初中人教版第1節(jié) 能源導(dǎo)學案

這是一份初中人教版第1節(jié) 能源導(dǎo)學案，共9頁。學案主要包含了學習目標，學習重點，學習難點，自主預(yù)習，合作探究，精講點撥，歸納整理，課堂練習等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1. 能列出不同歷史時期人類利用的主要能源。
2. 結(jié)合實例，說出能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系。
3. 了解什么是一次能源、二次能源及其特點。
4. 了解我國和世界的能源狀況以及21世紀的能源趨勢。
【學習重點】
能源及其分類；了解世界和我國的能源狀況。
【學習難點】
區(qū)分一次能源和二次能源，化石能源。
【自主預(yù)習】閱讀教材，完成以下問題：
1．凡是能提供能量的物質(zhì)資源，都可以叫能源。煤、石油和天然氣是由古代的動植物在長期地質(zhì)變遷中形成的，所以稱為化石能源。
2. 人類利用能源的歷程
（1）火的利用：鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，開啟了以柴薪作為主要能源的時代。
（2）化石能源的利用：蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑。化石能源是當今世界的主要能源，推動了化石燃料工業(yè)的興起，使人類進入工業(yè)化社會.
（3）電能的利用：19世紀以來，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了發(fā)電機，使煤、石油等化石能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能。
（4）核能的利用：20世紀40年代，科學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
3. 化石燃料、水能、風能等都是從自然界直接獲取的能源，叫做一次能源。無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源稱為二次能源，例如電能屬于二次能源。
4．如圖所示的曲線表示的是從1750年以來世界能源消耗增長和發(fā)展趨勢：由于世界人口的急劇增加和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的消耗持續(xù)增長。開發(fā)新能源，更好地利用已知能源是全球范圍內(nèi)的重要課題。20世紀40年代，科學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
【合作探究】
探究一、人類利用能源的歷程
1. 能量
物質(zhì)的運動和相互作用的方式多種多樣，每種運動形式都對應(yīng)相應(yīng)的能量。常見的能量：如機械能、內(nèi)能、化學能、電能、核能等。
2. 能源
能夠提供能量的物質(zhì)資源叫做能源。生產(chǎn)和生活中利用的各種能量，是通過不同的能源提供的。各種能源的廣泛利用，極大地促進了人類文明的發(fā)展。
3. 常見的能源
（1）化石能源：我們使用的煤、石油、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，所以稱為化石能源?；茉词钱斀袷澜绲闹饕茉础?br>（2）生物質(zhì)能：由生命物質(zhì)提供的能量稱為生物質(zhì)能。生物質(zhì)能可以理解為生物機體物質(zhì)發(fā)生化學變化時釋放的能量。例如食物分解和柴薪燃燒等都提供了生物質(zhì)能。
（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。
（4）水能、風能：由自然界中的流水和風提供的能量。
（5）地熱能：由地球內(nèi)部提供的一種內(nèi)能。
（6）電能：由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的供各種用電器使用的能量。
想一想，為什么我們要使用電能，不直接使用石化能源呢？
①電能便于輸送。
②電能便于轉(zhuǎn)化：電能通過用電器可以比較方便地轉(zhuǎn)化為機械能、化學能光能、內(nèi)能等其他形式的能量，為人類所用。
4. 人類利用能源的歷程
（1）火的利用
鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，開啟了以柴薪作為主要能源的時代?，F(xiàn)在，柴薪仍是某些地區(qū)的重要生活能源。
柴薪燃燒時的能量轉(zhuǎn)化：化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（2）化石能源的利用
蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑。人類從此逐步以機械動力大規(guī)模代替人力和畜力，直接導(dǎo)致了第二次能源革命?；茉词钱斀袷澜绲闹饕茉矗苿恿嘶剂瞎I(yè)的興起，使人類進入工業(yè)化社會.
蒸汽機工作時的能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
（3）電能的利用
19世紀以來，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，發(fā)明了發(fā)電機，使煤、石油等化石能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能。電能的利用是人類進入現(xiàn)代文明社會的標志。電能是由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的，它最終還要轉(zhuǎn)化為光能、內(nèi)能、機械能等其他形式的能，為人類所用.
