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(共27张PPT)
22.1能源利用的现状和面临的挑战
第二十二章 能源与可持续发展
人教版2024版物理九年级全册【精做课件】
授课教师：********
班 级：********
时 间：********
22.1 能源利用的现状和面临的挑战教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够系统阐述当前全球及我国能源的主要类型，包括化石能源（煤炭、石油、天然气）、可再生能源（太阳能、风能、水能、生物能等）以及核能等，准确描述各类能源在能源结构中的占比情况。
深入理解不同能源的获取、转换和利用方式，详细说明能源从开采、加工到最终为生产生活所用的整个流程，如煤炭发电、太阳能光伏发电的具体过程。
精准分析能源利用过程中面临的各类挑战，如能源短缺、环境污染、能源利用效率低下等问题，并能提出相应的应对策略。
熟练运用数据和图表，对能源利用现状及变化趋势进行分析和解读，能够从给定的能源数据中提取关键信息，总结能源发展特点。
（二）过程与方法目标
通过对大量能源相关资料、数据、图表的收集、整理和分析，有效培养学生的数据处理能力和信息获取能力，使其学会从繁杂信息中提炼有用知识。
在课堂讨论、小组辩论等活动中，显著提升学生的批判性思维能力和语言表达能力，引导学生能够有理有据地阐述自己对能源问题的观点和看法。
借助案例分析和实地调研（若有条件），切实增强学生的知识应用能力和社会实践能力，让学生能够运用所学能源知识解释身边的能源现象，提出改进能源利用的建议。
（三）情感态度与价值观目标
充分激发学生对能源问题的关注和兴趣，引导学生认识到能源在人类社会发展中的重要地位，培养学生的能源危机意识。
通过对我国能源发展成就及挑战的学习，增强学生的民族自豪感和责任感，激发学生为解决能源问题、推动能源可持续发展贡献力量的决心。
培养学生的环保意识和可持续发展观念，使学生在日常生活中自觉践行节约能源、绿色消费的理念，形成良好的能源使用习惯。
二、教学重难点
（一）教学重点
全面了解全球和我国能源的结构组成，明确不同类型能源的占比及发展趋势，如近年来我国可再生能源占比的增长情况。
深入理解能源利用过程中的主要环节和技术，掌握常见能源的转化方式，如火力发电、水力发电的原理。
清晰认识能源利用面临的核心挑战，包括能源供应短缺、环境污染问题以及能源利用效率亟待提高等方面，并知晓相应的应对措施。
（二）教学难点
深入分析能源结构调整和转型过程中遇到的阻碍因素，如技术瓶颈、成本制约、政策协调等问题，理解如何在复杂情况下推动能源转型。
综合运用多学科知识，探讨解决能源利用挑战的系统方案，涉及到经济、环境、技术、社会等多个领域，培养学生的跨学科思维能力。
引导学生从全球视野和长远角度看待能源问题，理解能源问题的复杂性和相互关联性，避免片面看待能源现象。
三、教学方法
讲授法：系统讲解能源利用现状和面临挑战的基本概念、重要数据、关键原理等核心知识，构建清晰的知识框架，确保学生掌握基础内容。
讨论法：组织学生分组讨论能源热点问题，如 “是否应该加大对核能的开发利用”“如何提高农村地区的能源利用效率” 等，促进学生思维碰撞，培养批判性思维。
案例分析法：引入国内外能源利用的实际案例，如 “我国西气东输工程对能源结构的影响”“丹麦风电发展的成功经验” 等，引导学生运用所学知识进行分析，提高解决实际问题的能力。
数据图表分析法：展示各类能源数据图表，如能源消费结构变化图、能源产量增长趋势图等，指导学生进行解读，培养数据解读和分析能力。
实地调研法（若可行）：组织学生到当地的发电厂、能源管理部门等进行实地参观调研，增强学生对能源利用的直观认识，若无法实地调研，则采用虚拟仿真、视频资料等替代。
四、教学过程
（一）导入新课（5 分钟）
视频引入：播放一段关于全球能源消耗场景的视频，如繁忙的工厂、川流不息的汽车、灯火通明的城市夜景等，同时展示一些能源枯竭、环境污染的警示画面，如石油枯竭的油井、被污染的河流与空气等。提问学生：“支撑我们日常生活和社会运转的能源从何而来？当前的能源使用方式会给我们的未来带来哪些影响？” 引发学生对能源问题的思考。
生活实例引导：让学生分享自己日常生活中接触到的能源使用场景，如家庭用电、汽车加油、使用天然气做饭等，引导学生意识到能源无处不在，进而引出本节课对能源利用现状和面临挑战的探讨。
（二）新课教学
能源利用现状（20 分钟）
能源类型及分布讲解：运用 PPT 展示世界地图，在地图上标注出不同能源的主要分布区域，如中东地区的石油、俄罗斯的天然气、我国山西的煤炭等。详细讲解化石能源（煤炭、石油、天然气）、可再生能源（太阳能、风能、水能、生物能、地热能等）以及核能的形成过程、特点和分布情况。通过图片和数据，让学生了解各类能源在全球能源储量中的占比，如煤炭约占全球化石能源储量的 60% 等。
