失，能量的转化和转移无法自发地沿反方向发生，除非耗费额外的能量予以补充。 保温瓶的内胆与外壳间几乎抽成真空，就是为阻碍热量的转移，但即使这样，瓶内的水仍然会渐渐变凉。 （2）在现实的宏观世界中，我们对能量的利用，无法避免内能的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上 的能量的总量。这就是虽然能量守恒，我们仍然要节能的原因。 （二）能源的分类： 1.能源： 能够提供 等各种形式的能量来源就叫能源。 生产和生活中利用的这些能量，是通过哪些能源提供的？ 2. 人类利用能源的历程 （1）火的利用 钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以 作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源。 柴薪燃烧时的能量转化：化学能转化为内能。 （2）化石能源的利用 蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，直接导致了第二次能源革命。化石能源是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会. 蒸汽机工作时的能量转化：内能转化为 能。 （3）电能的利用 19世纪以来， 的发现，发明了发电机，使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。电能是由其他形式的能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，为人类所用. 发电机的能量转化： 能转化为电能。 （4）核能的利用 20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。 核能发电的能量转化：核能转化为电能。 3. 能源的分类： （1）按照获取方式分为： 能源和 能源。 一次能源指从自然界直接取得，而不改变其基本形态的能源，如煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物质能等，有时也称为初级能源。 二次能源指一次能源经过加工，转换成另一种形态的能源，如电力、蒸汽、焦炭、沼气、汽油、柴油、煤气等。 （2）一次能源按其资源的再生性可分为：可再生能源和不可再生能源。 可再生能源指能够不断得到补充以供使用的一次能源，如水能、太阳能、生物质能、地热能、风能、潮汐能等。 不可再生能源指须经地质年代(亿万年)才能形成而短期内无法再生的一次能源，如煤、石油、核燃料等。这些能源正在日渐枯竭，存储量已经不多。 （3）按照对环境的影响分为： 能源和 能源。 太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。 （4）按照人类开发早晚分为： 能源和 能源。 煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于新能源。 【例题6】凡是能提供________的物质资源叫做能源。现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能以及电能。在这些能源中属于化石能源的有_________；属于一次能源的有_________ ；属于二次能源的有_______ 。 【例题7】如图分别是某一年中国与世界能源消耗结构图，从图和所学的知识可知（ B ） A．在这一年中国水电消耗的比例比世界的大 B．世界消耗的能源以化石能源为主 C．因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源 D．多烧煤少用天然气符合建设生态文明城市的要求 【第四节】核能 （一）原子核与核能： 1. 原子核的组成 原子核通常由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电；质子的质量大约是电子的1836倍，中子和质子的质量几乎相同。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在一个非常大的广场中央。 2. 核能 （1）核能：质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量。这种能量就是核能。 （2）释放核能的方式：核裂变和核聚变。 （二）裂变及其利用： 1.裂变： 1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。 2.链式反应： 当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。 3.裂变的应用： （1）原子弹 链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。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。 （2）核电站 核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。 a. 核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。 b. 核电站的工作原理及能量转化 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。核电站发电时的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能。 （三）聚变及其利用： 1.聚变： 如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变，也称为热核反应。 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。 3.太阳内部的聚变 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。 【例题8】（25-26九年级上·北京·月考）关于原子及其结构，下列说法中不正确的是（　　） A．通常情况下，原子整体不显电性 B．原子是由原子核和核外电子构成的 C．金属导电靠的是自由电子 D．原子核带负电，核外电子带正电 【例题9】核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，右图是核能发电原理图。下列说法正确的是（　　） A．核能是一种可再生能源 B．核反应堆通过不可控裂变反应释放核能 C．发电机工作时将电能转化为机械能 D．我国供生活用的交流电频率是50Hz 【例题10】中国“人造太阳”——磁约束核聚变实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。下列说法正确的是（    ） A．核能属于二次能源 B．核能属于不可再生能源 C．太阳能属于不可再生能源 D．“人造太阳”获取核能的方式如图乙所示 【第五节】能源与可持续发展 （一）能源结构的变迁： 1.能源结构的变迁： （1）火的利用 开启了以 作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源。 （2）化石能源的利用 化石能源是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会. （3）电能的利用 19世纪以来，电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。发电机的能量转化： 能转化为电能。 （4）核能的利用 2.能源消耗危机： 社会化大生产意味着对能源的巨量需求。随着不断开采，煤、石油、天然气这些常规能源越用越少，这是人类要共同面对的“能源危机”。 （二）碳达峰 碳中和： 1.环境污染： 人类活动引发的气候变化已经对自然环境和人类社会造成了广泛的不利影响以及严重损害。同时化石能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放，对环境及生态系统造成了巨大破坏。 2.碳达峰： 在某个时间点二氧化碳的排放量达到峰值，之后逐渐回落，这就是碳达峰。 3. 碳中和： 降低化石能源消费占比、节能减排，并通过植树造林等方式吸收二氧化碳，当排放量与吸收量相互抵消，达到相对“零排放”，便实现了碳中和。 （三）能源安全： 1.能源利用中的安全问题： 由于突发事件造成的能源短缺或能量供应的中断。 2.解决能源问题的对策： ①一方面，必须形成全民节能意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放。 ②另一方面，依靠科学技术创新开发清洁型能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性。 （四）新能源战略与绿色发展： 碳达峰、碳中和、能源安全，已纳入我国经济社会发展全局。 1.推动产业结构、能源结构、交通运输结构等的调整优化； 2.加快规划建设新型能源体系 电力是非常重要的二次能源，我国发电量长期稳居世界第一位。我国在核能发电、太阳能发电、风力发电、水力发电等领域的技术水平均居世界前列。在地热能、潮汐能、氢能的利用上，我国也在不断尝试与创新。 【例题11】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。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？（　　） A．煤 　　　B．石油 　　　C．天然气 　　　D．太阳能 【例题12】节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（　　） A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品 B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用 C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃ D．手机充完电后，不必拔下充电器 【课堂总结】 按照学习内容梳理本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．写出下列现象中包含的能量转化或没转移： ①煤炭燃烧； 。 ②热水变凉； 。 ③搓手取暖； 。 ④摩擦生电； 。 ⑤温度计测温度 。 2．2025年3月17日，“谷神星一号”运载火箭将8颗卫星成功送入预定轨道，创造了中国航天史上的又一壮举。火箭发射时，燃料燃烧释放的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 3．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 4．（多选题）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是（　　） A．图甲：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 B．图乙：原来静止的小球被撞击之后运动起来 C．图丙：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 D．图丁：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 5. 北方冬天供暖使用的煤属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；我国建立的“北斗”卫星导航系统是通过 （选填“电磁波”或“超声波”）向地面传递信息，提供全天候即时定位服务。 6．关于能源与信息，下列说法正确的是（　　） A．电力、焦炭属于一次能源 B．核能不属于清洁型绿色能源 C．超声波只能传递能量，不能传递信息 D．北斗导航系统是利用电磁波传递信息的 7．（多选题）电能是人们生产生活中的重要资源，下列关于电能和电功的说法正确的是（　　） A．电能是一次能源 B．电能和电功的单位都可以是焦耳 C．发电机工作时将电能转化为其它形式的能 D．用电器消耗了多少电能就相当于电流做了多少功 8．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。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？（　　） A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能 9. 能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一，请回答以下问题： （1）能源家族中：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，其中属于化石能源的有 （填序号）； （2）城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下两组有关数据： 热值q /J•m-3 当地价格 /元•m-3 每户月平均用气量/m3 更换灶具费用/元 煤气 约4×107 9 6 0 天然气 约8×107 15 3 70 ①根据以上数据，在一标准大气压下将2.5L、20℃水烧开，水吸收的热量为 ，如使用煤气，则需要 m3，价格为 元；如使用天然气，则需要 m3，价格为 元。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） ②现请你决策： （选填“A”或“B”）    A. 继续使用煤气     B. 更换使用天然气 简单说明你作出这样决策的理由是： 。 10．若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m，原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（   ） A．原子、原子核、电子 B．电子、原子、原子核 C．原子核、原子、电子 D．原子、电子、原子核 11．如图所示，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太阳）上取得重大突破。核聚变过程中产生的能量是（　　） A．核能 B．动能 C．机械能 D．重力势能 12．