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第1节 能源
自主学习 预习检测
1、能源是 的物质资源。
2、千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地
质年代形成的煤、石油和天然气等称为 。
3、可以从自然界中直接获取的能源，称为一次
能源。无法从自然界直接获取，必须通过一次能
源的消耗才能得到的能源称为 能源。
能够提供能量
化石能源
二次
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月之间，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。
情景导入 生成问题
电能只是人类生活、生产活动中广为使用的
能量的一种。人类的生活、生产活动，无法离开
能量的使用。
提高上游水位
增加水的势能
高水位的水快速
向下流推动水轮
机转动
发电机在水轮
机的带动下旋
转发电
三峡水电站的发电原理
• 问题：我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧
水呢？
• 回答：煤，煤气，柴草、天然气……
• 问题：要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要
消耗什么呢？
• 回答：汽油或者柴油、煤油等
• 问题：煤，煤气，柴草、天然气、汽油、煤油
或者柴油等它们在起什么作用？
• 答案：它们在以上工作的作用就是提供能量.
自研互学 生成新知
一、什么是能源
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，我们把它们都叫做能源.
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。
柴薪主要通过砍伐森林获
得，大面积的砍伐森林严重破
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。
二、人类利用能源的历程
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。
人们的生活、生产、科研都离不开能源。那么能
源大致可以分为哪几类呢？
煤、石油、天然气都是由远古的动物、植物经过长
时间的地质变迁形成的。称为化石能源
三、能源的分类
生物质能：由生命物质提供的能量。
能直接从自然界获取的能源称为一次能源
煤石油
风能地热能水能
由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源
汽油、柴油 风力发电
水力发电太阳能发电地热发电
一次能源
二次能源
天然气
化石能源 煤
石油
核能
电能
汽油
风能
太阳能
水能
地热能
柴油
能源分类
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。
四、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
源的过程中因意外而对
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。
1.下列能源中,不属于一次能源的是（ ）
A.电能 B.风能 C.核能 D.水能
2、下列能源中，属于化石能源的是（ ）
A.柴草 B.树木 C.石油 D.地热能
3.下列能源中，不属于可再生能源的是（ ）
A.天然气 B.风能 C.太阳能 D.水的动能
A
C
A
当堂演练 达成目标
4.下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的
是（ ）
A.核能 B.柴草 C.煤 D.风能
5.下列说法不正确的是（ ）
A.能量就是能源
B.核能是一种新能源，也是一种不可再生能源
C.石油是一种常规能源，也是一种一次能源
D.可直接从自然界获取的能源叫做一次能源
D
A
第2节 核能
自主学习 预习检测
1、原子核是由 和 组成。 带正电荷，
电量跟 所带的负电荷电量相等； 不带
电，质量跟 几乎相等。
2、 原子核分裂或聚合时，可以释放出巨大的
能量叫做 。获得核能的两种方式是
和 。
3、核电站的核心是 ，它以铀为核原料，
放出的核能能化为高温高压蒸汽的 能，再经
过汽轮发电机转化为 能。
质子 中子 质子
电子
中子 质子
核能
裂变 聚变
反应堆
内
电
我国用了短短4
年时间完成了原
子弹的研制工作，
并于1964年10
月16日成功地爆
炸了第一颗原子
弹.
1967年6月17日
又成功地爆炸了
第一颗氢弹，完
成了其他国家要
十几年或几十年
才完成的工作.