能源生产与消费数据解读：展示近年来全球及我国能源生产和消费的统计数据图表，包括能源产量、消费量、增长趋势等。引导学生分析数据，总结能源生产和消费的特点。例如，我国能源消费总量持续增长，煤炭在我国能源消费结构中虽占比逐渐下降，但仍占据主导地位等。对比不同国家的能源消费结构，如美国以石油和天然气为主，日本核电占比较高，让学生思考造成差异的原因。
能源利用技术介绍：通过动画和示意图，演示常见能源的利用技术原理。以火力发电为例，展示煤炭燃烧加热水产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机发电的过程；对于太阳能光伏发电，讲解光子激发半导体产生电子 - 空穴对，从而形成电流的原理。介绍一些新型能源利用技术，如氢燃料电池、智能电网等，拓宽学生的科技视野，让学生了解能源技术的发展方向。
能源利用面临的挑战（20 分钟）
能源短缺问题分析：结合历史上的能源危机事件，如 20 世纪 70 年代的两次石油危机，讲解能源短缺对经济和社会发展的严重影响，如导致经济衰退、物价上涨、社会不稳定等。分析当前全球能源短缺的现状，如石油资源逐渐枯竭、部分地区天然气供应紧张等问题。探讨能源短缺的原因，包括能源储量有限、能源需求快速增长、能源分布不均等因素。引导学生思考应对能源短缺的策略，如开发新能源、提高能源利用效率、加强能源储备等。
环境污染问题探讨：展示环境污染的图片和视频资料，如大气污染导致的雾霾天气、水污染造成的生态破坏、土壤污染影响农作物生长等，让学生直观感受能源利用带来的环境问题。详细讲解化石能源燃烧排放的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物对环境的危害，如二氧化碳导致全球气候变暖，二氧化硫形成酸雨等。介绍能源开发过程中的环境破坏，如煤炭开采导致的土地塌陷、石油泄漏对海洋生态的破坏等。组织学生讨论如何在能源利用过程中减少环境污染，如推广清洁能源、改进能源利用技术、加强环境监管等措施。
能源利用效率低下剖析：通过数据对比，说明我国与发达国家在能源利用效率方面的差距，如我国单位 GDP 能耗高于世界平均水平。分析能源利用效率低下的原因，包括技术水平落后、产业结构不合理、能源管理不善等因素。以工业生产为例，讲解一些企业由于设备陈旧、工艺落后，导致能源浪费严重。介绍提高能源利用效率的方法和案例，如采用节能设备、优化生产流程、实施能源管理体系等，鼓励学生在日常生活中也养成节约能源的好习惯。
应对策略与讨论（10 分钟）
策略总结：对前面讨论的应对能源利用挑战的策略进行系统总结，从能源开发、能源利用、环境保护等多个角度进行梳理。强调开发新能源（如大力发展太阳能、风能、水能等可再生能源，积极探索核聚变能源等前沿技术）、提高能源利用效率（推广节能技术、优化产业结构、加强能源管理）、加强环境保护（减少污染物排放、发展清洁生产技术、推进生态修复）以及加强国际合作（共同开发能源资源、分享能源技术和经验）等方面的重要性。
小组讨论：将学生分成小组，给定一些与能源相关的议题，如 “在我国大力发展电动汽车对能源利用和环境保护的影响”“如何在社区中推广能源节约和绿色能源使用” 等，让学生进行讨论。每个小组推选代表进行发言，分享小组讨论的成果，教师进行点评和引导，进一步深化学生对能源问题的理解，培养学生解决实际问题的能力和团队合作精神。
（三）课堂小结（5 分钟）
知识回顾：与学生一起回顾本节课的主要内容，通过思维导图或提纲的形式，在黑板上呈现能源利用现状（能源类型、分布、生产与消费、利用技术）和面临的挑战（能源短缺、环境污染、效率低下）以及应对策略等知识要点，帮助学生构建完整的知识体系。
重点强调：再次强调能源问题的重要性和紧迫性，突出能源结构调整、提高能源利用效率、加强环境保护等关键内容，鼓励学生在日常生活中关注能源问题，践行节约能源、保护环境的行动。
（四）课堂练习（10 分钟）
选择题：
下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A. 煤炭 B. 石油 C. 太阳能 D. 天然气
导致全球气候变暖的主要原因是（ ）
A. 二氧化硫排放 B. 氮氧化物排放 C. 二氧化碳排放 D. 粉尘排放
简答题：
请简要分析我国能源利用效率低下的原因，并提出两条提高能源利用效率的建议。
举例说明能源短缺对社会经济发展的影响。
分析题：给出一些关于某地区能源消费结构和环境质量的数据资料，要求学生分析该地区能源利用存在的问题，并提出针对性的改进措施，培养学生综合运用知识分析和解决问题的能力。
（五）布置作业（5 分钟）