中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（　　） A．钍基熔盐堆不产生核废料 B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆 C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低 D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量 13. 我国的核电技术已进入世界先进行列。下列关于我国的田湾核电站和徐大堡核电站的说法正确的是（　　） A．可以利用各种原子核发电 B．利用核聚变发电 C．发电后产生的核废料仍然具有放射性 D．核能能够全部转化为电能而没有损失 14．如图是我国目前能源使用比例图．其中核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，下列说法正确的是（ ） A．核电站利用核能发电，将核能转化为电能 B．现在的核电站是利用聚变反应来产生电能 C．核能是我国目前消耗的主要能源 D．核电站产生的核废料对环境不会造成污染 15．2011年3月11日，日本东北部海域发生的海底大地震导致福岛第一核电站二号机组受损，引发了较为严重的核泄漏，核电安全再次成为各国高度关注的问题。关于核能开发的说法中，你认为正确的是（ ） A. 停止开发核能，因为开发核能会带来可怕的核泄漏，弊远大于利 B. 核能是一种稳定、高效、清洁的可再生能源，是其他新能源不可能替代的 C. 福岛第一核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能 D. 核能开发是绝对安全的，即使有核泄漏也是清洁、无污染的 16．（25-26九年级上·湖北武汉·月考）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法不正确的是（       ） A．甲图中，绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能 B．乙图中，太阳能热水器通过热传递方式将太阳能转化为水的内能 C．丙图中，太阳能交通信号灯是先将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能 D．丁图中，太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 17．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（    ） A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能 D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能 18．如图是郑州市周边新建道路两旁使用的太阳能LED照明路灯，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它是太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或“聚变”）时释放出的能量。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 能源与可持续发展（导学案） 【学习目标】 1.通过实践明确太阳能、化学能、内能、动能等多种能量形式。理解能量转化与转移的本质区别，掌握能量守恒定律。 2.培养学生理解能量是自然界的基本存在形式，能量守恒是自然界普遍存在的规律，形成科学的能量观。 3.了解人类不同时期利用主要能源的发展历程；结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系；了解能源特点及其分类。 4.了解原子、原子核结构，了解核裂变和核聚变的特点及应用，知道它可能带来的问题。 5.了解人类能源利用面临的挑战，强化能量观念，并建立可持续发展与环境保护的系统性观念。 【学习重点】 1.能量的转移与转化；2.能量守恒定律的理解和应用；3.核能的利用；4.了解目前的能源状况以及解决办法。 【学习难点】 1.跨学科解释能量流动链条；2能量转化的效率的实际应用；3.知道链式反应及其发生的条件；4.调查分析能源消耗对环境的影响。 【自主预习】 阅读课本内容，并解答以下问题： 1. 分析下列能量转化实例，完成下列填空： （1）双手迅速摩擦：机械能→内能。 （2）黑塑料袋内盛水，插入温度计后系好，放在阳光下： 太阳能→ 内能。 （3）将太阳电池连在小电扇上，并使它对着阳光。光 能→ 电 能。 （4）用钢笔杆在头发或毛衣上摩擦后再靠近细小的纸片： 机械 能→ 电能. 2. 能量的转化：各种形式的能量在一定条件下都可以相互转化。用做功的方法改变内能，实质上是内能和机械能相互转化的过程。 3. 能量的转移：能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。用热传递的方法改变内能，实质上是内能从高温物体转移到低温物体的过程。 4. 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 5．凡是能提供能量的物质资源，都可以叫能源。 6. 煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的，所以称为化石能源。 7. 化石燃料、水能、风能等都是从自然界直接获取的能源，叫做一次能源。 无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源，例如电能属于二次能源。 8. 原子由带正电的原子核和绕核旋转带负电的电子组成；原子核又由带正电的质子和不带电的中子组成的。 9. 核能：质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能。 10. 核裂变：质量较大的原子变成两个质量中等大小的原子核的过程，释放出核能。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆；原子弹也是利用核裂变制造的核武器。 11. 核聚变：质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核的过程，释放出更加巨大的能量。氢弹是利用氢核聚变释放的能量制造的核武器。 12. 太阳能来自于太阳内部，是太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变释放出巨大的核能产生的。大部分太阳能是以热和光的形式向四周辐射出去。 13. 煤、石油、天然气等化石燃料是地球给人类提供的最主要的一次能源。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能；因此可以说地球上除核能、潮汐能与地热能等能以外的所有能源，都几乎来自太阳能。 【探究新知】 【第一节】跨学科实践：能量从哪里来 （一）物体具有的能量： 1.请列举一些物体所具有的能量： 能量形式 生活举例 机械能 流水、风车、跑步 内能 热水、炉火、取暖 电能 电灯、手机、电机 光能 阳光、激光、蜡烛 化学能 食物、燃料、电池 核能 核电站、原子弹 2.