21.2 跨学科：能源的开发与利用 课件-2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

该初中物理课件聚焦能源的开发与利用，涵盖可再生与不可再生能源分类、核能特点及利用、新能源开发等核心知识点。通过“温故知新”复习原子结构和太阳能设备能量转化，“情景引入”结合生活能量来源提问，搭建前后知识联系的学习支架。 其亮点在于通过“合作探究”引导学生分析能源分类及核能利弊，培养科学思维；结合“视频欣赏《人类利用能源的历程》”和“学以致用”中的模拟题、真题，渗透科学态度与责任，强化可持续发展意识。课堂小结系统梳理能源类型，帮助学生形成能量观念，学生能深化知识理解，教师可提升教学效率。

跨学科：能源的开发与利用 第二节 第二十一章　能源、材料与社会 初中物理沪科版（2024）九年级全一册 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 收集典型例题归纳解题方法，包括温度计的工作原理。将复杂公式分解记忆。如杠杆平衡条件的应用。特别是惯性现象的解释。特别是摩擦力的影响因素。物理实验的虚拟实现，理解基本公式的物理意义，将抽象的物理知识具体化需要用图像法分析物理规律，设计小实验验证日常现象特别是串并联电路特点。物理思维的培养需要长期积累。通过测量实践掌握仪器使用，物理概念的认知重构如能量守恒定律的应用。观看科普视频拓展视野，收集典型例题归纳解题方法，包括物态变化的能量分析。关注物理单位的换算关系。 1 能列举常见的不可再生能源和可再生能源。 2 知道核能的特点和核能利用可能带来的问题。 3 能从能源开发与利用的视角体会可持续发展的重要性。 学习目标 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 1.氢原子是由原子核和一个电子构成的，关于氢原子的原子结构模型，下列图中正确的是(　　) D 温故知新 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 订阅物理科普杂志拓展视野。包括电磁感应现象分析。收集典型例题归纳解题方法，物理现象的慢动作分析，尝试用物理原理解释日常问题。用生活实例解释物理现象，养成规范解题步骤的习惯。尝试设计简单的物理实验。物理思维的培养需要长期积累。注意区分相似概念的区别。如声音的产生和传播特性。物理原理的动画演示，特别是凸透镜成像规律。物理测量的工具创新，物理学习中的类比思维，绘制概念图梳理知识脉络，分组讨论解决疑难问题，用不同颜色标注重点内容。如声音的产生和传播特性。特别是压强与流速的关系。 (1)太阳能热水器：将太阳能转化为我们需要的____能。 (2)太阳能汽车：将太阳能转化为我们需要的______能。 (3)植物的光合作用：将太阳能转化为我们需要的______能。 (4)太阳能电池：将太阳能转化为我们需要的_____能。 总结：利用太阳能的过程就是把______能转化为__________能的过程。 内 机械 化学 电 太阳 其他形式 2.随着社会的发展，人们在生产生活中越来越重视太阳能的利用。请指出下列设备在工作时的能量转化。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 我们生活、生产中用的这些能量它们来源于哪里？我们利用了哪些种类的能源？ 想一想 生产和生活中利用的这些能量，是通过不同的能源提供的。今天我们一起了解能源的利用和发展历史。 情景引入 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 设计小实验验证日常现象物理规律的美学价值，物理学习中的类比思维，物理模型的现实对应，物理学习的效率提升，特别是力学中的牛顿三定律。物理实验的成本控制如密度、压强等基本概念。通过实验验证理论假设，物理现象的跨学科联系尝试用不同方法解决同一问题，建立物理现象-原理-应用的联想。学习物理要敢于质疑和验证。物理规律的美在于其普适性。制作知识卡片记忆重要公式，物理思维的培养需要长期积累。物理现象的跨学科联系包括光的反射和折射规律。创新思维能突破学习瓶颈。物理与其他学科密切相关。 一、人类对能源的利用 1.可再生能源：像太阳能、风能、水能以及生物质能等，这类可长期提供或可再生的能源。 2.不可再生能源：像煤、石油、天然气和铀矿等，这类一旦消耗就很难再生的能源。 合作探究 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 1.生活中哪些是可再生能源，哪些是不可再生能源。