2024人教版九年级物理全一册 第二十二章导学案：第1节 能源利用的现状和面临的挑战（含答案）

第1节能源利用的现状和面临的挑战（导学案）

【学习目标】

1.了解人类利用能源的历程，列举常见的不可再生能源和可再生能源。了解人类能源

利用面临的挑战，进•步强化能量观念。

2.收集各种形式能源的资料，并结合能源特点进行分类整理、归纳总结，发展科学思

维能力。

3.观察与感悟各种能量与生产生活的联系，发展观察能力。会通过多种方式收集信息,

发展获取证据的能力。

4.了解我国和世界的能源状况，增强保护环境、节约能源的意识，具有在力所能及的

范围内为人类可持续发展作贡献的意以。

【学习重点】能源及其分类。

【学习难点】涉及热现象的能最转移和转化具有方向性。

【自主预习】阅读教材，完成以下问题：

1.凡是能提供的物质资源，都可以叫能源。煤、石油和天然气是由古代的动植

物在长期地质变迁中形成的，所以称为。

2.人类利用能源的历程

（1）火的利用：开启了以作为主要能源的时代。

（2）化石能源的利用：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。化石能源是当今世

界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会。

（3）电能的利用：19世纪以来，现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等

化石能源转换成更加便于输送和利用的能。

3.不可再生能源与可再生能源

（1）不可再生能源：能源等不能在短期内从自然界得到补充，这类能源叫作不

可再生能源。

（2）可再生能源：水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能

源。

4.一次能源和二次能源

（1）一次能源：可以直接从获得的能源称为一次能源。化石能源都是一次能源。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗能源才能得到的能源称

为二次能源。常见的二次能源：能、汽油、柒油、酒精等。

5.能源利用面临的挑战

涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。能源的利用是有限的。

6.人类能源消耗量急剧增长，如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。能

源使用对环境会造成影响，

【课堂探究】

探究一、人类利用能源的历程

1.能量与能源

（1）能量：物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。

常见的能量：如机械能、内能、化学能、电能、核能等。

（2）能源：能够提供的物质资源叫做能源。生产和生活中利用的各种能量，是

通过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。

2.常见的能源

【回忆能源的种类，进行归纳】

（1）化石能源：我们使用的燥、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，所以称为能源。化石能源是当今世界的主要能源。

（2）生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体

物质发生化学变化时释放的能量。例如食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。

（3）水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。

（4）地热能：由地球内部提供的•种内能。

（5）电能：由其他形式的能转化而来的供各种用电器使用的能量。电能的优点：

①电能便于输送。②电能便于：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、

化学能、光能、内能等其他形式的能量，为人类所用.

3.人类利用能源的历程

（1）火的利用：钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主

要能源的时代。柴薪燃烧时的能量转化：化学能转化为能。

（2）蒸汽机的发明：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械

动力大规模代替人力和畜力，直接导致了第二次能源革命。蒸汽机的能量转化：内能转化为

能。

（3）化石能源：是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工

业化社会。化石能源的能量转化：化学能转化为能。

（4）电能的利用：19世纪以来，电磁感应现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等

化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。

电能是由其他形式的能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、机械能等其他形式的能,

为人类所用。发电机的能量转化：机械能转化为能。

4.不可再生能源与可再生能源

（1）不可再生能源：化石能源等不能在短期内从得到补充，这类能源叫作不可

再生能源。

（2）可再生能源：水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能

源。

5.一次能源和二次能源

（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源称为一次能源。化石能源（煤、石油、

天然气）都是一次能源，其他常见的一些能源：等也都是一次能源。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为

二次能源。常见的二次能源：能、汽油、柴油、酒精等。

【例题1】煤、石油、天然气是埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，叫做

能源。化石能源、风能、水能、太阳能、地热能以及核能可以直接从自然界获取，

叫做能源；电能需消耗一次能源才能得到，叫做能源.

