资源简介

(共3张PPT)
章 末 小 结
谢谢观赏！(共19张PPT)
第1节　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
栏目导航
学习目标
课堂探究
课后巩固
学习目标
1.能列举出不同历史时期人类利用的主要能源。
2.结合实例,说出能源与人类生存和社会发展的关系。
3.了解什么是一次能源、二次能源及其特点。
4.了解我国和世界的能源状况以及21世纪的能源趋势。
课堂探究
课前一问
你能说说人类利用的能源有哪些吗
知识点一　人类利用能源的历程
重点整理
1.化石能源:我们今天大规模使用的煤、 　和　 　,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。
石油
天然气
2.一次能源:　 　从自然界获得的能源,如风能、水能、太阳能、地热能、核能等。
(1)不可再生能源:　 　在短期内从自然界　 　的能源。如　 　、　 　等。
(2)可再生能源:　 　在短期内从自然界得到补充的能源。如
　 　、　 　、　 　等。
3.二次能源:　 　从自然界直接获取,必须通过　 　才能得到,如电能等。
可以直接
不能
得到补充
化石能源
核能
可以
风能
水能
太阳能
无法
消耗一次能源
例1　以下各种形式的能源中,不属于化石能源的是(　 　)
A.煤 B.石油 C.水能 D.天然气
例2　以下能源中属于不可再生能源的是(　 　)
A.风能 B.水能 C.核能 D.太阳能
C
典型例题
C
知识点二　能源利用面临的挑战
重点整理
1.目前作为人类主要能源的　 　储量并不丰富,而且化石能源开发利用后　 　。
2.随着科学家对　 　研究的不断深入,20世纪40年代,科学家发明了可以控制　 　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。
化石能源
不能再生
物质结构
核能
典型例题
例　关于能源及能源的利用,下列说法不正确的是(　 　)
A.由于我国煤和石油的储量十分丰富,所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要
B.目前人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气
C.钻木取火技术开启了人类以柴薪为主要能源的时代
D.人类的生存离不开能源,社会的进步和美好生活是以消耗大量能源为代价的,我们要珍惜能源
A
课后释问
人类利用的能源有风能、太阳能、地热能、核能、化石能源、电能等等。
课后巩固
建议用时:15分钟 实际用时: 分钟
1.研究能源的利用,实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务。能源可以按不同的方式进行分类。下列四组能源中既属于一次能源又属于新能源的一组是(　 　)
A.煤炭、地热能 B.太阳能、风能、海洋能
C.水能、柴薪、天然气 D.石油、海洋能、核能
基础题
B
2.随着城市化进程的加快,如图所示的环保、轻便、舒适的电动车越来越受到人们的青睐,试分析电动车所消耗的能源属于(　 　)
A.风能 B.化石能源
C.二次能源 D.机械能
C
3.随着科技的不断进步,新能源汽车逐渐代替了传统的燃油汽车,这是因为新能源汽车(　 　)
A.噪声大 B.效率低
C.污染小 D.能耗大
4.早在1 900多年前,我们的祖先就制造了木制的水轮,该装置利用的是(　 　)
A.风能 B.电能
C.水能 D.内能
C
C
5.“可燃冰”是CH4与水在低温高压下形成的一种天然气水合物,是一种储量丰富、高热值、环保的新能源。它属于(　 　)
A.可再生能源 B.一次能源
C.生物质能源 D.二次能源
B
6.阅读短文,回答问题。
氢能助力“绿色冬奥”
2022年2月4日,第24届冬季奥运会在北京拉开帷幕。作为全球性的体育盛事,北京冬奥会吸引了全世界的目光,它不仅是运动健儿奋力拼搏的赛场,也是我国绿色低碳技术创新与应用的盛会。特别是近千辆氢氧燃料电池汽车的应用,打破了历届冬奥会使用清洁能源车辆的记录,生动诠释了“绿色冬奥”的理念。
现代工业社会使用的煤炭、石油、天然气都属于化石能源。化石能源储量有限,不可再生,而且在燃烧后会产生污染物和温室气体,给全球气候带来了许多负面影响。相比之下,氢能源有很多优势:通常情况下,氢气与氧气燃烧后只生成水,对环境非常友好;氢气的热值较高,在相同条件下,其燃烧释放的能量多于普通燃料;氢的来源比较广泛,只要有水,就能通过电解等方式产生氢气,利用水和氢气之间的循环,能较好地缓解能源危机。
除了将氢气直接用于燃烧,科学家们还发明了氢氧燃料电池。氢氧燃料电池与普通的电池相似,都是利用化学反应来提供电能的装置。如图所示,是氢氧燃料电池的工作原理图。将氢气送到燃料电池的负极,经过催化剂的作用,氢分解成带正电的氢离子(质子)和带负电的电子,氢离子穿过质子交换膜,到达燃料电池的正极。而电子是不能通过质子交换膜的,只能经外电路从负极流向正极,于是外电路中就形成了电流。电子到达正极后,再与氧气和氢离子重新结合为水,整个过程实现了化学能与电能的转化。
(1)氢能源的优势是　 　。
(写出一条即可)
(2)氢氧燃料电池在工作过程中,主要将　 　能转化为电能。
(3)氢燃料的热值为1.4×108 J/kg,那么2 kg的氢完全燃烧时可放出
　 　J的热量。
氢气与氧气燃烧后只生成水,对环境非常友好
化学
2.8×108
谢谢观赏！(共22张PPT)
学 习 评 价
基础巩固
1.下列属于不可再生能源的是(　 　)
A.风能 B.水能
C.太阳能 D.天然气
D
2.近年来,我国在信息、材料和能源等领域取得了辉煌的成绩,以下说法正确的是(　 　)
A.量子计算机中的电子器件都是超导体制成的
B.“祝融号”火星车利用电磁波将信息传回地球
C.水力、风力、太阳能发电都是利用不可再生能源
D.核电站产生的核废料可以像生活垃圾那样被处理
B
3.下列描述中正确的是(　 　)
A.电能不属于一次能源
B.电磁波不能在真空中传播
C.夏天在地面上洒水会感到凉快,是利用水在蒸发时放热来降低温度
D.流体中,流速越小的位置压强越小
A
4.如图所示,这是“机智号”火星直升机,这架小直升机利用顶部的太阳能电池板进行充电,并将电能储存在锂离子电池中,充电一天,大概能够飞行90 s。下列有关说法正确的是(　 　)
A.太阳能电池板是由超导材料制成的
B.太阳能电池板可以将太阳能转化为电能
C.太阳能来源于太阳内部氢核裂变
D.太阳能属于不可再生能源
B
5.关于信息、能源和材料,下列说法不正确的是(　 　)
A.能量的转化和转移是具有方向性的
B.用手机支付功能购物时,是通过电磁波来传递信息的
C.发光二极管的主要材料是半导体
D.目前投入生产的核电站是利用核聚变获得核能的
D
6.下列说法中正确的是(　 　)
A.额温枪是利用红外线热效应来工作的
B.手机之间通话是利用光纤传送的
C.核电站是利用核聚变原理来发电的
D.能量是守恒的,不存在能源危机
A
7.原子由　 　和电子组成,电子带 　 　电,用中子轰击铀235原子核,可使其发生核 　 (选填“聚变”或“裂变”)并释放核能。
8.如图所示,中国“人造太阳”——大型核试验装置“东方超环”(EAST)取得重大突破,它主要是让含有质子和　 　的氢原子核在超高温下发生　 　(选填“裂变”或“聚变”),从而获得核能的研究装置,这与核电站获得核能的方式　 　(选填“相同”或“不同”)。
原子核
负
裂变
中子
聚变
不同
9.“低碳环保”是当今世界的主题,在煤炭、石油、天然气、太阳能中,有可能成为今后理想能源的是　 　;目前核电站一般利用原子核　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放的能量发电,电能属于　 　(选填“一次能源”或“二次能源”)。
太阳能
裂变
二次能源
10.南澳岛属于风力资源丰富的地区,岛上有许多风力发电机,风力发电机发电是将风能　 　(选填“转移”或“转化”)成电能的过程,风能安全清洁,是理想的　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源之一。除了风力发电,我国还大力发展核电站,截至2025年,中国已建成的核电站发电规模位列世界第二,其核反应堆利用了原子核的　 　(选填“裂变”或“聚变”)释放核能。
转化
可再生
裂变
11.一太阳能热水器装有100 kg温度为18 ℃的水,阳光照射一天后,水温升高到68 ℃,热水器内的水吸收的热量为　 　J;如果改用天然气烧水,天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收,将100 kg温度为18 ℃的水,加热到68 ℃,需要完全燃烧　 　m3的天然气。[天然气的热值为4.2×107 m3,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
2.1×107
1
拓展提升
12.汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具,它的动力机械有些是内燃机,而内燃机分为汽油机和柴油机两大类,它们分别用汽油和柴油作为燃料。
(1)汽油和柴油是从石油中提炼出来的,石油属于不可再生能源,以下能源也属于不可再生能源的有　 　(选填以下对应的字母);
A.煤炭 B.核能 C.水能 D.太阳能
(2)如图是汽油机的能量流向图,以下说法正确的是　 　(选填以下对应的字母);
A.E1=E2+E3
B.E1=E2+E3+E4+E5+E6+E7
AB
A
(3)一辆小轿车行驶了一段路程,汽油机共消耗汽油5 kg,汽油燃烧实际释放的热量是2×108 J,汽油机输出的机械能为4.6×107 J,此过程中该汽油机的效率是　 　(汽油的热值q汽油=4.6×107 J/kg)。
20%
13.(1)随着世界性能源危机的日益加剧,一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增,变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后,通过厌氧发酵产生沼气,这些沼气燃烧,产生高温燃气,推动汽轮机转动,汽轮机驱动发电机来发电。
①根据上面的短文,请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
内能
机械能
②垃圾填埋后产生的沼气是一种　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点:　 　。(写出一条)
(2)太阳能是大自然赋予人类的一种取之不尽、用之不竭的能源。在太阳内部进行着大规模的核聚变,其释放的能量主要以电磁波的形式辐射出来。地球每年所接收的太阳能有6×1017 kW·h。
①太阳内部发生核聚变时,释放的主要是　 　。
②物体内能改变的方式有两种,“辐射”属于　 　,另一种是　 　。
不可再生
节约能源或减少污染
光能
热传递
做功
③地球每年所接收的太阳能约为　 　J。
④如图所示是一个组合的电池板,它是由一块块小的电池板组合而成的,你知道它们是如何连接的
　 。
2.16×1024
电池板是由一块块小的电池板串联组成,使电压成倍增加,组成的大电池板又并联组成方阵,使电压相同时电流成倍增加
14.阅读短文,回答问题。
月球太阳能电站
“嫦娥一号”的成功发射引起了人们对月球的科学兴趣。随着对月球了解的深入,一些科学家预言:月球必将成为人类未来的能源基地。按照一些科学家的设想,利用月球正面太阳光充足、地域广阔的特点,在月球上建设的大型太阳能电站,可克服在地球上受天气影响、提供的功率小等缺点。在月球上产生的电能经微波转换器将电流转换成微波,并通过天线将电能以微波的形式向地面发送,地面接收站通过天线把微波能还原成电能,如图甲所示,这样就解决了电能的输送问题。
我国的“嫦娥”系列登月车利用太阳能电池提供能量。如图乙所示是太阳能电池板工作原理的示意图:当太阳光照射到组成太阳能电池叠在一起的两片不同的半导体表面时,会产生光电效应,从而使电路中产生电流。太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为1.5×104 W,光电转化效率为18%。
(1)太阳能是　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。太阳发出的巨大能量来源于太阳内部的氢原子核发生的　 　(选填“核聚变”或“核裂变”)反应。
(2)月球太阳能电站相对于月球表面是　 　(选填“运动”或“静止”)的。若从月球发出的微波信号经1.28 s到达地球,则月球与地球间的距离约等于 　 　m。(设微波在真空和空气中的传播速度均为3.0×105 km/s)
可再生
核聚变
静止
3.84×108
(3)太阳能电池工作时的能量转化情况:　 　。
(4)在月球上一块接收面积为2 m2的太阳能电池板,它的发电功率是
　 　W。
(5)若月球电站的总发电能力为6×109 kW,利用微波传输电能的输电效率为80%,则地面接收站1 h接收到的电能相当于完全燃烧 　 　kg煤放出的热量。(煤的热值为3.0×107 J/kg)
太阳能转化为电能
5.4×103
5.76×108
谢谢观赏！(共23张PPT)
第2节　新能源的发展
栏目导航
学习目标
课堂探究
课后巩固
学习目标
1.了解原子、原子核的结构。
2.知道核能的优点和可能带来的问题,了解我国和世界核能利用新进展。
3.了解核裂变、核聚变。
4.了解利用太阳能的方式。
课堂探究
课前一问
你了解核电站中的核能是如何产生的吗
知识点一　核能
重点整理
1.核能
(1)原子:原子由带正电的　 　和带负电的　 　组成。
(2)原子核:原子核由带正电的　 　和不带电的　 　组成。
(3)核能:质量　 　的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互　 　,释放出的惊人的能量。
原子核
电子
质子
中子
较大
结合
2.裂变
(1)链式反应:用　 　轰击铀235原子核,　 　时释放出核能,同时还会产生　 　,这些中子又会轰击其他铀核,于是就导致一系列铀核持续裂变,并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。
(2)可控链式反应的应用是　 　。
(3)不加控制链式反应的应用是　 　。
中子
铀核分裂
几个新的中子
核反应堆
原子弹爆炸
3.聚变
如果使某些质量很小的原子核,例如氘核与氚核,在超高温下结合成新的原子核——氦核,也会释放出巨大的核能,这就是　 　,有时把聚变也称为热核反应。
聚变
例　(1)科学家经过不懈努力,找到了获取核能的两条途径:　 　 和
　 　。
(2)　 　是较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种核反应;
　 　　是较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。
(3)氘和氚结合成氦核的过程属于　 　。
核裂变
典型例题
核聚变
核聚变
核裂变
核聚变
知识点二　太阳能
重点整理
1.间接利用太阳能:人类间接利用存贮在　 　中的太阳能。
2.直接利用太阳能:用　 　把水等物质加热;用太阳电池把太阳能转化成　 　。
化石燃料
集热器
电能
典型例题
例　太阳能来自(　 　)
A.太阳本身的化学燃料的燃烧 B.裂变
C.链式反应 D.聚变
D
课后释问
用中子轰击质量比较大的铀235原子核,使其发生裂变,变成两个质量中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量。核电站利用核能发电,它的核心设备是核反应堆。核电站利用核反应堆产生的内能,通过汽轮机做功,带动发电机发电。
课后巩固
建议用时:15分钟 实际用时: 分钟
1.如图所示为核电站发电流程图。在发电过程中,下列所述能量转化顺序正确的是(　 　)
A.核能→化学能→机械能→电能
B.核能→内能→机械能→电能
C.核能→机械能→内能→电能
D.核能→内能→化学能→电能
基础题
B
2.我国铅基快中子反应堆研发工作取得重大突破,铅基反应核心技术实现了自主化,并跻身世界领先水平。沿用此项技术,未来我国将率先推出只有集装箱大小的迷你型核电源装置“核电宝”,以下相关说法中正确的是(　 　)
A.“核电宝”装置将电能转化为核能
B.核能是可再生能源
C.核反应堆中进行的是核裂变
D.“核电宝”利用核能发电的整个过程,所有产物不会对人类造成任何危害
C
3.下列有关核能的说法不正确的是(　 　)
A.核能是一种不可再生能源
B.核电站内的核反应堆是通过可控核裂变反应释放核能的设备
C.核电站中的汽轮机属于发电机
D.核裂变和核聚变都能释放核能
C
4.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一,关于太阳能的利用,下列说法正确的是(　 　)
A.图甲中,绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B.图乙中,太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C.图丙中,太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D.图丁中,太阳能电池板向蓄电池充电时,化学能转化为电能
A
5.核电站发电流程如图所示,下列说法中正确的是(　 　)
A.核能属于可再生能源
B.核废料一般可以深埋在人烟稀少的地方
C.核电站发电是将核能直接转化成电能
D.核燃料的核能可以全部转化成电能
B
6.目前,我国核电站只能利用原子核的　 　(选填“聚变”或“裂变”)释放的核能来发电。核动力航母是我国目前需要攻克的技术难题,其动力原理是反应堆通过核反应,产生大量的热量,用来给水蒸气加热,高温水蒸气推动轮机转动,从而推动庞大的航母前进。核反应是将核能转化为　 　,再利用高温水蒸气做功,转化为　 　。
裂变
内能
机械能
7.图甲和图乙是释放核能的两种方式,请回答下列问题。
(1)图甲是　 　反应,这是通过　 　变来释放核能,若不人为控制,是制造　 　的原理。
(2)图乙是　 　变的示意图,不能人为控制,是制造　 　的原理。
链式
裂
原子弹
聚
氢弹
8.阅读短文,回答问题。
风光互补发电项目
为保护地球家园,我国将努力争取2060年前实现碳中和。为了降低化石能源占比,我国目前正大力开发利用太阳能、风能、核能等新能源,风光互补发电项目正大规模推进。风光互补发电系统由太阳能电池板、风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成。
下表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数,其中风力发电的最大输出功率P大是指风速达到最大限制风速v大时风力发电机的输出功率;光照功率P光是指太阳光照射到电池板表面处每平方米的辐射功率,光电转化效率η光是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率。
风力发电参数 太阳能发电参数
最大输出功率P大 400 W 光照功率P光 1 000 W/m2
最大限制风速v大 12 m/s 光电转化效率η光 20%
(1)太阳能属于　 　(选填“可再生”或“不可再生”)能源。核能是核电站利用核反应堆中铀核　 　(选填“裂变”或“聚变”)时产生的内能,通过　 　(选填“汽轮机”或“内燃机”)做功,带动发电机发电。
(2)在人类使用能源的过程中,必然有部分能量由于种种原因浪费掉且不能再重新利用,说明能量的转移或转化具有　 　。
(3)若风力发电时的输出功率与风速的平方成正比,则当输出功率为
25 W时,风速为　 　m/s。
可再生
裂变
汽轮机
方向性
3
(4)某家庭年耗电1 500 kW·h,若家用电器全部改用太阳能电池供电,假定按1年200天,每天5 h光照计算,则要安装的太阳能电池板面积至少是
　 　m2;若太阳能辐射的总功率为P0,且太阳光在穿透太空及地球大气层到达地面的途中能量损耗率为η(已知球面面积为4πr2,r为球半
径),则太阳到地球的距离D=　 　(用物理量符号表示)。
7.5
谢谢观赏！(共13张PPT)
第3节　跨学科实践:为节约能源设计方案
人们在生产生活中都会使用各种能源。你在生活中都遇到过哪些浪费能源、污染环境的问题 我们可以先从优化自己家中能源的使用入手,制订出一个优化家庭能源使用的具体方案,为节能和环保作出我们的贡献。
节约能源的根源
一个家庭中节约能源,可以从冬季　 　、夏季　 　、
　 　、　 　、生活用电等方面考虑。
采暖
制冷
生活热水
交通
【活动准备】
调查家中能源的用途、类型,估算这些能源的消耗量。了解一个家庭在一段时间内消耗能量的情况。列表格展示会更为清晰一些。
【小组交流】
1.个人汇报:每个同学汇报自己的调查结果,并说出可以在哪些方面优化能源的利用,提出自己的见解。
2.小组共同讨论制订方案
方案一:利用太阳能热水器代替用电、天然气烧水等;
方案二:新能源汽车代替燃油汽车,绿色出行;
方案三:为房屋加装保温层;
方案四:电器不用时切断电源。
(1)明确思路。热量能自发地从高温物体传递到低温物体,因此我们要想保持房间的温度不变,就要尽可能减少房间与外界的热传递。小组内有同学认为可以参考人们冬天穿羽绒服来保暖的方法,选择保温能力比较强的材料将房间“包裹”起来,以此减少房屋内部与外界的热量交换。
(2)选取材料。日常生活中的许多材料都可以用来保温。查阅资料得知,材料的保温性能通常与它的厚度、热导率、干燥程度、与外界的接触面积,以及外界温度等有关。通常,材料厚度越大、热导率越小、与外界的接触面积越小,材料就越能减缓热量散失。在为房屋选择保温材料时,除了材料的热导率,还要从材料的环保性、价格、耐火性,以及是否容易安装等方面进行评估。
(3)确定方案。在选定了保温材料后,先在小组内讨论设计方案。例如,在房间的哪些部位安装保温材料 保温材料的规格、尺寸应满足什么要求 门窗应该怎样进行保温处理 ……然后围绕这些问题制订具体的设计方案。
(4)制作模型与测试。在真正实施设计方案前,需要制作一个简易模型来模拟我们的家,通过测试来检验方案是否有效,并提出优化建议。小组内进行讨论:如何在测试中简单有效地模拟我们的家 给“家”安装哪些保温材料 怎样检验保温效果 为了方便起见,可以选择身边容易获取、安装,与实际保温材料热导率相近的材料,将它安装在“家”中的相应部位。
【活动评估】为了检验保温效果,可以将相同质量的冰块装在塑料袋中,分别放入没有保温材料和装有所选保温材料的“家”中,将“家”放置在相同的环境下,经过相同的时间后将冰块取出并进行比较,通过比较冰块质量的变化来评估设计的保温效果。
【实践应用】
1.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(　 　)
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
C
2.我国大力发展绿色清洁能源,减少碳排放保护环境,以下属于碳排放限制的是(　 　)
A.火力发电 B.水力发电 C.风力发电 D.光伏发电
A
3.节约资源和保护环境是我国的基本国策,2026年6月15日至21日为全国节能宣传周,主题是“节能新起点,低碳向未来”。下列叙述不符合节能环保要求的是(　 　)
A.重复使用节能环保购物袋,减少使用一次性用品
B.短距离上下楼不乘电梯,尽量减少电梯使用
C.公共建筑夏季室内空调温度设置一般不低于26 ℃
D.手机充完电后,不必拔下充电器
D
4.下列做法与节约用水无关的是(　 　)
A.家庭淘米水用来浇花 B.大力开发利用地下水,解决饮水问题
C.使用节水水龙头 D.农业采用喷灌、滴灌方法给农作物浇水
5.人类的发展离不开能源,“碳达峰、碳中和”是我国对世界作出的庄严承诺。为了保护地球这个人类共同的家园,下列能源中,我们更应该去积极开发和利用的是(　 　)
A.煤 B.石油 C.天然气 D.太阳能
B
D
6.为保护环境,我们倡导低碳、节能的日常生活习惯。下列做法不符合这一理念的是(　 　)
A.尽量购买节能型的家用电器
B.要及时除去电冰箱内壁的霜
C.手机充完电后及时将充电器从插座上取下
D.长时间不看电视时尽量使其处于待机状态
D
谢谢观赏！

展开更多......

收起↑