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物理 人教版
九年级全一册
第二十二章 能源与可持续发展
第四节　能源与可持续发展
新课导入
既然能量是守恒的，那地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源？在实际中会出现能源危机吗？
学习目标
1.知道能量的转化和转移有一定的方向性。
2.认识伴随大量能源消耗所产生的能源问题，对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
3.认识可再生能源与不可再生能源，并能正确区分。
4.了解未来理想能源的特征。
学习目标
教学重点：
可再生能源与不可再生能源的区分。
教学难点：
知道能量的转化和转移有一定的方向性。
知识全解
知识点一 能量转移和能量转化的方向性
1．能量转移的方向性
若把一杯凉水放到温度较高的环境中，水是否会自动变热？把水放到温度较低的环境中，水是否会自动变热？
分析：将一杯凉水放到温度较高的环境中，水吸热，温度升高，内能增加。空气的内能传递给水。
将水放到温度较低的环境中，水不会自动变热，水的内能会传给空气。
知识全解
知识点一 能量转移和能量转化的方向性
在热传递的过程中，内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使内能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。
你见过生活中热量从低温物体转移到高温物体的吗？
结论：说明能量的转移是有方向性的。
电冰箱制冷要消耗电能
知识全解
知识点一 能量转移和能量转化的方向性
2．能量转化的方向性
（1）汽车刹车
　汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能。
这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。
知识全解
知识点一 能量转移和能量转化的方向性
（2）汽车的机械能
我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。
这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。
知识全解
知识点一 能量转移和能量转化的方向性
（3）火力发电
火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。
用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量无法再变回能源。
结论：说明能量的转化是有方向性的。
知识全解
知识点一 能量转移和能量转化的方向性
小结：能量的转化和转移具有方向性，或者说，能量的转化和转移具有不可逆性。
人们是在能量的转化和转移的过程中利用能量。能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
汽车散失的热不能收集起来
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
人类消耗各种能源时给自己带来了便利，也给自己造成了麻烦，不可避免地对环境造成影响,对环境造成了污染。
化石能源是现代的主要能源。化石燃料在燃烧利用过程中, 产生的各种气体与固体废物和余热对环境造成污染。
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
化石能源通过燃烧转化为内能，相当于一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。
1.热岛效应
城市里，大量烟尘和废气阻碍了地表热量向外辐射。另外，城市中的建筑物、混凝土和沥青路面，改变了地表的反射率和蓄热能力，使得城市气温比周围农村的高。
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
燃料燃烧产生的大量二氧化碳，大大加剧了地球的温室效应。
2.温室效应
温室效应会造成全球气候变暖，冰川融化，海平面上升，出现极端高温、干旱、飓风。危害自然生态系统，导致许多生物物种灭绝，也给人类带来直接威胁。
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
3.酸雨的形成
燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质。产生的酸性物质最终会形成酸雨。
被酸雨严重腐蚀的汉白玉石柱
酸雨对森林的破坏
酸雨的形成过程
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
一座1.0×107kW燃煤电厂，每年燃煤约3.5×106t，向大气排放二氧化碳、二氧化硫、微尘及其他致病的有害物质可达1.09×106t。
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
在消耗各种能源时，对环境造成怎样的破坏呢？“√”表示大量消耗能源对环境会有明显的破坏，“×”表示对环境不会造成明显的破坏。
知识全解
知识点二 能源消耗对环境的影响
人类不应当无限制地向大自然索取，我们必须在提升物质文明的同时，保持与自然环境的和谐与平衡。
保护环境、控制和消除大气污染，已经成为当前世界需要解决的重要课题。我们既要有效地利用能源，又要很好地控制和消除污染。
针对表中结果，你对能源的利用有什么看法？
如何在使用能源的同时减少对环境的破坏，实现可持续发展？
知识全解
知识点三 能源与可持续发展
1．不可再生能源和可再生能源
（2）可再生能源：
太阳能、风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到。