探究二、能源利用面临的挑战

【想一想】我们已经知道能量是守恒的，为什么还要节约能源呢？

1.能源的利用

（1）能量转化和转移过程是有方向性的

汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能

再自动地用来驱动汽车。同样，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。

结论：涉及热现象的能量转化和转移过程是有性、不可逆的。

（2）能源的利用是有限的

人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。因

此，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。

2.能源危机

（1）人类能源消耗量急剧增长

图22.1-6人类能源消耗H急剧增长

由于世界人口的增加和经济的不断发展，能源的消耗量持续增长。特别是近几十年来，

能源消耗量的增长速度明显。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93X1CFJ7kg

的标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2007年达到160亿吨，2022

年达到205亿吨。如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。

（2）能源使用对环境会造成危宙

例如，由于现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧

了地球的。此外，煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中

含有二氧化硫等有害物质，燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危

害。

（3）开发能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。

［例题2］如图分别是某一年中国与世界能源消耗结构图，从图和所学的知识可知（）

A.在这一年中国水电消耗的比例比世界的大

B.世界消耗的能源以化石能源为主

C.因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源

D.多烧煤少用天然气符合建设生态文明城市的要求

【精讲点拨】

1.不可再生能源与可再生能源

（1）不可再生能源：化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，这类能源叫作不可

再生能源。

（2）可再生能源：水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能

源。

2.一次能源和二次能源

（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源。化石能源（煤、石油、天然气）都是

一次能源，其他常见的一些能源：风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源。常

见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。

【归纳整理】

第1节能源利用的现状和面临的挑战

「0钻木取火：开启了以柴薪作为主要能源的时代。

能源利用②蒸汽机的发明：是人类利用能量的新里程碑。

的历程"③化石能源：煤、石油和天然气。

-④电能：便于输送和转化。

能

和

源

面-0不可再生能源：不能在短期内从自然界得到补充的能源。

利

临

用②可再生能源：可以在短期内从自然界得到补充的能源。

的能源

的

挑分类-③一次能源：可以直接从自然界获得的能源。例如可再生能源

现

战

状与不可再生能源都是一次能源。

TQ二次能源：通过消耗•次能源才能得到。例如电能。

「①涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。

能源

-②所能利用的能源是有限的。

利用L®能源危机与能源污染。

【课堂练习】

i.我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视能源的开发利用，具有重大意义。下列能

源属于不可再生能源的是（）

A.太阳能B.石油C.风能D.水能

2.可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（)