能量，是从哪里来的： 追根溯源，我们周围的能量，是从哪里来的呢？ 我们在生产、生活中利用的能量，大都来自太阳。 （二）追踪能量的流动： 1. 一皮球被向上抛起后下落，到静止于地面的过程中能量是怎么流动的呢？ 2.请选择身边几个熟悉的场景和过程，来看看其中能量是怎么流动的。 例如一粒水稻种子，它从土壤到餐桌的旅行，经历了怎样的能量转化和转移？ 水稻相关能量的最终源头是太阳能 【例题1】我国传统的走马灯，使用蜡烛加热，空气受热后上升来推动轴及连带的剪纸人马转动。下列生活实例中涉及的主要能量转化过程与走马灯相同的是（　　） A．电风扇的旋转 B．植物的光合作用 C．充电宝充电 D．汽油机的做功冲程 【答案】D。 【详解】走马灯的工作原理是：蜡烛燃烧，将化学能转化为内能，加热灯罩内的空气；空气受热后，密度减小而上升，形成对流，推动叶轮转动，即将内能转化为机械能。 A．电风扇的旋转时主要将电能转化为机械能，故A不符合题意； B．植物的光合作用，是利用太阳光，主要将光能转化为化学能，故B不符合题意； C．充电宝充电，是消耗电能，主要将电能转化为化学能储存起来，故C不符合题意； D．汽油机的做功冲程，是燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，与走马灯的能量转化过程相同，故D符合题意。 故选：D 【例题2】关于下列四个事例中所涉及的能量转化分析错误的是（　　） A．蓄电池对外放电时，是将电能转化为化学能 B．行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能 C．古人“钻木取火”，把机械能转化为内能 D．风力发电机发电时是把机械能转化为电能 【答案】A 【详解】A、电池放电时将存储的化学能转化为电能对外供电，故A错误； B、电动列车行驶时，消耗了电能，获得了机械能，把电能转化为机械能，故B正确； C、古人“钻木取火”是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故C正确； D、风力发电机发电时，消耗了机械能，获得了电能，是把机械能转化为电能，故D正确。 故选：A。 【第二节】能量守恒定律 （一）能量守恒定律 上抛的皮球最终会静止于地面，摆球的摆动也不会永远维持下去，停止施力后秋千会越摆越低…… 能量会消失吗？ 1.能量的转化 自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的. 【思考】请你列举不同形式的能量相互转化的实例。 ①机械能与内能的相互转化：“钻木取火”是机械能转化为内能；蒸汽机火车是内能转化为机械能. ②电能与机械能的相互转化：水电站发电是机械能转化为电能；电车是电能转化为机械能. ③电能与内能的相互转化：电水壶是电能转化为内能；地热发电是内能转化为电能. ④电能与光能的相互转化：白炽灯是电能转化为光能；太阳能电池板是光能转化为电能. ⑤内能与光能的相互转化：白炽灯把电能转化成内能，再把内能转化成光能。太阳能热水器是光能转化为内能. 2. 能量的转移 【想一想】你能列举出能量转移的事例吗？ 【总结】能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。 ( 内能的转移 机械能的转移 ) 3.能量守恒定律： （1）能量守恒定律 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。 （2）能量守恒定律的普遍性 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律。 根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加；反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。 （3）运用能量守恒定律分析问题 从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。例如，在行驶的汽车中，燃料的化学能通过燃烧转化为燃气的内能，再通过热机做功把内能转化为机械能。在这个过程中，燃料的化学能一部分转化为机械能，一部分转化成了热机和周围环境的内能，但是总量保持不变。 燃料的化学能W总=W有用+W1+W2+ W3 （二）永动机是不可能实现的 1. 永动机： 由图为一位“发明家”设计的一种永动机。他的设想是：利用上水池的水向下的冲力使水轮发电机发电，然后利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池。这样不断循环下去，就可以制成一种永动机。 在此过程中，水轮发电机还可以抽出一部分电能供用电器使用。不过，这种永动机依然不能持续运转。 2.请分析一下这种永动机失败的原因： 因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为内能，即机械能和电能都会逐渐减少，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去。不可能永远有供用电器工作的电。 【例题3】下列实例中没有发生能量转化的是（　　） A． 太阳能电池发电 B． 泥石流冲垮房屋 C． 电风扇通电吹风 D． 雷击引发森林火灾 【答案】B. 【解析】A．太阳能电池发电是太阳能转化为电能，故A不符合题意； B．泥石流冲垮房屋主要是力对物体做功，属于机械能的转移，没有典型的能量转化，故B符合题意； C．电风扇通电吹风是电能转化为机械能，故C不符合题意； D．雷击引发森林火灾是电能转化为内能，故D不符合题意。 所以选B. 【例题4】（多选题）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是 A．出膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续前进 B．水壶里的水沸腾了，停止加热，壶中的水不能继续沸腾 C．一个从距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，将弹到距离地面8米高的位置 D．两个对接的斜面，小球从一个斜面滚下后，继续滚上另一个斜面 【答案】BD. 【解析】A．子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故A不符合题意； B．把水加热到沸腾后停止加热，温度达到了沸点，但不能继续吸热，所以不能沸腾，故B符合题意； C．一个从距地面5米高的位置自由掉落的小球，落地后，由于碰撞，一部分动能转化为内能，所以，将不会弹到距离地面8米高的位置，故C不符合题意； D．两个斜面相对接，小球从一个斜面滚下后，由于具有动能，在另一个斜面上动能转化为重力势能，所以会继续冲上另一个斜面，故D符合题意。 故选BD。 【例题5】如图中显示的是天然气热水器的参数，则它的热效率是（　　） A．75% B．50% C．33.3% D．20% 【答案】A. 【解析】从图中可知总能量W=W1+W2=500J+1500J=2000J，它的热效率 故选：A。 【第三节】能源 （一）能量转化和转移的方向性： 讨论交流：这些情形可能出现吗？ 1.一杯水静置一段时间后，其中的一部分水自行从另一部分水中吸收热量，沸腾成水蒸气，另一部分水则内能减少，凝结成冰。 