22.1 能源（導(dǎo)學(xué)案）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【教師版】

22.1能源（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能列出不同歷史時期人類利用的主要能源。2.結(jié)合實例，說出能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系。3.了解什么是一次能源、二次能源及其特點。4.了解我國和世界的能源狀況以及21世紀(jì)的能源趨勢?！緦W(xué)習(xí)重點】能源及其分類；了解世界和我國的能源狀況?！緦W(xué)習(xí)難點】區(qū)分一次能源和二次能源，化石能源?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1．凡是能提供能量的物質(zhì)資源，都可以叫能源。煤、石油和天然氣是由古代的動植物在長期地質(zhì)變遷中形成的，所以稱為化石能源。2.人類利用能源的歷程（1）火的利用：鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，開啟了以柴薪作為主要能源的時代。（2）化石能源的利用：蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑。化石能源是當(dāng)今世界的主要能源，推動了化石燃料工業(yè)的興起，使人類進入工業(yè)化社會.（3）電能的利用：19世紀(jì)以來，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了發(fā)電機，使煤、石油等化石能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能。（4）核能的利用：20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。3.化石燃料、水能、風(fēng)能等都是從自然界直接獲取的能源，叫做一次能源。無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源稱為二次能源，例如電能屬于二次能源。4．如圖所示的曲線表示的是從1750年以來世界能源消耗增長和發(fā)展趨勢：由于世界人口的急劇增加和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的消耗持續(xù)增長。開發(fā)新能源，更好地利用已知能源是全球范圍內(nèi)的重要課題。20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。【合作探究】探究一、人類利用能源的歷程1.能量物質(zhì)的運動和相互作用的方式多種多樣，每種運動形式都對應(yīng)相應(yīng)的能量。常見的能量：如機械能、內(nèi)能、化學(xué)能、電能、核能等。2.能源能夠提供能量的物質(zhì)資源叫做能源。生產(chǎn)和生活中利用的各種能量，是通過不同的能源提供的。各種能源的廣泛利用，極大地促進了人類文明的發(fā)展。3.常見的能源（1）化石能源：我們使用的煤、石油、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，所以稱為化石能源。化石能源是當(dāng)今世界的主要能源。（2）生物質(zhì)能：由生命物質(zhì)提供的能量稱為生物質(zhì)能。生物質(zhì)能可以理解為生物機體物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時釋放的能量。例如食物分解和柴薪燃燒等都提供了生物質(zhì)能。（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。（4）水能、風(fēng)能：由自然界中的流水和風(fēng)提供的能量。（5）地?zé)崮埽河傻厍騼?nèi)部提供的一種內(nèi)能。（6）電能：由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的供各種用電器使用的能量。想一想，為什么我們要使用電能，不直接使用石化能源呢？①電能便于輸送。②電能便于轉(zhuǎn)化：電能通過用電器可以比較方便地轉(zhuǎn)化為機械能、化學(xué)能光能、內(nèi)能等其他形式的能量，為人類所用。4.人類利用能源的歷程（1）火的利用鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，開啟了以柴薪作為主要能源的時代?，F(xiàn)在，柴薪仍是某些地區(qū)的重要生活能源。柴薪燃燒時的能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（2）化石能源的利用蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑。人類從此逐步以機械動力大規(guī)模代替人力和畜力，直接導(dǎo)致了第二次能源革命。化石能源是當(dāng)今世界的主要能源，推動了化石燃料工業(yè)的興起，使人類進入工業(yè)化社會.蒸汽機工作時的能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。（3）電能的利用19世紀(jì)以來，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了發(fā)電機，使煤、石油等化石能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能。電能的利用是人類進入現(xiàn)代文明社會的標(biāo)志。