A.煤B.石油C.天然气D.风能

3.能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次重大进步都伴随着能源的改进和

更替。关于能源的开发和利用，下列说法不正确的是（）

A.能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的

B.太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔

C.核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径

D.煤是不可再生能源，而且以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染

4.图为近两个多世纪以来人类能源消耗曲线图，由图可知，自1950年以来，人类能源

消耗的情况（）

A.显著增长B.平稳增长C.稳中有降D.显著减少

5.2024年2月初春运期间，湖南省由于暴雪天气的影响，高铁停运，乘客无法下车，

为了能让坐高铁的乘客正常出行，铁路部门用绿皮火车头带动高铁正常运行，这引起了人们

的好奇和思考。下列说法中正确的是（）

A.绿皮火车的动力源是内燃机，其在压缩冲程中，内能转化为机械能

B.高铁是靠电力驱动，电能属于二次能源

C.内燃机的燃料属于可再生能源

D.一般情况下内燃机的效率高于电动机的效率

6.汽车给人们带来诸多方便，但也造成了一些负面影响，如能源消耗、尾气污染、噪

声污染、交通拥堵.请你从可持续发展的角度，就如何减小汽车的负面影响，提出一条合理

化建议：O

【课后反思】

本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？

参考答案与试题解析

第1节能源利用的现状和面临的挑战（导学案）

【学习目标】

1.了解人类利用能源的历程，列举常见的不可再生能源和可再生能源。了解人类能源

利用面临的挑战，进一步强化能量观念。

2.收集各种形式能源的资料，并结合能源特点进行分类整理、归纳总结，发展科学思

维能力。

3.观察与感悟各种能量与生产生活的联系，发展观察能力。会通过多种方式收集信息,

发展获取证据的能力。

4.了解我国和世界的能源状况，增强保护环境、节约能源的意识，具有在力所能及的

范围内为人类可持续发展作贡献的意识。

【学习重点】能源及其分类。

【学习难点】涉及热现象的能量转移和转化具有方向性。

【自主预习】阅读教材，完成以下问题：

I.凡是能提供能量的物质资源，都可以叫能源。煤、石油和天然气是由古代的动植物

在长期地质变迁中形成的，所以称为化石能源。

2.人类利用能源的历程

（1）火的利用：开启了以彝作为主要能源的时代。

（2）化石能源的利用：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。化石能源是当今世

界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会。

（3）电能的利用：19世纪以来，电磁感应现象的发现,发明了发电机，使煤、石油等

化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。

3.不可再生能源与可再生能源

（1）不可再生能源：化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，这类能源叫作不可

再生能源。

（2）可再生能源：水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能

源。

4.一次能源和二次能源

（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源称为一次能源。化石能源都是一次能源。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为

二次能源。常见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。

5.能源利用面临的挑战

涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。能源的利用是有限的。

6.人类能源消耗量急剧增长，如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。能

源使用对环境会造成影响，

【课堂探究】

探究一、人类利用能源的历程

1.能量与能源

（1）能量：物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。

常见的能量：如机械能、内能、化学能、电能、核能等。

（2）能源：能够提供能量的物质资源叫做能源。生产和生活中利用的各种能量，是通

过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。

2.常见的能源

【回忆能源的种类，进行归纳】

（1）化石能源：我们使用的煤、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。化石能源是当今世界的主要能源。