發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)化：機械能轉(zhuǎn)化為電能。
（4）核能的利用
20世紀40年代，科學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
核能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化：核能轉(zhuǎn)化為電能。
5. 一次能源和二次能源
（1）一次能源：可以直接從自然界獲得的能源稱為一次能源。
化石能源（煤、石油、天然氣）都是一次能源，其他常見的一些能源：風能、水能、太陽能、地熱能、核能等也都是一次能源。
（2）二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過消耗一次能源才能得到的能源稱為二次能源。
常見的二次能源：電能、汽油、柴油、酒精等。
6. 能源的分類
（1）按照獲取方式分為：一次能源和二次能源。
（2）按照對環(huán)境的影響分為：清潔能源和污染能源。
太陽能、電能、風能、水能、潮汐能、地熱能等都屬于清潔能源；煤、石油、柴薪等都屬于污染能源。
（3）按照人類開發(fā)早晚分為：常規(guī)能源和新能源。
煤、石油、天然氣及水能等屬于常規(guī)能源；核能、太陽能、潮汐能、地熱能、風能、生物質(zhì)能等屬于新能源。
【例題1】凡是能提供________的物質(zhì)資源叫做能源?，F(xiàn)有煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、核能以及電能。在這些能源中屬于化石能源的有_________；屬于一次能源的有_________ ；屬于二次能源的有_______ 。
【答案】能量；煤、石油、天然氣；煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、核能；電能。
【解析】凡是能提供能量的物質(zhì)資源叫做能源。這些能源中，化石能源有：煤、石油、天然氣。一次能源有：煤、石油、天然氣、風能、水能、太陽能、核能。二次能源是指無法從自然界獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源，如電能等。
探究二、21世紀的能源趨勢
1. 能源危機
【想一想】下表所示是把全世界的能源消耗量折合成熱值為2.93×107J/kg的標準煤來計算后與年代的關(guān)系，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？
【分析】全世界的能源消耗量1950年為26億噸，1987年為110多億噸，2003年接近140億噸，2007年達到160億噸。近幾十年來，能源消耗增長速度明顯加快。
【總結(jié)】目前作為人類主要能源的化石能源儲量并不豐富，而且化石能源開發(fā)利用后不能再生，如果長期大規(guī)模開采，不久的將來會消耗殆盡，所以開發(fā)新能源、更好地利用已知能源，是全球范圍內(nèi)的重要課題。
2. 解決能源問題的出路——開發(fā)使用新能源
在物理學的發(fā)展過程中，隨著對機械能認識的不斷深入，風能和水能逐漸得到了較為廣泛的應(yīng)用。而隨著科學家對物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，20世紀40年代，科學家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
（1）新能源
指人類新近才開始利用的能源。例如，核能、太陽能、潮汐能、地熱能、風能、生物質(zhì)能等都屬于新能源。
（2）核能發(fā)電示意圖
3. 《科學·技術(shù)·社會——石油危機和能源科學》
【想一想】什么是石油危機？怎樣產(chǎn)生的？什么是能源科學？
（1）石油危機
石油是世界上許多國家的主要能源。盛產(chǎn)石油的中東國家是發(fā)達國家主要的石油供應(yīng)國。
1973年爆發(fā)了第四次中東戰(zhàn)爭，由此引發(fā)了西方國家第一次石油危機。1980年，中東兩個石油大國伊朗和伊拉克之間爆發(fā)戰(zhàn)爭，兩伊戰(zhàn)爭猛烈沖擊世界石油市場，引發(fā)了第二次石油危機。在此之后，1990年由于伊拉克攻占科威特引發(fā)了第三次石油危機。
（2）能源科學
石油危機在全球范圍內(nèi)引起了人們對能源問題的思考。例如，以石油作為經(jīng)濟發(fā)展的支柱是否可靠？以化石燃料為主的能源結(jié)構(gòu)還能支撐多久？由能源問題引發(fā)的能源科學的崛起，是人類進步的又一表現(xiàn)。它不僅研究能源的開發(fā)、利用和保護，而且還研究涉及生態(tài)環(huán)境、人口控制、社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等一系列重大問題。
【例題2】如圖分別是某一年中國與世界能源消耗結(jié)構(gòu)圖，從圖和所學的知識可知（ B ）
A．在這一年中國水電消耗的比例比世界的大
B．世界消耗的能源以化石能源為主
C．因為煤炭是二次能源，所以中國以煤炭為主要能源
D．多燒煤少用天然氣符合建設(shè)生態(tài)文明城市的要求
【解析】A．在這一年中國水電消耗的比例為5.9%，比世界的（6.4%）??；該選項錯誤。
B．世界消耗的能源以化石能源為主；該選項正確。
C．煤炭是一次能源，所以該選項錯誤。
D．多燒煤少用天然氣，污染嚴重，不符合建設(shè)生態(tài)文明城市的要求，該選項錯誤。
故選B。
【精講點撥】
1. 人類使用能源的歷程
（1）鉆木取火：開啟了以柴薪作為主要能源的時代；
（2）蒸汽機：蒸汽機的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑；
（3）核能：拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。
2. 能源的分類
可按照不同形式進行分類：
（1）按照獲取方式分為：一次能源和二次能源。
（2）按照對環(huán)境的影響分為：清潔能源和污染能源。
太陽能、電能、風能、水能、潮汐能、地熱能等都屬于清潔能源；煤、石油、柴薪等都屬于污染能源。
（3）按照人類開發(fā)早晚分為：常規(guī)能源和新能源。
煤、石油、天然氣及水能等屬于常規(guī)能源；核能、太陽能、潮汐能、地熱能、風能、生物質(zhì)能等屬于新能源。
【歸納整理】
第1節(jié) 能源
【課堂練習】
1．下列能源中，屬于二次能源的是（ ）
A．煤 B．汽油C．太陽能 D．石油
【答案】B。
【詳解】所謂一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源，它包括：原煤、原油、天然氣、核能、太陽能、水力、風力、波浪能、潮汐能、地熱、生物質(zhì)能和海洋溫差能等等． 由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品，稱為二次能源，例如：電力、蒸汽、煤氣、汽油、柴油、重油、液化石油氣、酒精、沼氣、氫氣和焦炭等等．故ACD錯誤．
所以選B.
