22.1能源利用的現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展授課教師：

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.2025年新教材精品物理課件

學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念了解人類利用能源的歷程，列舉常見的不可再生能源和可再生能源。了解人類能源利用面臨的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步強(qiáng)化能量觀念?？茖W(xué)思維收集各種形式能源的資料，并結(jié)合能源特點進(jìn)行分類整理、歸納總結(jié)，發(fā)展科學(xué)思維能力?？茖W(xué)探究觀察與感悟各種能量與生產(chǎn)生活的聯(lián)系，發(fā)展觀察能力。會通過多種方式收集信息，發(fā)展獲取證據(jù)的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任了解我國和世界的能源狀況，增強(qiáng)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的意識，具有在力所能及的范圍內(nèi)為人類可持續(xù)發(fā)展作貢獻(xiàn)的意識。

重點難點教學(xué)重點知道常見的不可再生能源和可再生能源。教學(xué)難點知道常見的不可再生能源和可再生能源。在前面的學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)認(rèn)識了各種形式的能量。生產(chǎn)和生活中利用的這些能量，是通過哪些能源提供的？

導(dǎo)入新課一、人類利用能源的歷程（1）常見的能量：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。如機(jī)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)資源叫作能源。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(jìn)了人類文明的發(fā)展。1.能量與能源一、人類利用能源的歷程2.常見的能源（1）化石能源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。一、人類利用能源的歷程②煤的形成示意圖煤的形成③石油、天然氣的形成一、人類利用能源的歷程④化石能源是世界的主要能源使用化石能源的交通工具：貨車、輪船、飛機(jī)、汽油機(jī)、柴油機(jī)等。一、人類利用能源的歷程（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(jī)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。一、人類利用能源的歷程（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)崮苡傻厍騼?nèi)部提供的一種內(nèi)能。新西蘭陶波菲爾德地?zé)岚l(fā)電站（6）電能電能是我們經(jīng)常使用的能源。它通常是由其他能源轉(zhuǎn)化而來的，最終還要轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、動能等其他形式的能量，為人類所用。電能便于輸送和轉(zhuǎn)化一、人類利用能源的歷程3.人類利用能源的歷程能源利用歷程代表事件能源利用簡介意義能量轉(zhuǎn)化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。現(xiàn)在，柴薪仍是某些地區(qū)的重要生活能源.蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑。人類從此逐步以機(jī)械動力大規(guī)模代替人力和畜力?；茉词钱?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(jìn)入工業(yè)化社會.第一次能源革命的標(biāo)志，第一次使人支配了一種自然力第二次能源革命的標(biāo)志，引發(fā)了世界性工業(yè)革命化學(xué)能→內(nèi)能化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能蒸汽機(jī)的應(yīng)用鉆木取火化石能源的利用一、人類利用能源的歷程能源利用歷程代表事件能源利用簡介意義能量轉(zhuǎn)化電能的利用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(jī)，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。電能最終通過用電器轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、機(jī)械能等其他形式的能，為人類所用.電能的利用是人類進(jìn)人現(xiàn)代文明社會的標(biāo)志機(jī)械能→電能電能支撐的城市一、人類利用能源的歷程（1）不可再生能源化石能源等不能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，所以這類能源叫作不可再生能源。（2）可再生能源水能和風(fēng)能等能源可以在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，叫作可再生能源。

4.不可再生能源與可再生能源

5.一次能源與二次能源（1）一次能源可再生能源與不可再生能源都是可以直接從自然界獲得的能源，我們稱這樣的能源為一次能源。例如，煤，石油，天然氣，地?zé)崮?，核能等。一、人類利用能源的歷程（2）二次能源①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。②常見的二次能源：電能，因為電能是消耗一次能源得到的。風(fēng)能發(fā)電風(fēng)能水能水力發(fā)電電能一、人類利用能源的歷程其他常見的二次能源：汽油、柴油、酒精等。汽油貨車使用的柴油酒精一、人類利用能源的歷程【例題1】煤、石油、天然氣是埋在地下的動、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，叫做________能源?；茉?、風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮芤约昂四芸梢灾苯訌淖匀唤绔@取，叫做______能源；電能需消耗一次能源才能得到，叫做______能源。二次一次化石【解析】煤、石油、天然氣是埋在地下的動、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，叫做化石能源；使用之后在短時間內(nèi)無法得到補(bǔ)充，所以也屬于不可再生能源。自然界存在的、可以直接使用的能源，叫做一次能源。從一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換而來的能源，叫做二次能源?；茉?、風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮芤约昂四芸梢灾苯訌淖匀唤绔@取，叫做一次能源；電能需消耗一次能源才能得到，叫做一次能源。二、能源利用面臨的挑戰(zhàn)想想議議1.能源的利用（1）能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程是有方向性的汽車制動時，由于摩擦，動能轉(zhuǎn)化成了輪胎、地面和空氣的內(nèi)能，這些消耗的能量不能再自動地用來驅(qū)動汽車。同樣，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反。如果要使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量，例如電冰箱就需要消耗電能。結(jié)論：涉及熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程是有方向性、不可逆的。我們已經(jīng)知道能量是守恒的，為什么還要節(jié)約能源呢？（2）能源的利用是有限的人們是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用能量的。有些能量可以利用，有些則不能。因此，能源的利用是有條件的，我們所能利用的能源是有限的。二、能源利用面臨的挑戰(zhàn)（1）人類能源消耗量急劇增長由于世界人口的增加和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源的消耗量持續(xù)增長。特別是近幾十年來，能源消耗量的增長速度明顯加快。如果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，1950年為26億噸，1987年為110多億噸，2007年達(dá)到160億噸，2022年達(dá)到