電能是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的，它最終還要轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、機械能等其他形式的能，為人類所用.發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)化：機械能轉(zhuǎn)化為電能。（4）核能的利用20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。核能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化：核能轉(zhuǎn)化為電能。5.一次能源和二次能源（1）一次能源：可以直接從自然界獲得的能源稱為一次能源?；茉矗?、石油、天然氣）都是一次能源，其他常見的一些能源：風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮堋⒑四艿纫捕际且淮文茉?。?）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源稱為二次能源。常見的二次能源：電能、汽油、柴油、酒精等。6.能源的分類（1）按照獲取方式分為：一次能源和二次能源。（2）按照對環(huán)境的影響分為：清潔能源和污染能源。太陽能、電能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮艿榷紝儆谇鍧嵞茉?；煤、石油、柴薪等都屬于污染能源。?）按照人類開發(fā)早晚分為：常規(guī)能源和新能源。煤、石油、天然氣及水能等屬于常規(guī)能源；核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等屬于新能源?！纠}1】凡是能提供________的物質(zhì)資源叫做能源?，F(xiàn)有煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、太陽能、核能以及電能。在這些能源中屬于化石能源的有_________；屬于一次能源的有_________；屬于二次能源的有_______?！敬鸢浮磕芰浚幻骸⑹?、天然氣；煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、太陽能、核能；電能?！窘馕觥糠彩悄芴峁┠芰康奈镔|(zhì)資源叫做能源。這些能源中，化石能源有：煤、石油、天然氣。一次能源有：煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、太陽能、核能。二次能源是指無法從自然界獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源，如電能等。探究二、21世紀(jì)的能源趨勢1.能源危機【想一想】下表所示是把全世界的能源消耗量折合成熱值為2.93×107J/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤來計算后與年代的關(guān)系，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？【分析】全世界的能源消耗量1950年為26億噸，1987年為110多億噸，2003年接近140億噸，2007年達到160億噸。近幾十年來，能源消耗增長速度明顯加快?！究偨Y(jié)】目前作為人類主要能源的化石能源儲量并不豐富，而且化石能源開發(fā)利用后不能再生，如果長期大規(guī)模開采，不久的將來會消耗殆盡，所以開發(fā)新能源、更好地利用已知能源，是全球范圍內(nèi)的重要課題。2.解決能源問題的出路——開發(fā)使用新能源在物理學(xué)的發(fā)展過程中，隨著對機械能認(rèn)識的不斷深入，風(fēng)能和水能逐漸得到了較為廣泛的應(yīng)用。而隨著科學(xué)家對物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。（1）新能源指人類新近才開始利用的能源。例如，核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都屬于新能源。（2）核能發(fā)電示意圖3.《科學(xué)·技術(shù)·社會——石油危機和能源科學(xué)》【想一想】什么是石油危機？怎樣產(chǎn)生的？什么是能源科學(xué)？（1）石油危機石油是世界上許多國家的主要能源。盛產(chǎn)石油的中東國家是發(fā)達國家主要的石油供應(yīng)國。1973年爆發(fā)了第四次中東戰(zhàn)爭，由此引發(fā)了西方國家第一次石油危機。1980年，中東兩個石油大國伊朗和伊拉克之間爆發(fā)戰(zhàn)爭，兩伊戰(zhàn)爭猛烈沖擊世界石油市場，引發(fā)了第二次石油危機。在此之后，1990年由于伊拉克攻占科威特引發(fā)了第三次石油危機。（2）能源科學(xué)石油危機在全球范圍內(nèi)引起了人們對能源問題的思考。例如，以石油作為經(jīng)濟發(fā)展的支柱是否可靠？以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)還能支撐多久？由能源問題引發(fā)的能源科學(xué)的崛起，是人類進步的又一表現(xiàn)。它不僅研究能源的開發(fā)、利用和保護，而且還研究涉及生態(tài)環(huán)境、人口控制、社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等一系列重大問題?！纠}2】如圖分別是某一年中國與世界能源消耗結(jié)構(gòu)圖，從圖和所學(xué)的知識可知（B）A．在這一年中國水電消耗的比例比世界的大B．