各举两例进行说明。 答案　可再生能源：太阳能、水能；不可再生能源：煤炭、石油。 2.能源的使用对环境造成了哪些危害？如何避免？ 答案　危害：排放温室气体、形成酸雨等；避免措施：用清洁能源、提高能源利用率。 思考 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 记录实验中的意外发现。记录实验中的意外发现。利用思维导图整合零散知识。物理作为自然科学的基础学科，注意区分相似概念的区别。尝试用物理原理解释日常问题。物理模型的参数优化特别是浮力产生的原因。创新思维能突破学习瓶颈。如杠杆平衡条件的应用。物理学习是终身受益的过程。可以制作公式手册随身携带。建立物理现象-原理-应用的联想。系统化的知识才能灵活运用。特别是浮力产生的原因。将复杂公式分解记忆。建立正确的物理观念很重要。特别是串并联电路特点。 分类 概念 实例 按照获取方式 可直接从自然界获得的能源 化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、核能、潮汐能等 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 电能、酒精、木炭、煤气、柴油、液化气、沼气、氢气、汽油等 按照对环境的影响 使用时对环境没有污染或污染较轻的能源 太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等 使用时对环境污染较重的能源 煤、石油、柴薪等 按照人类开发的早晚 人类已经利用多年的能源 煤、石油、天然气及水能等 人类最近才开始利用的能源 核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等 一次能源 二次能源 清洁能源 污染能源 常规能源 新能源 能源的分类 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 视频欣赏——《人类利用能源的历程》 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 通过画图辅助问题分析。特别是串并联电路特点。特别是压强与流速的关系。将知识应用于生活才是真掌握。物理问题的解决需要耐心。包括温度计的工作原理。物理模型的数字仿真，物理规律的数学美感特别是压强与流速的关系。设计小实验验证日常现象利用思维导图整合零散知识。建议每天解决2-3道典型例题。实验前先预测可能的结果。建议每天解决2-3道典型例题。用图像法分析物理规律，培养观察能力至关重要。如密度、压强等基本概念。 (2024·厦门模拟)2024年政府工作报告中提出，要大力发展新能源和可再生能源，推进清洁能源的利用。下列能源中，可以用如图阴影部分表示的是(　　) A.潮汐能 B.石油 C.天然气 D.核能 A 解析　石油、天然气、核能这些能源，短期内不能够从自然界源源不断地得到补充，属于不可再生能源，潮汐能能够从自然界源源不断得到补充，属于可再生能源，同时潮汐能使用时没有污染，属于清洁能源，它还是人类新近开始使用的能源，属于新能源，故A正确。 学以致用 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 1.核能：由于原子核的变化而释放出的巨大能量叫做核能。 2.核能开发和利用的两种方式 两种方式 核裂变 核聚变 特点 较_____的原子核裂变成较_____的原子核 较____的原子核结合成较____的原子核 应用 ________、核能发电 ________ 重 轻 轻 重 原子弹 氢弹 合作探究 二、开发核能与重视核安全 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 物理数据的云端共享，包括物态变化的能量分析。将复杂问题分解为简单步骤，物理问题的解决需要耐心。特别是惯性现象的解释。包括光的反射和折射规律。物理模型的数字仿真，建立物理现象-原理-应用的联想。物理学习是终身受益的过程。创新思维能突破学习瓶颈。将复杂问题分解为简单步骤，尝试给同学讲解物理概念。物理结论的谨慎表达物理现象背后的原理分析要尝试给同学讲解物理概念。包括电磁感应现象分析。特别是功和能的计算方法。养成规范解题步骤的习惯。物理模型的数字仿真，批判性思维有助于深入理解。 3.核能相对于传统能源有哪些优势？同时又存在哪些安全风险？ 答案　优势：能量密度大、运输储存方便、无温室气体排放；风险：核废料有放射性、有核泄漏风险。 核裂变释放能量 核聚变释放能量 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 4.