205億噸。如果長期大規(guī)模開采，化石能源最終將會消耗殆盡。2.能源危機(jī)二、能源利用面臨的挑戰(zhàn)（2）能源使用對環(huán)境會造成影響例如，由于現(xiàn)代生活中化石能源的廣泛使用，燃料的燃燒產(chǎn)生了大量的二氧化碳，加劇了地球的溫室效應(yīng)。此外，煤、石油、天然氣等燃料往往含有雜質(zhì)，致使燃燒生成的氣體中含有二氧化硫等有害物質(zhì)。燃料的不完全燃燒還會產(chǎn)生粉塵和一氧化碳，對人和環(huán)境造成危害。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。二、能源利用面臨的挑戰(zhàn)【例題2】如圖是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（

）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B世界能源消耗中國能源消耗三、燃煤發(fā)電的清潔技術(shù)1.煤發(fā)電的原理我國火力發(fā)電的燃料主要是煤。煤發(fā)電的原理是：用煤燃燒產(chǎn)生的熱量加熱水，使之變成高溫高壓的水蒸氣，然后推動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中，會對水蒸氣進(jìn)行二次加熱，使它繼續(xù)推動發(fā)電機(jī)發(fā)電，提高發(fā)電效率。2.燃煤發(fā)電的清潔技術(shù)為了降低污染，煤在燃燒前會經(jīng)過洗選來去除雜質(zhì)，在充分燃燒后，發(fā)電廠會對排出的煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝、除塵等凈化處理，減少二氧化硫等污染物的排放。三、燃煤發(fā)電的清潔技術(shù)3.碳捕集技術(shù)此外，碳捕集技術(shù)正在快速發(fā)展。碳捕集技術(shù)能夠?qū)煔庵械亩趸即笠?guī)模收集起來，制成純度為99.5%的工業(yè)級合格液態(tài)二氧化碳產(chǎn)品，對實現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)具有重要意義。2021年1月，我國建成了燃煤電廠每年15萬噸燃燒后二氧化碳捕集示范工程。另一個年產(chǎn)150萬噸的燃煤電廠燃燒后二氧化碳捕集項目也正在加緊建設(shè)。四、課堂總結(jié)能源分類①鉆木取火：開啟了以柴薪作為主要能源的時代。②蒸汽機(jī)的發(fā)明：是人類利用能量的新里程碑。③化石能源：煤、石油和天然氣。④電能：便于輸送和轉(zhuǎn)化。①不可再生能源：不能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源。②可再生能源：可以在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源。③一次能源：可以直接從自然界獲得的能源。例如可再生能源與不可再生能源都是一次能源。④二次能源：通過消耗一次能源才能得到。例如電能。①涉及熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程是有方向性、不可逆的。②所能利用的能源是有限的。③能源危機(jī)與能源污染。能源利用能源利用的歷程五、課后練習(xí)與應(yīng)用2.以下列出了各種形式的能源：柴薪、煤、石油、天然氣，風(fēng)能、水能、電能、太陽能、地?zé)崮?。在這些能源中，哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？請?zhí)钤谝韵卤砀裰?。煤、石油、天然氣柴薪、煤、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)崮茈娔?.柴薪、煤、石油、天然氣通過燃燒可以提供能量。請你再列舉兩種人們利用能源的實例。【解析】人們利用水和風(fēng)的運動提供的能量來發(fā)電，將水和風(fēng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；人們利用太陽能加熱水，將太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能。五、課后練習(xí)與應(yīng)用3.蒸汽機(jī)的發(fā)明對人類利用能源有什么意義？電能的廣泛使用對人類利用能源有什么意義？【解析】蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑，人類從此逐步以機(jī)械動力代替人力和畜力，主要能源由柴薪轉(zhuǎn)向煤炭。電能的利用是人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會的標(biāo)志?，F(xiàn)代社會離不開各種各樣的用電器，這些用電器可以很方便地將電能轉(zhuǎn)化為人類所需要的其他各種形式的能量，并且電能便于輸送和轉(zhuǎn)化。4.能源的使用，不過是一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能而已。自然界的能量是守恒的，它既不能創(chuàng)生，也不會消失。既然如此，那為什么還要節(jié)約能源呢？【解析】人類是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用能量的，而涉及熱現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，有些能量可以利用，有些則不能。因此，能源的利用是有條件的，可利用的能源是有限的。五、課后練習(xí)與應(yīng)用6.我們經(jīng)常聽說“節(jié)能減排”，什么是“減排”？為什么要“減排”？“減排”為什么是和“節(jié)能”連在一起的？【解析】減排主要是指減少常規(guī)污染物和溫室氣體的排放。減排是保護(hù)環(huán)