2.一枝枯萎的花，自发从空气中吸收能量和水分，重焕生机。 3.能量转化和转移具有方向性。 （1）涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。 如果某个过程中涉及了热量的散失，能量的转化和转移无法自发地沿反方向发生，除非耗费额外的能量予以补充。 保温瓶的内胆与外壳间几乎抽成真空，就是为阻碍热量的转移，但即使这样，瓶内的水仍然会渐渐变凉。 （2）在现实的宏观世界中，我们对能量的利用，无法避免内能的生成与转移。于是，每一次能量的利用，都会减少这个世界上可利用、便于利用的能量的总量。这就是虽然能量守恒，我们仍然要节能的原因。 （二）能源的分类： 1.能源： 能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源。 生产和生活中利用的这些能量，是通过哪些能源提供的？ 2. 人类利用能源的历程 （1）火的利用 钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源。 柴薪燃烧时的能量转化：化学能转化为内能。 （2）化石能源的利用 蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，直接导致了第二次能源革命。化石能源是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会. 蒸汽机工作时的能量转化：内能转化为机械能。 （3）电能的利用 19世纪以来，电磁感应现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。电能是由其他形式的能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，为人类所用. 发电机的能量转化：机械能转化为电能。 （4）核能的利用 20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。 核能发电的能量转化：核能转化为电能。 3. 能源的分类： （1）按照获取方式分为：一次能源和二次能源。 一次能源指从自然界直接取得，而不改变其基本形态的能源，如煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物质能等，有时也称为初级能源。 二次能源指一次能源经过加工，转换成另一种形态的能源，如电力、蒸汽、焦炭、沼气、汽油、柴油、煤气等。 （2）一次能源按其资源的再生性可分为：可再生能源和不可再生能源。 可再生能源指能够不断得到补充以供使用的一次能源，如水能、太阳能、生物质能、地热能、风能、潮汐能等。 不可再生能源指须经地质年代(亿万年)才能形成而短期内无法再生的一次能源，如煤、石油、核燃料等。这些能源正在日渐枯竭，存储量已经不多。 （3）按照对环境的影响分为：清洁能源和污染能源。 太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染能源。 （4）按照人类开发早晚分为：常规能源和新能源。 煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等属于新能源。 【例题6】凡是能提供________的物质资源叫做能源。现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能以及电能。在这些能源中属于化石能源的有_________；属于一次能源的有_________ ；属于二次能源的有_______ 。 【答案】能量；煤、石油、天然气；煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能；电能。 【解析】凡是能提供能量的物质资源叫做能源。这些能源中，化石能源有：煤、石油、天然气。一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能。二次能源是指无法从自然界获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，如电能等。 【例题7】如图分别是某一年中国与世界能源消耗结构图，从图和所学的知识可知（ B ） A．在这一年中国水电消耗的比例比世界的大 B．世界消耗的能源以化石能源为主 C．因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源 D．多烧煤少用天然气符合建设生态文明城市的要求 【解析】A．在这一年中国水电消耗的比例为5.9%，比世界的（6.4%）小；该选项错误。 B．世界消耗的能源以化石能源为主；该选项正确。 C．煤炭是一次能源，所以该选项错误。 D．多烧煤少用天然气，污染严重，不符合建设生态文明城市的要求，该选项错误。 故选B。 【第四节】核能 （一）原子核与核能： 1. 原子核的组成 原子核通常由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，中子不带电；质子的质量大约是电子的1836倍，中子和质子的质量几乎相同。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在一个非常大的广场中央。 2. 核能 （1）核能：质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量。这种能量就是核能。 （2）释放核能的方式：核裂变和核聚变。 （二）裂变及其利用： 1.裂变： 1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。 2.链式反应： 当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。 3.裂变的应用： （1）原子弹 链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。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。 （2）核电站 核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。 a. 核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。 b. 核电站的工作原理及能量转化 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。核电站发电时的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能。 （三）聚变及其利用： 1.聚变： 如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变，也称为热核反应。 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。 3.太阳内部的聚变 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。 【例题8】（25-26九年级上·北京·月考）关于原子及其结构，下列说法中不正确的是（　　） A．