5.2 能源的利用与开发 课件-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学课件围绕能源的利用与开发，涵盖全球能源概况、太阳能及其他能源开发利用、能源限制与取舍等核心知识点。通过预习单引导学生预习教材P188-197，从全球到我国能源现状，再到具体能源类型，构建递进式学习支架。 其亮点在于结合数据图表和探索活动，运用科学思维（如推理论证太阳能光热与光伏发电原理区别）和探究实践（如计算太阳能替代核电所需面积），培养学生对能源与环境关系的科学观念。学生能提升分析解决问题能力，教师可借助结构化资源高效实施探究教学。

第5章 能源及其利用 第2节 能源的利用与开发 1 1.了解全球的能源概况。 2.知道我国对太阳能的开发与利用。 3.知道我国对其他能源的开发和利用。 4.了解可再生能源和不可再生能源的限制与取舍。 学习目标 2 教材预习单 预习范围：教材P188—P197 预习内容：1.全球的能源概况； 2.太阳能的开发与利用； 3.其他能源的开发和利用； 4.能源利用大讨论。 新知探究 3 人类的生存与发展需要能源。时至今日，全球消耗的能源仍以化石 燃料为主。2022年，化石燃料在全球能源消耗中的比例约为 ， 可再生能源（不包括水力发电）使用量约占全球能源消耗量 。 . . . . . . 新知探究 知识点1 全球的能源概况 4 1. 2022年我国各种发电方式装机容量占比如下图 （目前，火电仍是我国的主力能源，我国正积极推动煤炭和新能源 优化组合，建立以可再生能源为主体的绿色电力系统） 新知探究 知识点1 全球的能源概况 5 2.我国可再生能源的可开发量 我国有丰富的非化石能源资源，如太阳能、风能、水能等。下表是 我国可再生能源的可开发量。（我国积极推行可再生能源的开发， 将太阳能发电和风力发电作为主要发展方向，可再生能源将在我国 社会发展中担当大任）#1.1 新知探究 知识点1 全球的能源概况 6 能源类型 可开发量 太阳能 17 000亿吨标准煤 风能 亿千瓦（6亿吨标准煤） 水能 5.4亿千瓦亿吨标准煤 生物质能 4.6亿吨标准煤 地热能 33亿吨标准煤 新知探究 知识点1 全球的能源概况 7 典例1 我国有丰富的非化石能源资源，下列选项中不是非化石能源 资源的是( ) D A.太阳能 B.风能 C.水能 D.页岩气 新知探究 知识点1 全球的能源概况 8 （太阳能的开发利用对环境影响较小。我国大部分地区纬度较低， 太阳光照强，太阳能资源丰富，尤其在西部地区和广大农村，开发 利用太阳能解决能源不足的问题大有可为） 新知探究 知识点2 太阳能的开发与利用 9 探索活动 教材第190页 1.我国太阳能资源分布总体上由西北向东南递减，呈现“西多东 少、北多南少”的格局。太阳能资源最丰富区集中在高原、干旱半 干旱内陆地区；最贫乏区集中在湿润多雨的盆地与山区。 2.我国具有太阳能资源优势的地区包括：青藏高原、新疆南部、甘 肃河西走廊、青海柴达木盆地、内蒙古高原中西部、宁夏、山西北 部、陕西北部等。 新知探究 知识点2 太阳能的开发与利用 10 3.在我的家乡，人们广泛利用太阳能的方式包括： 家用太阳能热水器——几乎每户楼房阳台或屋顶都安装真空管或平 板式热水器，用于洗澡、洗碗、供暖辅助，节能又环保。 太阳能路灯——村庄、小区、公园、道路两旁普遍使用，白天蓄能、 夜晚照明，无需电网接入。 农业大棚补光与加热——部分现代化农业园区利用太阳能板发电驱 动补光灯或加热系统，提升作物产量。 分布式光伏发电——近年来越来越多农户在屋顶安装光伏板，自发 自用、余电上网，增加家庭收入。 新知探究 知识点2 太阳能的开发与利用 11 1.太阳能热水器（一种直接利用太阳能的装置） 在我国西藏仲巴县，县城所有的供热都是由太阳能来提供的。 2.太阳能光热发电（光热装置能够储热，可以24小时连续发电） 太阳能光热发电是利用大规模阵列反射镜收集太阳热能，通过换热 装置产生水蒸气，推动汽轮发电机发电。#1.1 新知探究 知识点2 太阳能的开发与利用 12 3.