2．下列不屬于新能源開發(fā)利用的是（ ）
A．風能發(fā)電 B．太陽能發(fā)電 C．火力發(fā)電 D．潮汐能發(fā)電
【答案】C。
【詳解】ABD．風能、太陽能、潮汐能是新能源，所以風能發(fā)電、太陽能發(fā)電、潮汐能發(fā)電屬于新能源開發(fā)利用，故ABD不符合題意；
C．火力發(fā)電使用的燃料是煤炭，煤炭屬于常規(guī)能源，所以火力發(fā)電不屬于新能源開發(fā)利用，故C符合題意。
所以選C。
3．當今世界的主要能源是_________，人們最方便的能源是______。
【答案】化石能源，電能。
【詳解】當今世界最主要的能源煤、石油和天然氣，它們都屬于化石能源；最方便的能源是由其它能源轉(zhuǎn)化來的電能．人們幾乎已經(jīng)離不開電。
4．人類的發(fā)展離不開能源，“碳達峰、碳中和”是我國對世界做出的莊嚴承諾。為了保護地球這個人類共同的家園，下列能源中哪一種是我們更應(yīng)該去積極開發(fā)和利用的？（ ）
A．煤 B．石油 C．天然氣 D．太陽能
【答案】D。
【詳解】為了保護地球這個人類共同的家園，我們應(yīng)當積極開發(fā)新能源、清潔型能源，煤、石油、天然氣屬于化石能源，污染型能源；太陽能屬于新能源、清潔型能源。
所以選D。
5．如圖所示是由大量反射鏡組成的太陽能發(fā)電裝置，圖中各個反射鏡由計算機控制，使反射的太陽光聚集在塔頂?shù)募療崞鳎ㄥ仩t）上，集熱器中的水變成水蒸氣后推動汽輪機，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。
（1）該太陽能發(fā)電站發(fā)電時，將光能轉(zhuǎn)化為______能，太陽能是_______（選填“一次能源”或“二次能源”）；
（2）這個裝置中反射鏡的作用是改變______；
（3）10kW?h的電能，如果由熱電轉(zhuǎn)化效率為30%的熱電廠來供電，需要完全燃燒煤______kg。（煤的熱值q煤＝3×107J/kg， 1kW?h＝3.6×106J）
【答案】電，一次能源，光的傳播方向，4。
【詳解】（1）太陽能發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，太陽能是可以從自然界源源不斷地得到的能源，故稱之為一次能源。
（2）由題意可知該裝置中的反射鏡，將照射在其上面的太陽光反射到塔頂?shù)募療崞鳎ㄥ仩t）上，所以反射鏡的作用是改變了光的傳播方向。
（3）電能W=10kW?h=3.6×107J
由η=WQ放可知，煤完全燃燒放出的熱量
Q放=Wη=3.6×107J30%=1.2×108J
由Q放＝mq可知，煤的質(zhì)量
m=Q放q煤=1.2×108J3×107J/kg=4kg
6. 2022年11月25日，國內(nèi)首臺自主研制F級50兆瓦重型燃氣輪機正式完工，標志著我國在重型燃氣輪機領(lǐng)域完成了從無到有的突破。
（1）燃氣輪機______（選填“屬于”或“不屬于”）熱機。
（2）F級聯(lián)合循環(huán)一小時發(fā)電量可達7萬千瓦時，則該過程中其功率為______W，產(chǎn)生的電能是______（選填“一”或“二”）次能源。燃氣輪機工作壓強為18個大氣壓，該環(huán)境下手掌面積大小的零件上受到的壓力約為______N（選填“2×102”、“2×103”或“2×104”）。
（3）已知F級燃氣輪機的單循環(huán)熱效率可達38%，E級燃氣輪機的單循環(huán)熱效率為34%。某裝備E級燃氣輪機的驅(qū)逐艦進行一次巡航任務(wù)需要消耗燃油760t，若改裝成F級燃氣輪機可節(jié)約燃油_____ t。
【答案】屬于，2×107，二，2×104，80.
【詳解】（1）燃氣輪機工作時將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以屬于熱機。
（2）燃氣輪機的功率P=Wt=7×104kW?h1h=7×104kW=7×107W
電能必須通過一次能源例如機械能、內(nèi)能的消耗才能得到，是二次能源。
手掌的面積約為S=100cm2=0.01m2
該環(huán)境下手掌面積大小的零件上受到的壓力 F=pS=18×1×105Pa×0.01m2=1.8×104N≈2×104N
（3）已知兩種發(fā)動機做的有用功相等，所以mEq×ηE=mFq×ηF
760×103kg×34%=mF×38%
mF=6.8×105kg=680t
若改裝成F級燃氣輪機可節(jié)約燃油 Δm=mE-mF=760t-680t=80t
【課后反思】
本節(jié)課學習中，你有哪些收獲，還有哪些問題？