通常情况下，原子整体不显电性 B．原子是由原子核和核外电子构成的 C．金属导电靠的是自由电子 D．原子核带负电，核外电子带正电 【答案】D 【详解】A. 通常情况下，原子核带正电，核外电子带负电，且电荷量相等，因此原子整体不显电性，故A正确，不符合题意； B. 原子由原子核和核外电子构成，这是原子结构的基本模型，故B正确，不符合题意； C. 金属中，自由电子定向移动形成电流，因此导电靠自由电子，故C正确，不符合题意； D. 原子核由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，因此原子核带正电；核外电子带负电，故D错误，符合题意。 故选D。 【例题9】核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，右图是核能发电原理图。下列说法正确的是（　　） A．核能是一种可再生能源 B．核反应堆通过不可控裂变反应释放核能 C．发电机工作时将电能转化为机械能 D．我国供生活用的交流电频率是50Hz 【答案】D 【详解】A．核能不能在短时间内重复获得，所以核能是不可再生能源，故A错误； B．在核电站的反应堆中发生的是可控核裂变，这种反应称为链式反应，故B错误； C．核电站发电的过程是将核裂变产生的核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能，所以发电机工作时将核能转化为电能，故C错误； D．交流电的频率是指电流方向每秒变化的次数，我国供生活用的电是交变电流，它的频率是50Hz，故D正确。 【例题10】中国“人造太阳”——磁约束核聚变实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，实现403s稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了托卡马克装置高约束模式运行新的世界纪录。下列说法正确的是（    ） A．核能属于二次能源 B．核能属于不可再生能源 C．太阳能属于不可再生能源 D．“人造太阳”获取核能的方式如图乙所示 【答案】B 【详解】A．能够从自然界直接获取的能源为一次能源，核能属于一次能源，故A错误； B．核能短期内不能够从自然界源源不断得到补充，属于不可再生能源，故B正确； C．太阳能可以从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源，故C错误； D．“人造太阳”获取核能的方式是核聚变，甲图是核聚变示意图，乙图是核裂变示意图，故D错误。 故选B。 【第五节】能源与可持续发展 （一）能源结构的变迁： 1.能源结构的变迁： （1）火的利用 开启了以柴薪作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源。 （2）化石能源的利用 化石能源是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会. （3）电能的利用 19世纪以来，电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。发电机的能量转化：机械能转化为电能。 （4）核能的利用 2.能源消耗危机： 社会化大生产意味着对能源的巨量需求。随着不断开采，煤、石油、天然气这些常规能源越用越少，这是人类要共同面对的“能源危机”。 （二）碳达峰 碳中和： 1.环境污染： 人类活动引发的气候变化已经对自然环境和人类社会造成了广泛的不利影响以及严重损害。同时化石能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放，对环境及生态系统造成了巨大破坏。 2.碳达峰： 在某个时间点二氧化碳的排放量达到峰值，之后逐渐回落，这就是碳达峰。 3. 碳中和： 降低化石能源消费占比、节能减排，并通过植树造林等方式吸收二氧化碳，当排放量与吸收量相互抵消，达到相对“零排放”，便实现了碳中和。 （三）能源安全： 1.能源利用中的安全问题： 由于突发事件造成的能源短缺或能量供应的中断。 2.解决能源问题的对策： ①一方面，必须形成全民节能意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物排放。 ②另一方面，依靠科学技术创新开发清洁型能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性。 （四）新能源战略与绿色发展： 碳达峰、碳中和、能源安全，已纳入我国经济社会发展全局。 1.推动产业结构、能源结构、交通运输结构等的调整优化； 2.加快规划建设新型能源体系 电力是非常重要的二次能源，我国发电量长期稳居世界第一位。我国在核能发电、太阳能发电、风力发电、水力发电等领域的技术水平均居世界前列。在地热能、潮汐能、氢能的利用上，我国也在不断尝试与创新。 【例题11】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。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？（　　） A．煤 　　　B．石油 　　　C．天然气 　　　D．太阳能 【答案】D 【详解】（1）煤、石油、天然气这些化石能源，都属于不可再生能源，且对环境有污染，不适合积极开发和利用。ABC错误。 （2）太阳能是可再生能源，环保无污染，所以应该积极开发和利用。 答案为D。 【例题12】节约资源和保护环境是我国的基本国策，2024年5月13日至19日为全国节能宣传周，主题是“绿色转型，节能攻坚”。下列叙述不符合节能环保要求的是（　　） A．重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品 B．短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用 C．公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃ D．手机充完电后，不必拔下充电器 【答案】D 【详解】A、重复使用节能环保购物袋，减少使用一次性用品符合节能环保要求，故A不合题意； B、短距离上下楼不乘电梯，尽量减少电梯使用可节约用电，符合节能环保要求，故B不合题意； C、公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26℃，有利用节约电能，符合节能环保要求，故C不合题意； D、手机充完电后，要拔下充电器，否则容易造成火灾隐患，故D符合题意。 故选：D。 【课堂总结】 按照学习内容梳理本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．写出下列现象中包含的能量转化或没转移： ①煤炭燃烧； 。 ②热水变凉； 。 ③搓手取暖； 。 ④摩擦生电； 。 ⑤温度计测温度 。 【答案】见解析。 【详解】①煤炭燃烧是化学变化，化学能转化为内能，属于能量的转化； ②热水变凉，热水放出热量，温度降低，属于能量的转移； ③搓手取暖，克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于能量的转化； ④摩擦生电，机械能转化为电能，属于能量的转化； ⑤温度计测温度，温度计吸收或放出热量，属于能量的转移； 综上所述，属于能量转移的是②⑤，属于能量转化的是①③④。 