世界消耗的能源以化石能源為主C．因為煤炭是二次能源，所以中國以煤炭為主要能源D．多燒煤少用天然氣符合建設(shè)生態(tài)文明城市的要求【解析】A．在這一年中國水電消耗的比例為5.9%，比世界的（6.4%）??；該選項錯誤。B．世界消耗的能源以化石能源為主；該選項正確。C．煤炭是一次能源，所以該選項錯誤。D．多燒煤少用天然氣，污染嚴(yán)重，不符合建設(shè)生態(tài)文明城市的要求，該選項錯誤。故選B?！揪v點撥】1.人類使用能源的歷程（1）鉆木取火：開啟了以柴薪作為主要能源的時代；（2）蒸汽機：蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑；（3）核能：拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。2.能源的分類可按照不同形式進行分類：（1）按照獲取方式分為：一次能源和二次能源。（2）按照對環(huán)境的影響分為：清潔能源和污染能源。太陽能、電能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮艿榷紝儆谇鍧嵞茉矗幻骸⑹?、柴薪等都屬于污染能源。?）按照人類開發(fā)早晚分為：常規(guī)能源和新能源。煤、石油、天然氣及水能等屬于常規(guī)能源；核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮堋L(fēng)能、生物質(zhì)能等屬于新能源。【歸納整理】第1節(jié)能源【課堂練習(xí)】1．下列能源中，屬于二次能源的是（）A．煤 B．汽油 C．太陽能 D．石油【答案】B?！驹斀狻克^一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源，它包括：原煤、原油、天然氣、核能、太陽能、水力、風(fēng)力、波浪能、潮汐能、地?zé)?、生物質(zhì)能和海洋溫差能等等．由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品，稱為二次能源，例如：電力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭等等．故ACD錯誤．所以選B.2．下列不屬于新能源開發(fā)利用的是（）A．風(fēng)能發(fā)電 B．太陽能發(fā)電 C．火力發(fā)電 D．潮汐能發(fā)電【答案】C。

【詳解】ABD．風(fēng)能、太陽能、潮汐能是新能源，所以風(fēng)能發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐能發(fā)電屬于新能源開發(fā)利用，故ABD不符合題意；C．火力發(fā)電使用的燃料是煤炭，煤炭屬于常規(guī)能源，所以火力發(fā)電不屬于新能源開發(fā)利用，故C符合題意。所以選C。3．當(dāng)今世界的主要能源是_________，人們最方便的能源是______?！敬鸢浮炕茉?，電能?！驹斀狻慨?dāng)今世界最主要的能源煤、石油和天然氣，它們都屬于化石能源；最方便的能源是由其它能源轉(zhuǎn)化來的電能．人們幾乎已經(jīng)離不開電。4．人類的發(fā)展離不開能源，“碳達峰、碳中和”是我國對世界做出的莊嚴(yán)承諾。為了保護地球這個人類共同的家園，下列能源中哪一種是我們更應(yīng)該去積極開發(fā)和利用的？（）A．煤 B．石油 C．天然氣 D．太陽能【答案】D。【詳解】為了保護地球這個人類共同的家園，我們應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)新能源、清潔型能源，煤、石油、天然氣屬于化石能源，污染型能源；太陽能屬于新能源、清潔型能源。所以選D。5．如圖所示是由大量反射鏡組成的太陽能發(fā)電裝置，圖中各個反射鏡由計算機控制，使反射的太陽光聚集在塔頂?shù)募療崞鳎ㄥ仩t）上，集熱器中的水變成水蒸氣后推動汽輪機，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。（1）該太陽能發(fā)電站發(fā)電時，將光能轉(zhuǎn)化為______能，太陽能是_______（選填“一次能源”或“二次能源”）；（2）這個裝置中反射鏡的作用是改變______；（3）10kW?h的電能，如果由熱電轉(zhuǎn)化效率為30%的熱電廠來供電，需要完全燃燒煤______kg。（煤的熱值q煤＝3×107J/kg，1kW?h＝3.6×106J）【答案】電，一次能源，光的傳播方向，4?！驹斀狻浚?）太陽能發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，太陽能是可以從自然界源源不斷地得到的能源，故稱之為一次能源。（2）由題意可知該裝置中的反射鏡，將照射在其上面的太陽光反射到塔頂?shù)募療崞鳎ㄥ仩t）上，所以反射鏡的作用是改變了光的傳播方向。（3）電能W由η=WQ由Q放＝mq可知，煤的質(zhì)量m6.2022年11月25日，國內(nèi)首臺自主研制F級50兆瓦重型燃氣輪機正式完工，標(biāo)志著我國在重型燃氣輪機領(lǐng)域完成了從無到有的突破。（1）燃氣輪機______（選填“屬于”或“不屬于”）熱機。（2）F級聯(lián)合循環(huán)一小時發(fā)電量可達7萬千瓦時，則該過程中其功率為______W，產(chǎn)生的電能是______（選填“一”或“二”）次能源。燃氣輪機工作壓強為18個大氣壓，該環(huán)境下手掌面積大小的零件上受到的壓力約為______N（選填“2×102”、“2×103”或“2×104”）。（3）已知F級燃氣輪機的單循環(huán)熱效率可達38%，E級燃氣輪機的單循環(huán)熱效率為34%。某裝備E級燃氣輪機的驅(qū)