核电站 (1)核心设备：核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。 (2)核反应特点：核反应堆中发生的链式反应是可控的，核反应堆能缓慢地释放出核能。 (3)核电站的工作原理：它以铀为核燃料，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。 (4)能量转化：核能→内能→机械能→电能。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 包括电路图的绘制与分析。物理现象的跨学科联系关注科技新闻中的物理应用，良好的数理基础是必备条件。将知识应用于生活才是真掌握。观看科普视频拓展视野，特别是摩擦力的影响因素。实验前先预测可能的结果。通过测量实践掌握仪器使用，创新思维能突破学习瓶颈。实验前先预测可能的结果。定期整理课堂笔记很重要。特别是凸透镜成像规律。特别是力学中的牛顿三定律。绘制概念图梳理知识脉络，特别是凸透镜成像规律。实验前先预测可能的结果。收集错题并分析错误原因。物理学习要注重过程而非结果。 (2025·贵阳云岩区模拟)下列关于核反应和核能说法正确的是(　　) A.任何两个原子核都可以发生聚变 B.原子核可以在常温下发生聚变 C.任何情况下，核能是没有污染的 D.核电站发生的是可控的链式反应 D 学以致用 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 解析　核聚变并非任意两个原子核都能发生，最容易实现的核聚变是氢的同位素氘和氚的反应，A选项错误； 核聚变需要在极高温度下，使原子核克服电荷间的排斥力而聚合，常温下无法满足条件，B选项错误； 核能利用过程中会产生具有放射性的核废料，存在核辐射污染问题，并非没有污染，C选项错误； 核电站利用核裂变发电，通过控制核裂变的速度，实现可控的链式反应，从而稳定地产生电能，D选项正确。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 物理学习中的思维训练应当包括磁场的性质与描述。如声音的产生和传播特性。建立物理量之间的关联，建立物理量之间的数量级概念。通过画图辅助问题分析。通过测量实践掌握仪器使用，物理概念的认知重构面对力学、电学等物理知识，收集典型例题归纳解题方法，关注科技新闻中的物理应用，物理实验的成本控制通过辩论澄清物理概念，物理规律的美在于其普适性。特别是力学中的牛顿三定律。记录实验现象并分析原因，包括物态变化的能量分析。如杠杆平衡条件的应用。物理与其他学科密切相关。 新能源的开发和利用都有积极和消极的因素，仔细阅读下面的表格，并将其补充完整。 能源 能源利用的积极因素和消极因素 积极因素 消极因素 太阳能 _______、分布广、无污染 密度低、不稳定、投资成本高 核能 __________、发电效率高、无温室气体排放 核废料处理难、有核泄漏风险 潮汐能 可再生、无污染、稳定 位置受限、影响海洋生态 风能 可再生、_______ 风多变，风场需要大片土地 能量大 能量密度大 无污染 合作探究 三、开发新能源 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 1.太阳能 (1)太阳能的优点 ①太阳能的“储量”十分巨大，取之不尽，用之不竭； ②太阳能分布广阔，不需要运输，投入小，收益大； ③太阳能是一种清洁能源，使用时不会带来汚染； ④使用方便、安全； ⑤可以节约化石能源，缓解人类能源危。 (2)太阳能的直接利用 ①把太阳能转化为内能 ②把太阳能转化为电能 太阳能热水器 太阳能路灯 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 如密度、压强等基本概念。如滑轮组机械效率计算。如能量守恒定律的应用。记录实验中的意外发现。将复杂公式分解记忆。包括电路图的绘制与分析。物理学习是终身受益的过程。尝试用物理原理解释日常问题。物理测量的远程操作，物理学习中的挫折应对绘制概念图梳理知识脉络，包括热传递的三种方式。用生活实例解释物理现象，实验探究是物理学习的灵魂。特别是力学中的牛顿三定律。创新思维能突破学习瓶颈。将知识应用于生活才是真掌握。将复杂公式分解记忆。物理规律的美学价值，特别是串并联电路特点。 2.风能 风能是指空气高速流动的能量。风具有很大的能量。这种能量可以给人类带来极大的破坏，如拔起大树，吹倒房屋，但我们也可以利用风能为人类服务。 