2．2025年3月17日，“谷神星一号”运载火箭将8颗卫星成功送入预定轨道，创造了中国航天史上的又一壮举。火箭发射时，燃料燃烧释放的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 【答案】A 【详解】火箭发射时，是利用燃料的内能做功，是将内能转化为机械能。 A．热机做功冲程是将内能转化为机械能，故A符合题意； B．钻木起火过程是将机械能转化为内能，故B不符合题意； C．水力发电过程是水的机械能转化为电能，故C不符合题意； D．物体上抛过程是物体动能转化为重力势能，故D不符合题意。 故选A。 3．下列几个例子中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．用锤敲石头，石头和锤都要发热 B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高 C．冬天，人站在阳光下感到暖和 D．点燃爆竹，使爆竹腾空而起 【答案】D 【详解】A．用锤敲石头，石头和锤都要发热，这是利用对物体做功的办法来增加物体内能的，是机械能转化为内能，故A不符合题意； B．给烧杯加热，使杯内水的温度升高，水吸收了热量，内能增大，通过热传递增加内能，是能量转移的过程，故B不符合题意； C．冬天，人站在阳光下，吸收了热量，温度升高，内能增大，所以感到暖和，这个是通过热传递改变内能，是能量的转移过程，故C不符合题意； D．点燃爆竹，爆竹的内能增大，对外做功，将内能转化为机械能，所以爆竹能腾空而起，故D符合题意。 故选D。 4．（多选题）自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是（　　） A．图甲：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 B．图乙：原来静止的小球被撞击之后运动起来 C．图丙：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 D．图丁：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 【答案】ABC 【详解】A．涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，海水的机械能转移到水轮机上，故A符合题意； B．原来静止的小球被撞击之后运动起来，属于能量的转移，故B符合题意； C．高温的电炉丝使周围的空气温度上升，是通过热传递改变空气的内能，属于能量的转移，故C符合题意； D．试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞，是将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。 故选ABC。 5. 北方冬天供暖使用的煤属于 （选填“一次能源”或“二次能源”）；我国建立的“北斗”卫星导航系统是通过 （选填“电磁波”或“超声波”）向地面传递信息，提供全天候即时定位服务。 【答案】一次能源，电磁波。 【详解】煤是没有经过加工的、从自然界直接获取的能源，属于一次能源。 电磁波可以在真空中传播，且传播速度快，“北斗”卫星导航系统是通过电磁波向地面传递信息。 6．关于能源与信息，下列说法正确的是（　　） A．电力、焦炭属于一次能源 B．核能不属于清洁型绿色能源 C．超声波只能传递能量，不能传递信息 D．北斗导航系统是利用电磁波传递信息的 【答案】D 【详解】A．电力、焦炭都是其它能源转化来的，属于二次能源，故A错误； B．清洁能源是指温室气体和污染物零排放或排放很少的能源，核能属于清洁型绿色能源，故B错误； C．超声波既能传递能量，也能传递信息，故C错误； D．电磁波可以在真空中传播，北斗导航系统是利用电磁波传递信息的，故D正确。 故选D。 7．（多选题）电能是人们生产生活中的重要资源，下列关于电能和电功的说法正确的是（　　） A．电能是一次能源 B．电能和电功的单位都可以是焦耳 C．发电机工作时将电能转化为其它形式的能 D．用电器消耗了多少电能就相当于电流做了多少功 【答案】BD 【详解】A．我们日常生活中使用的电能是通过加工由其它形式的能转化来的，所以电能不是一次能源，故A错误； B．电能是使用电以各种形式做功的能力，单位是焦耳；电功是电流所作的功，单位也是焦耳；故B正确； C．发电机工作是闭合线圈在磁场中做切割磁感线运动产生电流的，是机械能转化为电能的，故C错误； D．电能是用电器做电功能力的大小，电功是电能转化为其它形式的能的多少，所以用电器消耗了多少电能就相当于电流做了多少电功；故D正确。 故选BD。 8．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。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？（　　） A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能 【答案】D。 【详解】为了保护地球这个人类共同的家园，我们应当积极开发新能源、清洁型能源，煤、石油、天然气属于化石能源，污染型能源；太阳能属于新能源、清洁型能源。 所以选D。 9. 能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一，请回答以下问题： （1）能源家族中：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，其中属于化石能源的有 （填序号）； （2）城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下两组有关数据： 热值q /J•m-3 当地价格 /元•m-3 每户月平均用气量/m3 更换灶具费用/元 煤气 约4×107 9 6 0 天然气 约8×107 15 3 70 ①根据以上数据，在一标准大气压下将2.5L、20℃水烧开，水吸收的热量为 ，如使用煤气，则需要 m3，价格为 元；如使用天然气，则需要 m3，价格为 元。（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃） ②现请你决策： （选填“A”或“B”）    A. 继续使用煤气     B. 更换使用天然气 简单说明你作出这样决策的理由是： 。 【答案】（1）②③④；（2）①8.4×105J；2.1×10-2；0.189；1.05×10-2；0.1575；②B，理由为从长远看，更经济。 【解析】（1）能源家族中：①柴薪、②煤炭、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦太阳能、⑧地热能等，其中属于化石能源的有；煤炭、石油、天然气。 （2）①水的质量 m=ρV=1.0×103 kg/m3×2.5 ×10-3m3=2.5 kg。 