太阳能光伏发电 太阳能光伏发电是利用半导体材料制成的太阳能电池，将光能直接 转变为电能。光伏发电的缺点是在夜间或有云的时候无法实现发电。 （目前，我国是世界上最大的光伏发电系统的制造国，至2021年底， 我国光伏发电装机容量达到3.06亿千瓦，稳居全球第一） 我国正以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点，建设大型光伏发电基地， 开发可再生能源，改变能源的结构。 新知探究 知识点2 太阳能的开发与利用 13 典例2 简述太阳能光热发电与太阳能光伏发电在基本原理上的主要 区别。 解：太阳能光热发电是间接发电：利用反射镜收集太阳热能，加热 熔盐，熔盐再加热水产生蒸汽，推动汽轮发电机发电（光能 热 能 机械能 电能）。 太阳能光伏发电是直接发电：利用半导体材料的光伏效应，将光能 直接转变成电能（光能 电能）。 新知探究 知识点2 太阳能的开发与利用 14 太阳能的利用会受到天气等因素的影响，存在明显的分散性、间断性等特征，这对人们大规模利用太阳能带来了挑战。因此，我们需要开发新技术以拓展能源来源，满足人类对能源持续增长的需求。 新知探究 知识点3 其他能源的开发和利用 15 1.风电（我国的风力发电开发已走在世界前列，风力发电装机容量 居全球第一） 风能是宝贵的清洁能源。我国风能资源丰富，尤其在西北、西南、 华北、华东等地区。我国在发展陆上风电的基础上，大力发展海上 风电。海面平坦、广阔，海上的风更大，可以利用更大容量的风力 发电机进行发电。#2 . . 新知探究 知识点3 其他能源的开发和利用 16 2.氢能 氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的能源。分解水可以产 生氢气。以氢气为能源，使用过程中只产生水，不会排放任何污染 物。以氢气为原料的氢燃料电池可望能取代化石能源，作为交通运 输工具的动力来源。氢能利用的主要困难在于氢气储存不易、制造 氢燃料的成本较高。（氢燃料电池是将氢气与氧气通入电池设备中， 进行化学变化，将化学能转变成电能）#2 . . . . . . 新知探究 知识点3 其他能源的开发和利用 17 3.煤炭净化 我国煤炭储量大，方便运输，用煤炭燃烧发电成本低，但燃烧煤的 过程中会产生硫化物、氮化物和二氧化碳等，导致环境污染。 （目前，我国建造的1 000多座现代化的燃煤发电厂，实现了氮氧 化物、二氧化硫和粉尘等常规污染物超低排放，达到了世界先进水 平） 我国的科研人员一直在发展煤炭燃烧技术，探索煤炭的清洁、高效 燃烧，减少污染，降低对环境的影响。#1.2 新知探究 知识点3 其他能源的开发和利用 18 典例3 与陆上风电相比，海上风电的潜在优势不包括以下选项中的 ( ) D A.海面平坦广阔 B.海上的风更大 C.可以利用更大容量的风机 D.建设维护成本更低 新知探究 知识点3 其他能源的开发和利用 19 虽然能源使我们的生活更加方便，但若过度开发或使用不当，也会 对环境带来污染与危害。例如，核电厂排放的热废水，会造成附近 河流和海域的水温上升，影响当地生态环境。 水能、风能、太阳能、生物质能等可再生能源，在制造或建造发电 设备的过程中，可能造成环境污染，电站设置地点的生态环境也会 受到影响；目前使用的储电设备是锂离子电池，将来大量锂离子电 池被淘汰时，也将造成一个不可忽视的环境问题。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 20 探索活动 教材第195页 1.（1）核心数据参考：一座百万千瓦级核电厂的年发电量取 ， 太阳能电池板的平均效率约为（取 计算）， 地表年均太阳辐射量约为 （取 计算）， 考虑系统损耗、阴雨天、机器效率等，实际发电效率约为理论值的 （取 计算），#3.1.3 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 21 理论上太阳能电池板单位面积年发电量 ， 实际上太阳能电池板单位面积年发电量 ， 所需太阳能电池板面积 。 