我国第一颗
原子弹
我国第一颗
氢弹
情景导入 生成问题
1．原子结构
H2O分子
以水分子为例：它由一个氧原子和两个氢原
子组成。
一、核能
自研互学 生成新知
H
原子由原子核和核外电子组成。
（1）氢原子由原子核和一个核外电子组成。
原子核有一个质子，质子带正电荷，核外电子
带负电荷。二者电荷量相同。
O
（2） 氧原子由原子核和八个核外电子组成。
原子核有八个质子和八个中子，由于中子不带
电，所以正负电荷量仍然相同。
质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的
原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，
这就是核能。
核能
质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一
起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。
1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀
235原子核，使其发生了裂变。
1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2 000 t煤
完全燃烧时释放的能量。
用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出
能量。
外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样
才能让裂变继续下去呢？
1．发生裂变的条件
二、裂变
那么，地球上的能源是否是无尽的呢？
将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会
发生什么？
2．链式反应
用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出
核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击
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。
想想议议
动画演示：链式反应
核电站
核电站就是
利用核反应堆
所产生的热能
来发电或发电
兼供热的动力
设施。反应堆
是核电站的关
键设备，链式
裂变反应就在
其中进行。 秦山核电站三期工程
核电站的核心
设备是核反应堆。
核反应堆是原子核
发生链式反应的场
所。
1942年，人类
利用核反应堆第一
次实现了可控制的
铀核裂变。
目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电
发电量接近全球发电量的1/5。
3．核电站利用核能发电
链式反应如果不加以
控制，大量原子核就在一
瞬间发生裂变。释放出极
大的能量。
在人类实现可控核裂
变大约三年后，即1945年，
利用不加控制的核裂变制
造的毁灭性武器——原子
弹爆炸了。
核电站和原子弹的联系和区别
联系 区别
核电站
原子弹
通过核裂变获
得核能
都是链式反应
可以控制
不加控制
将质量较小的原子核结合
起来，也会释放出巨大的核能。
氘 氚
氦核 中子
氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中
子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。
三、聚变
能量
聚变
氚核
氘核
氦核
一个中子
（随能量
释放）
核聚变 ——热核反应
氢 弹――根据核聚变的原理制成。威力比原子
弹还大。
核能优点
核能缺点
①核能十分巨大，他能极大地补
充人类能源的不足
②能够解决能源不平衡分布的问题
①核能是不可再生能源
②核能存在核污染，产生核辐射，
会对地球生物造成伤害
③核反应堆中会产生核废料，治理
废料过程中，代价较高
③是清洁能源
1.氢原子只由1个质子和1个电子组成，下列关于
氢原子的模型图，正确的是（ ）
BA C D．
2.关于核电站里能量的转化过程，说法正
确的是（ ）
A.原子核能 核能 电能
B.原子核能 内能
C.原子核能 内能 机械能 电能
D.原子核能 内能 电能
D
C
当堂演练 达成目标
3.关于核能的下列说法中，不正确的是（ ）
A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的
能量来发电的
B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的
时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸
C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器
D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的
核武器
4.用氘核和氚核结合成的新的原子核时产生的核
反应是（ ）
A.分解反应 B.链式反应
C.裂变 D.热核反应
D
A
5.经过科学家的不懈努力，找到了获取核能的两条
途径：________和_________。
6.为了有效、和平利用核裂变时所产生的能量，科
学家们研制成了_____________，从而使链式反应
可以在人工的控制下缓慢进行。核裂变除了可
以用于发电外，在军事上还可以做成威力强大
的____________。
聚变裂变
核反应堆
原子弹
第3节 太阳能
自主学习 预习检测
1、太阳是一个巨大的“ 火炉”，在太阳内部，氢
原子核在超高温下发生 变。释放出巨大的 ，因此
太阳核心每时每刻都在发生 弹爆炸。
2、太阳能实质上是太阳释放的 能和 能的总和。
太阳能是地球上的能源宝库，地球上的一次能源如
煤、 、天然气等化石能源及 能（仅举一例）都
是来源于太阳能。
3、人们除了可以间接利用储存在 中的太阳能外，
还可能采用 和利用太阳能电池把 转
化为 种方式，直接利用巨大的太阳能。
核能
聚 核能
氢
热 光
石油 风
化石燃料
太阳能给物质加热
太阳能 电能
动植物的生长，
人类的活动都无法
离开太阳。这个发
光发热的大火球已
经存在了50亿年
之久。你是否了解
太阳？人类是否能
够从距离地球1.5
亿千米远处的太阳
上，获取所需的能
源？
情景导入 生成问题
问题：世界万物是如何形成的？
女娲造人?
夸父身化万物?
上帝造万物?
宇宙大爆炸论?
… …
为什么先有太阳然后有生命？
共同点
先有太阳后有生命
太阳距地球1.5亿千
米，直径大约是地球的
110倍，体积是地球的
130万倍，质量是地球的
33万倍，核心温度高达1
500万摄氏度。
一、太阳——巨大的核能火
炉
自研互学 生成新知
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放
出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，
太阳就像一个巨大的“核能火炉”。
太阳表面温度约6 000 ℃，太阳至今已经稳定地
“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。
二.太阳是人类能源的宝库
想一想：
太阳能转化成了地球上的哪些能量？
化石能源史上亿年前地球接收的太阳能
水的动能和风能、生物质能都来源于
