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第二十二章 能源与可持续发展
九下物理 RJ
第1节 能源利用的现状和面临的挑战
1. 了解人类利用能源的历程，能列举不同时期人类利用的主要能源。
2. 了解一次能源、二次能源及其特点。
3. 了解能源利用的挑战和面临的问题。
学习目标
课堂导入
能源是人类文明进步的基础和动力，能源问题和我们每个人都息息相关。在本章的学习中，我们将从自己的家庭入手，调查能源使用情况，有针对性地制订优化能源使用的方案。
从身边的事做起，每个人都可以为全社会实现可持续发展作出贡献。快来试试吧！
课堂导入
在前面的学习中，我们已经认识了各种形式的能量。
生产和生活中利用的这些能量， 是通过哪些能源提供的
木材
煤
天然气
石油
电
能源：能够提供能量的物质资源
机械能、内能、化学能、电能和光能等
柴薪
煤、石油等（化石能源）
电能
第二次科技革命中，发电机与白炽灯泡的发明使电能被广泛利用。
第一次科技革命中，煤被广泛使用——蒸汽机；
汽车等交通工具的发明使得石油被大规模使用——内燃机
传说大约一万多年前，
由燧人氏发明钻木起火
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
一、人类利用能源的历程
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
自从原始人发现使用火的方法以后，能源就成为人类文明发展的重要物质基础。钻木取火在人类利用能量的历史上非常重要。
从利用自然火到利用人工火的转变，结束了远古人类的茹毛饮血，开启了以柴薪作为主要能源的时代。
一、人类利用能源的历程
内能
化学能
钻木取火
使用大量使用柴薪也有很多危害，你知道吗
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
空气污染、
生态破坏、
土壤退化等
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
蒸汽机的发明是人类利用能源的新里程碑。
人类从此逐步以机械动力代替人力和畜力。人类的主要能源由柴薪转向煤（化石燃料），人类进入工业化社会。
一、人类利用能源的历程
化学能
机械能
内能
蒸汽机的利用
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
我们今天大规模使用的煤、石油和天然气，是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
煤的形成
石油、天然气的形成
化石能源——当今世界的主要能源
使用化石能源的交通工具
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
汽车
飞机
轮船
列车
化学能
机械能
内能
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
不可再生能源
化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，所以这类能源叫作不可再生能源。
水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能源。
可再生能源
可再生能源与不可再生能源都是可以直接从自然界获得的能源，我们称这样的能源为一次能源。
一次能源
电能是我们经常使用的能源。它通常是由其他能源转化而来的，最终还要转化为光能、内能、动能等其他形式的能量，为人类所用。
新知探究
知识点1 人类利用能源的历程
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为二次能源。
典型例题
例1.能源是人类生存和发展的保障，是人类文明进步的基础和动力，关乎国计民生。下列能源中属于一次能源的是 ( )
①煤气 ②天然气 ③汽油 ④可燃冰 ⑤电能 ⑥水能
⑦太阳能 ⑧地热能
A. ②③④⑤⑧ B. ②⑤⑥⑦⑧ C. ①②③⑥⑦ D. ②④⑥⑦⑧
解析：
我们称可以直接从自然界获得的能源，为一次能源。而煤气、汽油、电能不能直接从自然界获得，属于二次能源。故选项D正确。
D
新知探究
知识点2 能源利用面临的挑战
我们已经知道能量是守恒的，为什么还要节约能源呢
想想议议
新知探究
知识点2 能源利用面临的挑战
涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地用来驱动汽车。
如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。
新知探究
知识点2 能源利用面临的挑战
能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。
如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。
汽车、飞机等需要化石能源
人类能源消耗量急剧增长
新知探究
知识点2 能源利用面临的挑战
在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响。
由于现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。
煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。
开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。
新知探究
知识点2 能源利用面临的挑战
视频
例2.能源的使用，不过是一种形式的能转化为另一种形式的能而已。自然界的能量是守恒的，它既不能创生，也不会消失。既然如此，那为什么还要节约能源呢？
典型例题
解析：
能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要节约能源。
科学·技术·社会·环境
新知探究
燃煤发电的清洁技术
我国火力发电的燃料主要是煤。煤发电的原理是：用煤燃烧产生的热量加热水，使之变成高温高压的水蒸气，然后推动汽轮发电机组发电。
在现代化的发电厂中，会对水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率。
二次加热
发电厂会采取一些措施来降低污染，此外，碳捕集技术正在快速发展。
科学·技术·社会·环境
视频
例3.使用下列燃料符合低碳生活理念的是（ ） A. 石油 B. 煤炭 C. 木柴 D. 氢燃料
典型例题
解析：
低碳生活的核心是减少二氧化碳（CO2）等温室气体的排放，以缓解全球变暖现象。因此需要选择燃烧后不产生或极少产生二氧化碳的燃料。
氢燃料燃烧生成物是水，不产生二氧化碳。若氢气通过可再生能源制备，则全生命周期接近碳的“零排放”是当前清洁能源技术重点发展方向（如氢能源汽车）。
D
能源利用的现状
和面临的
挑战
人类利用
能源的历程
课堂小结
能源利用
面临的挑战
柴薪→化石能源→电能
能量转化和转移具有方向性；能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的；能源消耗对环境造成严重影响。
能源
一次能源
二次能源
可再生能源
不可再生能源
开发新能源，更好地利用已知能源
1. 下列能源中属于可再生能源的是（ ）
A. 煤 B. 天然气 C. 石油 D. 风能
随堂练习
解析：
煤、石油、天然气不能短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；风能可以源源不断地从自然界获取，属于可再生能源。
D
2. 搭载“天问二号”探测器的火箭升空时，由于摩擦，部分机械能转化为空气和箭体的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭，说明能量的转化具有_______；我国自主研发的“偏二甲肼”火箭燃料属于________（选填“一次”或“二次”）能源。
随堂练习
解析：
“消耗的能量不能再自动地被用来推动火箭”这体现了能量转化的方向性。
“偏二甲肼”火箭燃料是通过加工自然界的一次能源而制得的人工合成燃料，因此属于二次能源。
方向性
二次
3.从环保的角度看，下列能源中，在大规模使用过程中会产生二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质，造成空气污染、城市热岛效应、地球温室效应加剧的是（ ）
①石油 ②煤 ③天然气 ④风能 ⑤太阳能 ⑥柴薪 ⑦水力发电
A．①② B．①②③ C．①②③⑥ D．④⑤⑦
解析：
石油、煤燃烧时会排放CO2、SO2、颗粒物（粉尘）和CO等；天然气燃烧时，会产生二氧化碳；柴薪燃烧时产生粉尘和一氧化碳、二氧化碳。它们都会造成空气污染、城市热岛效应、地球温室效应加剧。
而风能、太阳能、水能（水力发电）是清洁能源。
随堂练习
C
4.我们经常听说“节能减排”，什么是“减排” 为什么要“减排” “减排”为什么是和“节能”连在一起的
随堂练习
解析：
节能减排，指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物排放。
过量的温室气体排放会导致全球气候异常，引起一系列严重的环境问题，为了改善生态环境、保持生物多样性等，我们要“减排”。
要“减排”就必须减少化石能源的消耗,即“节能”。

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