答：一座百万千瓦级核电厂若由太阳能发电替代，约需 的 太阳能电池板（视地理位置、技术效率等略有浮动）。#3.1.7 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 22 （2）可能会对环境造成的影响：①土地占用与生态破坏； ②热岛效应与微气候改变； ③水资源消耗； ④制造与废弃污染； ⑤视觉污染与光反射干扰； ⑥大面积反光可能影响周边居民生活和鸟类飞行。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 23 （3）可再生能源不是真正的零污染。 原因：①制造阶段污染：风机叶片含玻璃纤维与树脂，光伏板含硅、 银、铅、镉等，生产过程能耗高、排放 、产生有毒副产物。 ②运输与安装污染：大型设备运输依赖燃油车辆，施工过程产生噪 声、粉尘、废弃物。 ③报废处理污染：风机叶片难降解，光伏板若未妥善回收，重金属 泄漏会污染环境。 ④间接生态影响：如建造水电大坝时改变河流生态、淹没土地等。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 24 2.答案不唯一，合理即可。 3.（1）生活、学习中浪费电能的行为：①人走灯不关； ②电脑、电视等不用时待机耗电； ③空调温度设置不合理； ④教室多媒体设备使用后未关闭； ⑤公共区域照明常亮。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 25 （2）个人层面：①养成“随手关灯、关电器”的习惯； ②拔掉不使用的充电器与插头； ③合理使用空调与风扇； ④充分利用自然光。 集体/校园层面：①班级设立“节能监督员”； ②张贴节能提示标语； ③推广节能灯具； ④开展“节能周”或“无电日”活动。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 26 在节约能源和提高能源利用效率的基础上，我们还需要开发新技术 以拓展能源来源。开发任何一种能源都有其风险，开发前应谨慎评 估，以降低对环境造成的危害。人类活动需要各种能源，能源开发 与利用需兼顾经济发展与环境保护。无论是节能，还是可再生能源 的利用，应以科技进步减少对环境的影响，实现能源的可持续发展。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 27 思考与讨论 教材第196页 1.①推动技术创新与设备升级； ②优化产业结构； ③加强能源管理体系建设； ④发展智能电网与储能技术； ⑤提升公众节能意识。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 28 2.①随手关灯、拔插头； ②选用节能电器，使用 节能灯； ③合理使用空调； ④减少冰箱开门次数与时长； ⑤热水器设定合理温度； ⑥安装太阳能热水器或光伏板。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 29 典例4 解答下列关于锂离子电池的问题。 （1）为什么锂离子电池对可再生能源的发展至关重要？ 解：锂离子电池对可再生能源的发展至关重要，因为它能储存电能， 解决太阳能、风能等可再生能源间歇性、不稳定性（如夜间无光、 无风时）的发电问题，实现电能的平稳输出和按需供应，是可再生 能源大规模并网和应用的关键支撑技术。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 30 （2）锂离子电池从“生产”到“淘汰”的全过程，可能涉及哪些环境问题？ 解：全过程可能涉及的环境问题包括： ①生产制造环节：电池正负极材料、电解液等的开采、提炼和生产 过程能耗高，可能产生重金属、化学溶剂等污染。 ②报废处理环节：如果回收体系不完善，大量废旧的锂离子电池可 能被不当填埋或拆解，导致其中的重金属（如钴、镍等）和电解液 泄漏，污染土壤和地下水。 新知探究 知识点4 能源利用大讨论 31 $