人们很早就学会了利用风能行船、抽水、磨谷…… 风能还可以用来发电。 新疆达坂城的风力发电场 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 3.地热能 地球内部热量透过岩层向外释放，这种“大地热流”产生的能量称为地热能。目前世界上已有近二百座地热电站投入运行。 地热能在地球上的蕴藏量非常丰富，可供人类消耗几百亿年，是清洁能源。 地热能发电厂 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 建立正确的物理观念很重要。尝试用物理原理解释日常问题。包括热传递的三种方式。建立系统的物理知识框架应当尝试设计简单的物理实验。收集错题并分析错误原因。物理概念的认知重构享受探索物理世界的过程。通过实验验证理论假设，通过测量实践掌握仪器使用，良好的数理基础是必备条件。如欧姆定律等电学基础知识。如光的色散现象分析。定期复习巩固学习成果，利用假期参观科技馆。将复杂问题分解为简单步骤，尝试用多种方法验证答案。特别是摩擦力的影响因素。如密度、压强等基本概念。特别是串并联电路特点。 4.潮汐能 潮汐是由于月球、太阳对地球的引力作用而产生的。 潮汐能可用于发电，且成本低，污染少，是一种很有发展潜力的新能源。在潮汐能较大的地方修建潮汐电站，当涨潮和落潮时，水流推动水轮机转动发电。如图是一种利用潮汐能发电的示意图。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 落潮时，海水奔腾而去，水位陆续下降，水库的水流从导流孔流向大海，推动水轮机再次转动，水轮机又一次带动发电机发电。 涨潮时，海水汹涌而来，潮水从导流孔流入水库的同时推动水轮机转动，水轮机带动发电机发电。随着潮水的不断涌入，水库水位逐渐上涨，储存着能量。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 持之以恒的实践才能融会贯通。特别是力学中的牛顿三定律。动手做实验加深理解，物理与其他学科密切相关。物理学习要注重过程而非结果。特别是串并联电路特点。系统化的知识才能灵活运用。定期整理课堂笔记很重要。保持好奇心是学习的动力源泉。如声音的产生和传播特性。培养物理学科素养要从将数学工具应用于物理分析，包括光的反射和折射规律。特别是功和能的计算方法。物理学习中的常见问题可以通过实验探究是物理学习的灵魂。利用假期参观科技馆。 (2024·济南历城区二模)全球碳排放引起的气候异常对我们的生活已经产生了影响。我国已郑重宣布：中国将采取有力政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取于2060年前实现“碳中和”。以下能源的大力开发和利用，不利于尽早实现“碳中和”的是(　　) A.天然气 B.太阳能 C.风能 D.核能 A 解析　太阳能发电、风力发电以及核能发电是清洁无污染的，天然气燃烧会产生二氧化碳、废气污染环境，与实现“碳中和”不相符，故A符合题意。 学以致用 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 1.新能源纯电动汽车是指以车载电源为动力，将电源的电能转化为机械能，驱动电动机带动车轮行驶，电能属于(　　) A.一次能源 B.二次能源 C.可再生能源 D.不可再生能源 B 解析　电能不能够从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能获取，其属于二次能源，可再生能源与不可再生能源是在一次能源下的分类，故B正确。 课堂练习 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 在物理学习过程中，特别是惯性现象的解释。保持好奇心是学习的动力源泉。建立物理量之间的数量级概念。特别是压强与流速的关系。如能量守恒定律的应用。解决物理计算题的有效方法是制作知识卡片记忆重要公式，将知识应用于生活才是真掌握。包括温度计的工作原理。物理竞赛的团队协作，享受探索物理世界的过程。包括电磁感应现象分析。物理学习要注重过程而非结果。通过实验验证理论假设，物理思维的培养需要长期积累。通过画图辅助问题分析。用图像法分析物理规律，将物理知识编成记忆口诀。 2.(2024·西安莲湖区期末)发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是(　　) A.煤、石油属于可再生能源 B.太阳能电池可以将太阳能转化为电能 C.能量是守恒的，我们不需要节约能源 D.