书面作业：布置课后作业，让学生完成课本上相关的练习题，进一步巩固课堂所学知识。同时，要求学生查阅资料，了解我国在能源领域的最新政策和发展动态，写一篇 500 字左右的心得体会，加深学生对能源问题的认识。
实践作业：鼓励学生在家庭中开展一次能源使用调查，记录家庭一周内的能源消耗情况（包括用电、用水、用气等），分析家庭能源使用中存在的浪费现象，并提出相应的改进措施，下节课进行分享交流，将能源知识与实际生活紧密结合，培养学生的实践能力和节能意识。
这份教案从多维度设计教学，希望能帮助学生全面理解能源利用的现状与挑战。若你对教学案例选取、作业形式、教学时长分配等方面有不同想法，欢迎随时告诉我。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
2012年7月4日，三峡水电站32台机组全部投入工作。自2003年三峡工程正式开始发电，到2012年7月，三峡电站发电量累计达到5 648亿千瓦时，相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤，减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨。
1.了解什么是能源；了解人类利用能源的历程；知道一次能源和二次能源的概念，并能说出哪些能源属于一次能源，哪些能源属于二次能源。
2.了解21世纪人类消耗能源的趋势，知道解决能源问题的重要性和主要出路。
问题1：我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？
煤、煤气、柴草、天然气……
问题2：要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢？
汽油、柴油、煤油等。
问题3：煤、煤气、柴草、天然气、汽油、煤油、柴油等它们在起什么作用？
它们在以上工作中的作用就是提供能量。
像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等能够提供能量的物质资源，我们都把它们叫做能源。
知识点 1
人类利用能源的历程
钻木取火这项技术的出现，使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变。开启了人类以柴薪为主要能源的时代。
人类利用能源的历程
柴薪主要通过砍伐树木获得，大面积的砍伐树木会严重破坏地球的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。
蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。
煤、石油、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。这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。
一次能源：可以从自然界直接获取的能源。
二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源(必须消耗一次能源才能得到的能源)。
常见的一次能源：
煤、石油、天然气、风能、水能、地热能、太阳能、核能等。
常见的二次能源：
电能、汽油、柴油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等。
一次能源和二次能源
使用电能的优点是什么？
我们生活中的电能是由发电机发出的。发电机将风能、水能、太阳能、地热能、核能等转化为电能，通过导线输送到千家万户，再转化成光能、内能、机械能等其他形式的能。
便于输送和转化。
电能是怎么来的？
如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107 J/kg的标准煤来计算，1950年为26 亿吨，1987年为110 多亿吨，2003年接近140 亿吨，2007年达到160 亿吨。
知识点 2
21世纪的能源趋势
化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一天。
而且在开采化石能源的过程中对环境的破坏也十分严重。所以开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围的重要课题。
20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装
置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
核反应堆
水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水。
吸收了热量的水汽化变成蒸汽。