太阳能
太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一
传递到地球。
太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在
这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分
能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。
今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上
亿年前地球接收的太阳能。
远古时期的植物通
过光合作用将太阳能转
化为生物体内的化学能。
经过地壳的不断运
动，死后的动植物躯体
埋在地下和海底。
经过几百万年的复
杂变化，变成了煤、石
油、天然气。
化石能源的形成
三.太阳能的利用
1.加热物体
太阳能热水器
太阳能暖房
太阳能房
太阳灶
2.利用太阳能发电
太阳能电池
太阳能汽车
太阳能凉帽
能源易获取
不排放CO2
能源量大
可持续性强
能源分散
受自然条件限制
转化效率低
成本较高
四、太阳能技术的优缺点
太阳能的介绍
太阳能的利用
转化为内能
转化为电能
课堂小结 系统归纳
1.我们使用的化石能源主要来自 。
2.太阳能来自于（ ）
A.太阳本身的化学燃料的燃烧
B.裂变
C.链式反应 D.聚变
3.下列利用太阳能的是（ ）
A.微波炉 B.太阳灶 C.光电池 D.电热水器
太阳能
D
BC
当堂演练 达成目标
第4节
能源与可持续发展
自主学习 预习检测
1、在短期内不可能从自然界得到补充的能源叫 能源。
可以源源不断地从自然界中得到的能源叫 能源。
2、能量的转化、能量的转移，都是有 的。
3、化石能源的大量使用，会造成 污染和 效应的加
剧。
4、未来的理想能源必须满足以下四个条件：一、足够 ；
二、足够 ；三、相关技术必须成熟；四、必须足够安全、
清洁、可以保证不会污染环境。
不可再生
可再生
方向性
空气 温室
丰富
便宜
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。
等到那一天，我们人类又会用什么？
情景导入 生成问题
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？
一、能量转移和能量转化的方向性
自学互研 生成新知
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。
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。
在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物
体转移到低温物体，不能相反。如果要使热量从低
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。
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。
能量的转化和转移具有方向性，有些能量可以
利用，有些则不能。
我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约
能源。
能量的转化和转移是有______的，我们是在
能量的转化和转移的过程中__________的，因此
不是什么能量都可以利用，能量的利用是有
_______的，也是有_____的。
方向性
利用能量
条件代价
化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分
内能没有被有效利用。
二、能源消耗对环境的影响
汽车尾气造成
空气污染和城市热
岛效应。
燃料燃烧产生
的大量二氧化碳，
加剧了地球的温室
效应。
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。
酸性气体形成酸雨造成危害
酸雨侵蚀后的汉白玉石柱
在下表中，用“√”表示大量耗用该类能源对
环境会有明显破坏，用“×”表示对环境不会造成
明显破坏。
在耗用各种能源时，对环境是否会造成破坏呢？
1．提高能源的利用率，减少在能源使用中对
环境的破坏。
自2012年6月1日起，
北京的机动车燃油
进行了最新一轮的
升级，升级后的燃
油更加环保，可以
改善大气质量。
三、能源与可持续发展
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 。
2．发展新的理想能源
不可再生能源：
化石能源、核能等
能源会越用越少。
绿色能源的开发和利用
• 绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环
境不造成污染的能源叫绿色能源．
人类可开发和利用的绿色能源主要有下列几种：
1．风能
2．水流（河流、潮汐）能．风能和水流能是“可
再生能源”而石油、煤炭是不可再生能源．
3．太阳能
4．核能等等．
新疆风车田发电 葛洲坝水电站
藏北利用太阳能的设备 浙江秦山核电站
你认为风能、太阳能、核能以及你所想到
的可能的能源，哪些有可能成为未来的理想能
源，为什么？
能源家族中，有木柴、煤炭、石油、天然气、
水能、风能、太阳能、核能等，哪 些属于不可
再生能源？哪些属于可再生能源？
满足条件：
1、必须足够丰富，可以保证长期使用；
2、必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
3、相关的技术必须成熟，可以保证大规模
使用；
4、必须足够安全、清洁，可以保证不会产
生严重的后果；
未来理想新能源
1、环境保护、开发新能源是未来能源利用的主
旋律。下列做法中最利于环保的是（ ）
A.开发太阳能取代煤、天然气等能源
B.用天然气代替煤和石油
C.用核能代替水力发电
D.废电池与其他废品一起填埋
A
当堂演练 达成目标
2、开发新能源是本世纪人类关注的热点之一，
除了开发新能源，我们还应该从节约身边的能源
做起，图中符合节约能源且安全的做法是（ ）B
3、关于能源的开发和利用，下列说法中不正确的
是（ ）
A．煤是可再生能源，以煤为主要燃料的火力发
电容易造成环境污染
B．核能是不可再生能源，开发和利用核能是人
类获取能源的一个新途径
C．太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且不
会污染环境，开发前景广阔
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
4、“低碳生活”是指减少能源消耗、节约资源，
从而降低二氧化碳排放，保护环境，“低碳生活”
让我们生活更美好。下列符合“低碳生活”这一
主题的做法是（ ）
A．用一次性塑料袋代替布袋购物
B．使用一次性筷子，讲究公共卫生
C．大力发展风力发电，减少火力发电
D．增加私家车用量，提高生活质量
C
5、我们在节约能源的同时，还应开发和利用新的
能源．作为未来的理想能源应满足一定的条．下
列不符合理想能源必要条件的是（ ）
A． 必须足够丰富，可以保证长期使用
B． 必须足够便宜，可以保证多数人用得起
C． 必须足够安全、清洁，可以保证不会严重
影响环境
D． 必须足够昂贵，可以保证节约使用
D
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