（1）不可再生能源：
化石能源、核能等会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充。
现在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。
知识全解
2．21世纪的能源趋势
（1）我国的能源可开采量和消耗与世界的比较
可开采量
能源消耗
知识点三 能源与可持续发展
知识全解
3.可持续发展的战略
（1）按现在的能源消耗，世界上的石油、天然气和煤等生物化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽。同时大量消耗常规能源带来了环境问题。
（2）能源与可持续发展策略
①提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。
②发展新的理想能源。
知识点三 能源与可持续发展
知识全解
4．未来理想能源
（1）未来理想能源须满足的条件：
可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。
知识点三 能源与可持续发展
知识全解
（2）我国各种新能源的开发和利用：
核电站
太阳能发电站
风力发电
知识点三 能源与可持续发展
当堂练习
1.有专家预言，水资源短缺将成为人类21世纪面临的最为严重的资源问题。下列做法能够有效解决我国缺水问题并且符合可持续发展原则的是（　　）
①增加地下水开采量 ②减少农药、化肥的使用 ③直接利用工业和生活污水灌溉农田 ④改变灌溉方式，推广喷灌和滴灌 ⑤污水处理、达标排放 ⑥推广节水器具
A．③④⑤⑥
B．②④⑤⑥
C．①②③④
D．②③④⑤
B
当堂练习
解析　
①增加地下水开采量来增加工农业和生活用水会使地下水资源枯竭，地面沉降塌陷，是饮鸩止渴的做法。
③直接利用工业和生活污水灌溉农田会使污水中的有害物质被植物吸收存储，通过食物链进入人体，毒害健康。
②和⑤可减少水污染，④和⑥可节约用水，都是有效合理的利用水资源的措施，故B正确。
故选B。
当堂练习
2.为了响应中央关于“全民动员共建节能型社会”的号召，小明提出了一些节约用电的建议，其中不科学的是（　　）
A．用太阳能热水器代替电热水器
B．离开教室时随手关灯
C．夏天用空调时，把温度调得很低
D．尽量少开启电冰箱门
C
当堂练习
解析　
A．太阳能热水器把太阳光能转化为内能，可以将水加热到较高温度，用太阳能热水器代替电热水器可以省电，故A不符合题意；
B．离开教室时随手关灯，减少灯的工作时间，有利于节约用电，故B不符合题意；
C．夏天用空调时，把温度调得很低，需要消耗更多的电能才能达到需要的致冷效果，不利于节约用电，故C符合题意；
D．尽量少开启电冰箱门，进入冰箱内的热空气少，减少了冰箱的负荷，从而节约电能，故D不符合题意。
故选C。
当堂练习
3.每年6月5日是世界环境日，保护环境人人有责，下列做法不符合这一主题的是（　　）
A．开发氢燃料电池客车
B．使用太阳能路灯
C．分类回收垃圾
D．加高燃煤锅炉烟囱，将废气排到高空
D
当堂练习
解析　
A．开发氢燃料电池客车，减少使用化石能源，可以减少污染物的排放，故A不符合题意；
B．使用太阳能路灯，减少使用化石能源，可以减少污染物的排放，故B不符合题意；
C．分类回收垃圾，既能减少资源浪费又可防止污染环境，故C不符合题意；
D．加高燃煤锅炉烟囱，将废气排到高空，污染空气，故D符合题意。
故选D。
当堂练习
4.全球变暖已是大家非常关注的一种现象，它会给人类带来一系列的不利影响。下列现象不是由全球变暖带来的是（　　）
A．海平面上升
B．春天来了桃花盛开
C．温度和降水的变化影响到作物产量
D．高温天气导致人类发病率增加
B
当堂练习
解析　
ACD．全球气候变暖导致海平面上升，温度和降水的变化影响到作物产量，对人体的生理活动有害，高温天气导致人类发病率增加，故ACD不符合题意；
B．春天来了桃花盛开，是春季发生的现象，不是全球变暖带来的，故B符合题意。
故选B。
当堂练习
5.使用下列哪种能源对环境污染最小（　　）
A．煤
B．石油
C．天然气
D．太阳能
D
当堂练习
解析　
A．煤燃烧时生成一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等物质，对环境污染不是最小，故A不符合题意；
B．石油燃烧会产生碳氢化合物、氮的氧化物等，能污染环境，对环境污染不是最小，故B不符合题意；
C．天然气的主要成分是碳，燃烧时可能产生一氧化碳、含碳颗粒等烟尘，对环境污染不是最小，故C不符合题意；
D．太阳能是清洁能源，对环境无污染，故D符合题意。
故选D。
本课小结
能源与
可持续发展
能量转移和能量转化
能源消耗对环境的影响
能量转移的方向性：
能量转化的方向性：
在热传递的过程中，内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。如果要使内能从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。
能源与可持续发展
内能和其他形式的能量的相互转化具有方向性。其他形式的能量可以无条件地转化为内能，而内能不可能无条件地转化为其他形式的能量。
1.化石能源产生大量的内能，相当于一部分内能没有被利用，造成了热污染。
4.生成二氧化硫等有害物质，氮氧化物遇到雨水就会形成酸雨。
2.汽车尾气带走的内能造成了热污染，造成了热岛效应。
3.产生的大量二氧化碳，加剧了地球的温室效应。
1.提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。
2.发展新的理想能源，可再生能源是未来理想能源的一个重要方向。
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