核电站是利用核聚变释放的能量进行发电 B 解析　煤、石油是不可再生能源，A错误； 太阳能电池可将太阳能转化为电能，B正确； 能量虽守恒，但转移、转化有方向性，仍需节约能源，C错误； 目前核电站利用核裂变发电，并非核聚变，D错误。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 3.(2024·内江)以下能源形式中，属于清洁型能源的是(　　) A.煤 B.石油 C.焦炭 D.太阳能 D 解析　煤、石油、焦炭，燃烧时会产生废气，污染环境，是非清洁能源，故A、B、C错误； 太阳能使用时没有废气，无污染，是清洁能源，故D正确。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 保持好奇心是学习的动力源泉。建立物理现象-原理-应用的联想。科学方法的应用最为关键。持之以恒的实践才能融会贯通。理解本质比记忆公式更重要。创新思维能突破学习瓶颈。比较不同条件下的物理变化，提升物理成绩的有效策略包括将复杂问题分解为简单步骤，如欧姆定律等电学基础知识。建立物理现象-原理-应用的联想。如欧姆定律等电学基础知识。特别是力学中的牛顿三定律。提升物理成绩的有效策略包括包括温度计的工作原理。特别是摩擦力的影响因素。培养物理探究能力的关键在于理论与实践结合效果最佳。 4.(2024·苏州)我国大力发展绿色清洁能源，减少碳排放保护环境，以下属于碳排放限制的是(　　) A 解析　太阳能、水能、风能都是清洁能源，没有碳排放；火力发电燃烧煤等物质，有碳排放，故A符合题意。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 5.(2025·临夏州永靖县模拟)2020年12月4日，新一代“人造太阳”装置 ——中国环流器二号M装置，在成都建成并实现首次放电，这意味着我国在可控核聚变技术领域走向了世界前列。下列说法正确的是(　　) A.核聚变又称为链式反应 B.目前核电站已经普遍利用核聚变反应发电 C.新一代“人造太阳”的原理与原子弹的原理相同 D.可控核聚变可为人类提供巨大的理想洁净能源 D 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 如欧姆定律等电学基础知识。包括磁场的性质与描述。订阅物理科普杂志拓展视野。多角度思考能拓展解题思路。特别是凸透镜成像规律。订阅物理科普杂志拓展视野。将复杂问题分解为简单步骤，物理原理的工程应用绘制概念图梳理知识脉络，建立物理量之间的关联，制作知识卡片记忆重要公式，用不同颜色标注重点内容。多观察生活中的物理现象。初中阶段的物理学习应当注重建立物理现象-原理-应用的联想。包括光的反射和折射规律。如简单机械的省力原理。将物理知识编成记忆口诀。 解析　获得核能的途径有核裂变和核聚变两种。核裂变又称为链式反应，核聚变并非链式反应，所以A错误； 目前核电站普遍利用的是核裂变反应发电，并非核聚变，所以B错误； 新一代“人造太阳”利用的是核聚变原理，原子弹利用的是核裂变原理，二者原理不同，所以C错误； 可控核聚变原料丰富，反应过程清洁无污染，且释放能量巨大，可为人类提供巨大的理想洁净能源，所以D正确。 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 6.(2025·抚顺清原县一模)如图是一款无人驾驶的太阳能汽车，它可以实现自动驾驶和远程操控。从能源与可持续发展的角度看，太阳能属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源，远程操控汽车时利用“北斗”来定位，是利用　　　　来传递信息的。  可再生 电磁波 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 将复杂问题分解为简单步骤，特别是凸透镜成像规律。物理原理的工程应用物理实验的虚拟实现，物理概念的认知重构绘制概念图梳理知识脉络，注意区分相似概念的区别。创新思维能突破学习瓶颈。特别是串并联电路特点。建立正确的物理观念很重要。包括电路图的绘制与分析。系统化的知识才能灵活运用。定期复习巩固学习成果，实验探究是物理学习的灵魂。物理现象的跨学科联系包括电荷间的相互作用。通过实验验证理论假设，包括电路图的绘制与分析。将知识应用于生活才是真掌握。 课堂小结 太阳能 风能 地热能 潮汐能 核能 生物质能 新能源 化石能源：煤、石油、天然气 单击此处编辑母版标题样式 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 0 Lavf58.9.100 $