（2）生物质能：由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体

物质发生化学变化时释放的能量。例如食物分解和柴薪然烧等都提供了生物质能。

（3）水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。

（4）地热能：由地球内部提供的一种内能。

（5）电能：由其他形式的能转化而来的供各种用电器使用的能量。电能的优点：

①电能便于输送。②电能便于转化：电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化

学能、光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。

3.人类利用能源的历程

（1）火的利用：钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主

要能源的时代。柴薪燃烧时的能量转化：化学能转化为内能。

（2）蒸汽机的发明：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械

动力大规模代替人力和畜力，直接导致了第二次能源革命。蒸汽机的能量转化：内能转化为

机械能。

（3）化石能源：是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工

业化社会。化石能源的能量转化：化学能转化为内能。

（4）电能的利用：19世纪以来，电磁感应现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等

化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能的利用是人类进入现代文明社会的标志。

电能是由其他形式的能转化而来的，它最终还要转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，

为人类所用。发电机的能量转化：机械能转化为电能。

4.不可再生能源与可再生能源

（1）不可再生能源：化石能源等不能在短期内从宜然界得到补充，这类能源叫作不可

再牛能源。

（2）可再生能源：水能和风能等能源可以在短期佐从自然界得到补充，叫作可再生能

源。

5.一次能源和二次能源

（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源称为一次能源。

化石能源（煤、石油、天然气）都是一次能源，其他常见的一些能源：风能、水能、太

阳能、地热能、核能等也都是一次能源。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为

二次能源。

常见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。

【例题1】煤、石油、天然气是埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，叫做

能源。化石能源、风能、水能、太阳能、地热能以及核能可以直接从自然界获取，

叫做能源：电能需消耗次能源才能得到，叫做能源。

【答案】化石，一次，二次。

【解析】煤、石油、天然气是埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，叫做化

石能源；使用之后在短时间内无法得到补充，所以也属于不可再生能源。

自然界存在的、可以直接使用的能源，叫做一次能源。从一次能源经过加工转换而来的

能源，叫做二次能源。

化石能源、风能、水能、太阳能、地热能以及核能可以直接从自然界获取，叫做一次能

源；电能需消耗一次能源才能得到，叫做一次能源。

探究二、能源利用面临的挑战

【想一想】我们已经知道能量是守恒的，为什么还要节约能源呢？

1.能源的利用

(1)能量转化和转移过程是有方向性的

汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能

再自动地用来驱动汽车。同样，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最，例如电冰箱就需要消

耗电能。

结论：涉及热现象的能量转化和转移过程是有方也性、不可逆的。

(2)能源的利用是有限的

人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。因

此，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。

2.能源危机

(1)人类能源消耗量急剧增长

标准煤消耗量/亿吨

1750I8(X)1850190()195020002050年份

图22.16人类能源消耗H急剧增长

由于世界人口的增加和经济的不断发展，能源的消耗量持续增长。特别是近几十年来,

能源消耗量的增长速度明显如快。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93x1()7J/kg的

标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2007年达到160亿吨，2022年

达到205亿吨。如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。

(2)能源使用对环境会造成危害

例如，由于现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧

了地球的温室效应。此外，煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中

含有二氧化硫等有害物质，燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危

害。

（3）开发断能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。

【例题2】如图分别是某一年中国与世界能源消耗结构图，从图和所学的知识可知（B）

A.在这一年中国水电消耗的比例比世界的大

B.世界消耗的能源以化石能源为主

C.因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源

D.多烧煤少用天然气符合建设生态文明城市的要求

【解析】A.在这一年中国水电消耗的比例为5.9%,比世界的（6.4%）小；该选项错

误。

B.世界消耗的能源以化石能源为主；该选项止确。

C.煤炭是一次能源，所以该选项错误。

D.多烧煤少用天然气，污染严重，不符合建设生态文明城市的要求，该选项错误。故

选Bo

【精讲点拨】

1.不可再生能源与可再生能源

（1）不可再生能源：化石能源等不能在短期内从自然界得到补充，这类能源叫作不可

再生能源。

（2）可再生能源：水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，叫作可再生能

源。

2.一次能源和二次能源

（1）一次能源：可以直接从自然界获得的能源。化石能源（煤、石油、天然气）都是

一次能源，其他常见的一些能源：风能、水能、太阳能、地热能、核能等也都是一次能源。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源。常

见的二次能源：电能、汽油、柴油、酒精等。

【归纳整理】

第1节能源利用的现状和面临的挑战

r®钻木取火，开启了以柴薪作为主要能源的时代。

能源利用②蒸汽机的发明：是人类利用能量的新里程碑。

的历程③化石能源：煤、石油和天然气。

L@电能：便于输送和转化。

能

和

源不可再生能源：不能在短期内从自然界得到补充的能源。

面

利

临

用济——②可再生能源：可以在短期内从自然界得到补充的能源。

的糕-③一次能源：可以直接从自然界获得的能源。例如可再生能源

的

挑

现

战

状与不可再生能源都是一次能源。

二次能源：通过消耗一次能源才能得到。例如电能。

「①涉及热现象的能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。

能源②所能利用的能源是有限的。

利用

能源危机与能源污染。

【课堂练习】

1.我国在城市建设和乡村振兴计划中，重视能源的开发利用，具有重大意义。下列能

源属于不可再生能源的是（）

A.太阳能B.石油C.风能D.水能

【答案】B

【详解】ACD.太阳能、风能、水能可以从自然界里源源不断地得到补充，属于可再

生能源，故ACD不符合题意；

B.石油是经过漫长的地质年代形成的，在短期内不能从自然界得到补充，属于不可再

生能源，故B符合题意。故选B。

2.可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。下列属于可再生能源的是（）

A.煤B.石油C.天然气D.风能

【答案】D

【详解】ABC.煤、石油、天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，

属于不可再生能源，故ABC不符合题意；

D.风能可以从自然界里源源不断的得到补充，属于可再生能源，故D符合题意。

故选D。

3.能源是人类生存和发展的基础，人类社会的每一次重大进步都伴随着能源的改进和

更替。关于能源的开发和利用，下列说法不正确的是（）

A.能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的

B.太阳能是一次能源，可直接利用且污染小，开发前景广阔

C.核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径

D.煤是不可再生能源，而目.以煤为主要燃料的火电站容易造成环境污染

【答案】C

【详解】A.能量的转化和转移是有方向性的，具有不可逆性，