核能发电的原理
蒸汽推动发电机运转，将发电机的机械能转化为电能。
不造成空气污染
不排放CO2
消耗核能源少
发电成本低
产生放射性废料
排热量大
建厂成本大
核泄漏污染大
核能发电的利弊
核能发电的优点
核能发电的弊端
1. 能源危机已成为国际性问题，世界各国越来越重视节约能
源。下列能源不属于化石能源的是( )
B
A. 天然气 B. 木材 C. 煤 D. 石油
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2. 我国工业化、城市化、现代化的快速发展，使能源的需求
不断增加。因此，开发和利用可再生能源尤其重要，下列四
种能源中属于可再生能源的是( )
C
A. 煤 B. 石油 C. 太阳能 D. 天然气
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3. 西藏蕴藏丰富的清洁能源可用于发电，下列发电站利用不
可再生能源的是( )
B
A. 那曲风电场 B. 拉萨火电厂
C. 纳金水电站 D. 羊八井地热电站
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4. 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( )
B
A. 一次能源 B. 二次能源
C. 可再生能源 D. 不可再生能源
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5. 节能减排、保护环境是每个人的共同责任。下列做法符合
节能环保理念的是( )
C
A. 把废旧电池随意丢弃
B. 将电视机处于待机状态
C. 关停高能耗高污染的工厂
D. 将有害废水排放到江河中
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6.［2024·济宁］小球在摆动过程中
（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机
械能会转化为______，这部分能量不可能自
动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，
内能
方向
小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，
能量的转化与转移具有______性。
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7. 各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发
生转化，且能量的转化是有方向的。下面几幅图按能量转化
的顺序排列正确的是( )
C
A. ①②③④ B. ②③④①
C. ④③①② D. ②①③④
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8. 在国家大力提倡节能减排和使用新能源
的政策支持下，小明家计划安装太阳能电池板供照明使用，
同时将普通白炽灯全部换成 节能灯。他通过调查和查阅
资料获取了以下信息：①小明家所处位置每天平均能接收的
太阳能约为 ；②某型号的太阳能电池板对太
阳能的利用率为；的节能灯照明效果与
的普通白炽灯相同；④家里有5盏 的普通白炽灯，每盏
灯每天平均使用 。请回答下列问题：
（1）你能为节能减排做些什么？（写出一条即可）
【解】节约纸张（或随手关灯）。
（2）换用节能灯后与原来相比，每天可节约用电多少度？
家里有5盏的普通白炽灯，每盏灯每天平均使用 ，则
换用节能灯后每天可节约用电
度。
（3）至少要安装多少平方米②中型号的太阳能电池板才够
节能灯使用？
5盏节能灯每天的用电量
，单位面
积的太阳能电池板每天发电量
，至少要安
装太阳能电池板的面积 。
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能 源
能源分类
能源：能够提供能量的物质资源叫做能源.
①钻木取火：开启了以柴薪作为主要能源的时代.
②蒸汽机：是人类利用能量的新里程碑.
③核能：拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕.
①按照人类开发早晚分：常规能源、新能源.
②按照能否从自然界直接获取分：
一次能源、二次能源.
③按照对环境的影响分：清洁能源、污染能源.
能源危机；开发新能源.
21世纪的
能源趋势
三、课堂总结（1）
能 源
人类利用
能源的历程
谢谢观看！

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