水吸收的热量为Q吸=cm(t−t0)= 4.2×103J/ (kg. °C) ×2.5kg×（100℃-20℃）= 8.4×105J 使用煤气，则需要V=Q/q=8.4×105J/ [4×107 J•m-3 ]= 2.1×10-2m3， 价格：9元/m-3×2.1×10-2m3=0.189元； 如使用天然气，则需要V=Q/q=8.4×105J/ [8×107 J•m-3 ]= 1.05×10-2m3 价格为：15元/m-3×1.05×10-2m3=0.1575元； ②所以应该更换使用天然气。理由是：为从长远看，更经济。 10．若把原子、原子核、电子看成球体，原子半径的数量级为10-10m，原子核半径的数量级为10-15m，电子半径的数量级小于10-9nm。按尺度从大到小的排序是（   ） A．原子、原子核、电子 B．电子、原子、原子核 C．原子核、原子、电子 D．原子、电子、原子核 【答案】A 【详解】因为1nm=10-9m，所以10-9nm=10-18m 故按尺度从大到小的排序是：原子、原子核、电子。故选A。 11．如图所示，中国环流器二号M装置在可控核聚变（人造太阳）上取得重大突破。核聚变过程中产生的能量是（　　） A．核能 B．动能 C．机械能 D．重力势能 【答案】A 【详解】人类获得核能的途径是核裂变和核聚变，所以核聚变过程中产生的能量是核能。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 12．中国成功研发出了先进核裂变能——钍基熔盐堆的第4代核反应堆发电技术，于2021年9月底在甘肃武威启动试运行，创造了又一项奇迹，其技术应用属于世界首次。钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少、使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源和热转换效率高等显著优点。下列有关钍基熔盐堆的说法正确的是（　　） A．钍基熔盐堆不产生核废料 B．钍基熔盐堆需要大量水作冷却剂，因此不可以建在内陆 C．钍基熔盐堆的热转换效率比传统的核反应堆还要低 D．钍基熔盐堆是利用核裂变放出的能量 【答案】D 【详解】A．由题意知，钍基熔盐堆具有产生的核废料非常少，不是不产生核废料，故A错误； B．由题意可知，钍基熔盐堆使用氟化盐作为冷却剂无需耗费大量水资源，因此可以建在内陆，故B错误； C．由题意可知，钍基熔盐堆具有热转换效率高等显著优点，故C错误； D．钍基熔盐堆是利用核反应堆的裂变的可控链式反应放出的能量，故D正确。 故选D。 13. 我国的核电技术已进入世界先进行列。下列关于我国的田湾核电站和徐大堡核电站的说法正确的是（　　） A．可以利用各种原子核发电 B．利用核聚变发电 C．发电后产生的核废料仍然具有放射性 D．核能能够全部转化为电能而没有损失 【答案】C 【详解】核电站是利用铀核发生裂变而发电的，核反应堆在发电过程会产生内能，不会将核能全部转化为内能，发电后产生的核废料具有放射性，对人体有伤害，故ABD错误，C正确。 故选C。 14．如图是我国目前能源使用比例图．其中核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，下列说法正确的是（ ） A．核电站利用核能发电，将核能转化为电能 B．现在的核电站是利用聚变反应来产生电能 C．核能是我国目前消耗的主要能源 D．核电站产生的核废料对环境不会造成污染 【答案】A。 【详解】核电站主要是利用核裂变进行发电的，是将核能转化为电能的过程，A正确，B错误；化石能源是我国当今主要的能源，C错误；核电站产生的核废料会对环境造成污染，D错误． 所以选A. 15．2011年3月11日，日本东北部海域发生的海底大地震导致福岛第一核电站二号机组受损，引发了较为严重的核泄漏，核电安全再次成为各国高度关注的问题。关于核能开发的说法中，你认为正确的是（ ） A. 停止开发核能，因为开发核能会带来可怕的核泄漏，弊远大于利 B. 核能是一种稳定、高效、清洁的可再生能源，是其他新能源不可能替代的 C. 福岛第一核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能 D. 核能开发是绝对安全的，即使有核泄漏也是清洁、无污染的 【答案】C。 【详解】A．核泄漏造成的核辐射会使周边环境严重污染，但合理开发核能能解决人类能源危机，故A错误； B．核能是一种相对较为清洁的能源，是不可再生能源，故B错误； C．核电站是利用原子核裂变发生链式反应时释放的大量能量来发电的，是可控制的，故C正确； D．核能开发不是绝对安全的，核辐射污染、核废料污染是极为严重的，D错误。 所以选C。 16．（25-26九年级上·湖北武汉·月考）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法不正确的是（       ） A．甲图中，绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能 B．乙图中，太阳能热水器通过热传递方式将太阳能转化为水的内能 C．丙图中，太阳能交通信号灯是先将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能 D．丁图中，太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 【答案】D 【详解】A．绿色植物通过光合作用吸收太阳能转化为化学能储存在有机物中，故A正确，不符合题意； B．太阳能热水器工作时，吸收太阳能，将热量传递给水，使水的温度升高，太阳能通过热传递的方式转化为水的内能，故B正确，不符合题意； C．太阳能电池板将太阳能转化为电能，对信号灯供电，将电能转化为信号灯的光能驱动信号灯发光，故C正确，不符合题意； D．在充电过程中，电能被转化为化学能储存在蓄电池内，故D错误，符合题意。 故选D。 17．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（    ） A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能 D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能 【答案】C 【详解】A．绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确，不符合题意； B．太阳能集热器工作时消耗太阳能，产生水的内能，将太阳能转化为水的内能，故B正确，不符合题意； C．太阳能汽车是先将太阳能转化为电能再转化为机械能，并非直接转化，故C错误，符合题意； D．太阳能信号灯先将太阳能转化为电能，再转化为光能，其最终的能量形式是光能，故D正确，不符合题意。 故选C。 18．如图是郑州市周边新建道路两旁使用的太阳能LED照明路灯，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它是太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或“聚变”）时释放出的能量。 【答案】 可再生 聚变 【详解】[1][2]太阳能可以从自然界源源不断获取，因此属于可再生能源。核能的应用包括轻核聚变和重核裂变，太阳能是太阳内部氢原子核发生不可控的聚变时释放出的能量。 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $