九年级物理第二十二章☞能源与可持续发展♥第1节《能源》(教学案)
九年级物理第二十二章☞能源与可持续发展
一、教学目标
（一）知识与技能
1．能说出人类不同时期利用主要能源的发展历程。
2．结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
3．常识性了解什么是一次能源、二次能源及其特点。
（二）过程与方法
根据一次能源、二次能源的特点，会给常规能源和新能源进行分类。
（三）情感态度和价值观
了解21世纪的能源趋势，形成节约能源的意识。
二、教学重难点
重点：结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
难点：了解21世纪的能源趋势。
三、教学策略
随着社会的发展，人类使用的能源也在不断变化，可以通过图片、视频介绍人类使用能源的发展历程，使用能源的变化导致了社会技术的不断变革，人类社会的发展离不开能源的使用。介绍我国和世界现阶段的能源结构及消耗趋势，近几十年来来，能源消耗量在急剧增长，并且能源使用都是以煤、石油等化石能源为主，分析这类能源的特点，它们在地球上的储量有限。这些能源直接从自然界获得，这类能源是一次能源，还有一些能源无法从自然界直接获得，只能通过一次能源转化得到，这类能源为二次能源，如电能就是二次能源。根据一次能源和二次能源的定义给常用能源进行分类。
随着社会的发展，对能源的需求量在迅速增加，但目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后，不能再生，人类正面临着能源危机。为了使人类获得持续的发展，解决能源危机，就要开发利用新的能源，如太阳能、核能等。另外在使用能源时要注意节约，提高能源的能源效率等也是缓解能源危机的途径，要形成节约能源的意识。
四、教学资源准备
学生课前收集不同时代人类利用的主要能源的资料、实物投影、世界和我国能源消耗的资料、多媒体课件整合网络。
五、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
创设情景
（5分钟）
播放人类利用能源的一些场景，提出问题，人类利用的很多的能源都是来自于太阳，那么这些能量都是由太阳提供的吗？人类使用的能量是无穷无尽的吗？
学生观察图片和视频，了解人类能源的使用，知道生活生产离不开能源
创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲
引入新课
播放水力发电、煤炭、石油、核能、天然气等图片，提出人类使用的能量是通过不同的能源提供的，各种能源的使用，促进了人类文明的发展。你能说出这些能源的来源吗？
说出人们在使用能源时，能说出各种能源的来源
联系实际，贴近生活，培养分析与总结能力
新课内容
人类利用能源的历程
结合课前大家收集的资料，请同学们从三个方面对人类能源利用发展的历程进行介绍。
展示一：介绍火的利用
自从人类掌握了人工取火的方法之后，人类就开始了开发利用能源的进程。
展示二：化石能源的利用
提出问题：内燃机中能量转化，对生产和生活带来什么影响。
人类利用能源史上两次划时代革命转折，即煤炭代替柴薪成为主要能源，石油取代煤炭而居主导，创造了世界经济发展的奇迹。
展示三：电能的利用
提出问题：生活中常见的家用电器所涉及的能量转化有哪些？
展示四：介绍核能与太阳能等新能源在现实生活中的应用
学生展示课前的调查资料，介绍人类从利用能源的起始阶段，以及柴薪时代向煤炭时代的转折。
学生展示以蒸气机、热机为代表的以化石能源为动力的各种机械。引发了世界性的工业革命。
学生展示电磁感应现象的发现以及发电机的发明使煤、石油等化石能源被转换成更加便于输送和利用的电能。
学生介绍现代新能源的开发和利用，分析新能源的优势。
了解能源使用与人类社会发展的关系。
培养学生资料搜集能力，学生合作学习的能力
能源的分类
学生分组讨论：
请你对下列能源进行分类，并说出分类标准。
煤、天然气、汽油、太阳能、核能、地热能、电能。
小结：一次能源和二次能源是根据能否直接从自然界获得划分的，二次能源一般是通过一次能源转化得来的。
我们接触的较多的二次能源是电能，电能便于传输和转化，在实际中应用广泛。你能说出电能产生和使用过程中的能量转化吗？
学生讨论
1．按能源能否直接从自然界获得
一次能源：煤、天然气、太阳能、核能、地热能。
二次能源：汽油、电能。
2．按能源能否循环使用和不断补充
可再生能源：太阳能、地热能。
不可再生能源：煤、天然气、汽油、电能、核能。
3．按能源的利用状况
常规能源：煤、天然气、汽油、电能。
新能源：太阳能、核能、地热能。
4．按能源利用对环境的污染情况
清洁能源：太阳能、核能、地热能、电能、天然气。
非清洁能源：煤、汽油。
学生说出电能使用树中的能量转化
培养学生利用物理知识解决实际问题的能力。
从能量转化的角度来认识能源的利用
21世纪的能源趋势
阅读课本中“21世纪的能源趋势”，了解当今世界范围能源所面临的严峻问题，了解近年来世界能源消耗情况。
展示资料，以百分比方式描述的我国和世界能源扇形图。分析世界与我国目前能耗结构比是否合理。
我国人均能源拥有量处于世界较低的标准。
思考：（1）能耗结构比的不合理，会带来什么样的问题？
（2）从我国的能源人均拥有量偏低中感悟到什么？
学生阅读课本内容，了解当今世界能源消耗情况。
学生分析能源消耗扇形图，可以得出，能源消耗中化石能源消耗占比最大，可再生的清洁能源利用率太低。能耗结构比不合理。
学生讨论回答：
（1）无论是中国还是世界范围，化石能源消耗占比过重，化石能源是不可再生能源，储量有限。要积极开发清洁的新能源，降低化石能源消耗比，实现能源的可持续发展。
（2）我国能源人均拥有量偏低，这就要求我们在实际使用能源时要节约能源，要更加迫切地去开发新能源和使用可再生能源。如开发我国现在使用较少的水电、核能、太阳能等新能源。
总结
课堂小结：
1．通过本节课的学习，你知道了有关能源的哪些知识？
2．你能说说人类利用能源经历了哪些历程吗？
3．你能说出一些常见的一次能源和二次能源吗？
4．你能说出21世纪能源趋势吗？中国现阶段能源利用的结构合理吗？
学生梳理本节课知识内容。
1．了解人类使用能源的历程；了解21世纪的能源趋势等。
2．人类从使用柴薪能源开始使用能源；蒸汽机的出现使煤、石油的使用越来越普遍，它引发了一次工业革命。汽轮机及大型发电机的出现，使电能的应用越来越广泛。
3．一次能源是直接能从自然界获得的，如煤、石油、天然气等，二次能源通过一次能源转化得来，如电能。
4．总结现阶段能源使用
培养学生总结归纳的能力。
利用物理方法解决实际问题，加强理论联系实际的能力
作业布置
完成《动手动脑学物理》第1～2题
按要求完成
知识巩固
A．煤炭、石油是化石能源，不是新能源；潮汐能不是来自太阳能，故A错误；
B．天然气是化石能源，不是新能源，故B错误；
C．太阳能、风能、沼气都是来自太阳能的可再生能源，故C正确；
D．地热能、核能不是来自太阳能，故D错误．
故选C．
电不是可再生能源，电是一种二次能源
可再生能源（英语：RenewableEnergy）是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源，是取之不尽，用之不竭的能源，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源，对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。
根据国际能源署可再生能源工作小组，可再生能源是指“从持续不断地补充的自然过程中得到的能量来源”。可再生能源泛指多种取之不竭的能源，严谨来说，是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源，如化石燃料和核能。
大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源，而是百年甚至千年的。
扩展资料
历史
在19世纪中叶煤炭发展之前，所有使用的能源都是可再生能源，其主要来源是人力和畜力的形式利用牛，骡，马，水磨和风磨粮食，和柴火。在右边的美国能源使用的两幅曲线图中，直到1900年的石油和天然气的重要性，和风能和太阳能在2010年发挥一样的重要性。
除了核能、潮汐能、地热能之外，人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气，主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力，水力，海洋潮流等等，也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。
木材
柴是最早使用的典型的生物质能源，烧柴在煮食和提供热力很重要，它可让人们在寒冷的环境下仍可生存。
役用动物
传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外，亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。
水能
磨坊就是采用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源，尤其是中国、加拿大等满是河流的国家。
风能
人类已经使用了风力几百年了。如风车，帆船等。
太阳能
自古人类懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。
地热能
人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。
海洋能
海洋能即是利用海洋运动过程来生产的能源，海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等，一些沿海国家的海岸线，就很适合用来作潮汐发电。
生物能
生物质能是指能够当做燃料或者工业原料，活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料，或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能，包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气（甲烷）牛粪等。
参考资料百度百科可再生能源
（1）G是常见白色难溶盐，相对分子质量是100，则G是碳酸钙，A是高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏得到一种可再生能源，则A是酒精，在氧气中能燃烧生成二氧化碳和水，则B是氧气，生成的C和D为水和二氧化碳，C能和F反应生成D和碳酸钙，则C可能是二氧化碳，D可能是水，与E氧化钙反应生成F为氢氧化钙，所以本题答案为：酒精，CaO；
（2）反应①是酒精在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，所以本题答案为：C2H5OH+3O2
| ||
（3）反应②是氧化钙与水反应生成氢氧化钙，属于化合反应，反应④是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳，属于分解反应，所以本题答案为：化合反应，分解反应；
（4）反应③是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，所以本题答案安慰：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O．
氢能是一种完全清洁的新能源和可再生能源。它是利用化石燃料、核能和可再生能源等来生产氢气，氢气可直接用作燃料，也可通过燃料电池通过电化学反应直接转换成电能，用于发电及交通运输等，还可用作各种能源的中间载体。氢作为燃料用于交通运输、热能和动力生产中时，具有高效率、高效益的特点，而且氢反应的产物是水和热，是真正意义上的清洁能源和可持续能源，这对能源可持续性利用、环境保护、降低空气污染与大气温室效应方面将产生革命性的影响。氢可作为一种储备的能源，如果利用丰富的过剩电能实现电解水制氢，可以建独立的氢供应站，不必区域联网。因此，氢与可再生一次能源相结合可以满足未来能源的所有需求。目前，以美国为
代表的世界各国正以前所未有的速度和力度加强对氢能和燃料
(a) 不可持续能源系统 （b）可持续能源系统
图1 可持续和不可持续能源系统示意图
电池的研发，积极建构一个“氢能经济”的未来。需要指出的是，氢能不是“一次能源”。目前，氢的制备技术一般分两种：一种是以煤炭、石油、天然气等碳氢化合物为原料，采用蒸汽重整法制备。这种方式有利于解决现有城市环境污染问题，将污染源集中处理，但这种方式不能实现未来能源的可持续发展。另一种则是利用太阳能、水能等可再生能源，从水、生物质来大量制备。这种制备技术才能从真正意义上实现能源的可持续发展。
煤 石油 天然气是三大化石燃料，是不可再生能源。
| （1）煤炭 石油和天然气 （2）水电 煤炭、石油、天然气、核能 （3）枯竭 环境污染 可再生 （4）人均资源量少；人均能源消费量低；单位产值的能耗高；以煤炭为主的能源消费结构；能源安全受到威胁。 （5）努力控制人口，大力研究节能技术，大力发展节能型产业，控制高能耗产业的发展，不断发展水能、核电、太阳能，调整能源消费结构；加大能源勘探的力度，积极增加我国的能源探明储量，积极增加石油进口的渠道 |
| 本题考查能源问题。（1）直接读图即可。（2）矿物能和核能属于非可再生资源，其他的水能、风能等属于可再生能源。（3）矿物能源为非可再生资源，故大量开发导致资源枯竭，且大气污染严重。可再生能源可持续利用，且环境污染小。（4）我国的能源问题主要表现在人均占有量少和利用率低，且经济发展迅速，能源的需求量大等。（5）措施主要结合原因从人口问题、技术问题和开源、节流等方面分析。 |
1、太阳能：直接来自于太阳辐射。
2、生物能：由绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在体内，可沿食物链单向流动，最终转化为热能散失掉。
3、风能：由太阳辐射提供能量，因冷热不均产生气压差异，导致空气水平运动——风的形成。
4、水能：由太阳辐射提供能量，产生水循环，来自海洋的暖湿空气，受热上升，太阳能转化为势能，当在高山上形成降水后，水往低处流，势能转化为动能，就是水能。
5、海洋能：包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量，也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力，波浪、洋流的能量主要是受风的影响。
6、地热能：来自于地球内部放射性元素的衰变。
上述能源都是可再生能源，而且是直接来自于自然界的一次能源。楼上有提到氢能的，它应属于可再生能源，因为生产氢能的原料是取之不尽、用之不竭的。但它是经过人类加工的二次能源。如果这样举例的话，沼气、焦炭、蒸汽（蒸汽机的动力）也是可再生能源。
非可再生能源：煤、石油、天然气、核矿石等一次能源，以及汽油、柴油、煤油等二次能源。
即海洋波浪能。这是一种取之不尽、用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9x104TW。在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但进展已表明了这种新能源潜在的商业化年，电厂的发电成本虽高于其他发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。
2.可燃冰(图1 -4)
可燃冰是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物，它的外型与冰相似，故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态，冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算，可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
3煤层气
煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到揭煤、每吨煤产生8m%:从泥笑到肥煤，每吨煤产生10m气:从泥发炎到无烟煤每的吨煤产00。科学家估计，地球上煤层气可达200m。
可再生资源是指消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。可以在自然界可以循环再生，是取之不尽，用之不竭的能源。如太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。中国是国际清洁能源的巨头，是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。
二、可再生能源的种类及作用
可再生能源有哪些？可再生能源的作用是什么？
1、太阳能：直接来自于太阳辐射。主要是提供热量和电能。
2、生物能：由绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在体内，可沿食物链单向流动，最终转化为热能散失掉。通过燃烧和厌氧发酵获得沼气来取得能量。
3、风能：由太阳辐射提供能量，因冷热不均产生气压差异，导致空气水平运动——风的形成。主要是通过风力发电机来获得能量。
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4、水能：由太阳辐射提供能量，产生水循环，来自海洋的暖湿空气，受热上升，太阳能转化为势能，当在高山上形成降水后，水往低处流，势能转化为动能，就是水能。主要是通过水力发电机来获得能量。
5、海洋能：包括潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量，也是取之不尽用之不竭的。潮汐能主要来自于月球、太阳等天体的引力，波浪、洋流的能量主要是受风的影响。主要是通过潮汐的动能来发电。
6、地热能：来自于地球内部放射性元素的衰变。可以用于地热发电和供暖。
7、氢能：通过燃烧或者是燃料电池来获得能量。
8、核能：通过核能发电站来取得能量。
上述能源都是可再生能源，而且是直接来自于自然界的一次能源。
三、不可再生资源是什么
非再生能源在自然界中经过亿万年形成，短期内无法恢复且随着大规模开发利用，储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为非再生能源。非再生能源包括：煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。
四、非可再生能源的种类介绍
1、煤：煤是近代工业最重要燃料之一。煤是由有机物一生长在沼泽或河流三角洲之植物残骸分解而成现今世界各主要地区之煤炭蕴藏量，以非欧洲、亚洲及大洋洲、及北美洲等三个地区所占之比例最高，整体而言，现时煤炭之蕴藏量，估计可供我们使用二百年。
2、石油：石油一般认为是由地层中的有机物质“油母质”，经地温长时间的熬炼，一点一滴地生成而浮游于地层中。由于浮力的关系，石油在水中每年缓慢地沿着地层或断层向上移动，直到受不透油的封闭地层阻挡而停留下来。当此封闭内的石油越聚越多。
3、天然气：天然气是一种碳氢化合物，多是在矿区开采原油时伴随而出，过去因无法越洋运送，所以只能供当地使用，如果有剩馀只好燃烧报废，十分可惜。若以人工建筑设施存放天然气，在遭到外力破坏如地震、火灾等，极易产生危险。若以人工建筑设施存放天然气，在遭到外力破坏如地震、火灾等，极易产生危险。
