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11.5 能源的利用与可持续发展
一、填空题（共4题）
1. 沂蒙山区属于风力资源丰富的地区，有许多风力发电机（如图）。发电机发电的过程是将其他形式的能 （选填“转移”或“转化”）成电能的过程。风能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
2. 党的十九大报告中指出“绿水青山就是金山银山”，倡导保护环境。陵城区 风电场项目一期工程已经竣工，风电场项目的推广实现了将风能转化为电能，风能这种绿色能源是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。
3. 核潜艇是利用原子核反应释放出的核能来工作的。核潜艇中的核反应堆发生的是核 （填“裂”或“聚”）变，核能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源。
4. 美国“勘测卫星”—“苔丝”通过“凌日法”，即行星从其母星前飞过时，会遮挡一部分恒星的光，来确定行星的存在；“苔丝”利用太阳能电池板提供电能，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源；“苔丝”通过 向地球传输数据。
二、选择题（共10题）
5. 下列行为中，不属于节约用电的是
A．电视机不用时切断电源 B．离开教室随手关灯
C．夏天用空调时把温度调得很低 D．尽量少开启电冰箱门
6. 关于能量与能源，下列说法错误的是
A．能量的转化、能量的转移，都是有方向性的
B．核电站能控制裂变的反应速度
C．化石能源、水能、核能，不能在短期内从自然界得到补充，这类能源称为不可再生能源
D．人类在耗用各种能源时，不可避免地会对环境造成影响
7. 人类对能源的需求日益增加，我们需要节约能源。下列能源中属于不可再生能源的是
A．风能、生物质能 B．地热能、水能 C．潮汐能、太阳能 D．核能、煤
8. 如图是一款太阳能 灯，下列相关说法错误的是
A． 灯是由半导体材料制成的
B．太阳能板可以把太阳能转化为电能
C．太阳能是可再生能源
D．太阳能是太阳内部发生核裂变释放的能量
9. 关于能源、信息和材料，下列说法正确的是
A．太阳能、风能和核能都是可再生能源
B．超导材料可用于电饭锅的发热元件
C．光纤通讯是依靠超声波来传递信息的
D．能量的转化与转移具有方向性
10. 下列说法正确的是
A．热机消耗的燃料越少热机的效率就越高
B．随着温度降低物体分子热运动将逐步停止
C．汽车尾气是城市有毒颗粒物的重要来源
D．分子永不停息的无规则运动被称为布朗运动
11. 近几年，多地山现了较为严重的雾霾天气，从而再次引起人们对空气质量的关注，下列一些行为和举措，有利于改善空气质量的是
A．加大火力发电 B．燃放烟花爆竹
C．推广使用太阳能 D．露天焚烧垃圾
12. 下列关于能量的转化及利用说法正确的是 。
A．汽车制动产生的内能可收集起来再次驱动汽车
B．化石能源的使用加剧了温室效应
C．火力发电产生的电能是可再生能源
D．在热传递中，能量能自动从低温物体传到高温物体
13. 自 年起，将每年的 月 日定为“世界水日”，以推动对水资源进行综合性统筹规划和管理，加强水资源保护，解决日益严峻的缺水问题。下面有关水的认识，其中不正确的是
A．污水的大量流入可能使水体富营养化
B．水是生命活动不可缺少的物质
C．要节约用水，做好水的循环利用
D．生活污水可以不处理直接排放
14. 下列能源中，属于可再生能源的是
A．石油 B．天然气 C．煤炭 D．太阳能
三、阅读题（共1题）
15. 阅读《永动机的神话》，回答下列问题。
永动机的神话
从古至今，永动机一直是人们的梦想。然而，随着人们对自然规律认识的不断深入，这种梦想被宣告破灭。而在此过程中人们提出的各类永动机方案，最终也以失败而告终。虽然永动机的神话破灭了，但是它对人们探索自规律所做的贡献，依然功不可没的。
如图在欧洲，早期最著名的永动机设计方案是由法国人亨内考的提出的。如图 所示，轮子中央有个一转动轴，轮子边缘安装着 个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。亨内考认为，因为右边的球比左边的球离转动轴远些，所以右边的球对轮子产生的转动效果要比左边的球产生的转动效果大。这样轮子就会永远无休止的沿顺时针的方向转动下去，从而带动机器运转。这个设计被不少人进行过复制和验证，但从未实现过不停的转动。
世纪，从事永动机设计和研究的人越来越多，无论当时有学识的和无学时的人都相信永动机是可能的。但是无论多么努力，所有的方案都以失败而告终。人们在不断地努力和实践过程中逐渐认识到，任何机器在对外界做功时，都要消耗能量。不消耗能量，机器是无法做功的。
世纪，随着科学家们对功、能、热量不断的深入研究，人们逐步发现了能量转化与守恒定律。即能量既不会消失，也不会创生，它只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。同时，人们通过大量的事实研究进一步认识到，能量在转化和转移过程中具有一定的方向性。至此，在人类历史上持续几百年的永动机梦想，被自然规律彻底打破。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1) 某同学想制造出一种不需要能量就能运转的机器，他的想法是 实现的。（选填“可能”或“不可能”）
(2) 下列实例能说明能量的转化和转移具有方向性的是 。（选填选项前的字母，多选）
A．摔碎的玻璃杯很难被修复
B．汽车急刹车时，因摩擦而消耗的动能，不能再自发地回到汽车
C．热量总是自发地从高温物体传到低温物体
D．光在反射和折射时，光路可逆
(3) 能源危机产生的根源是由于能量的转化和转移具有方向性，请你举例说出生活中节约能源的措施： 。（说出一条即可）
答案
一、填空题（共4题）
1. 【答案】转化；可再生
【解析】发电机发电的过程是其它形式的能转化成电能的过程；风能安全清洁，能源可从自然界不断获得，且可重复利用，因此是可再生能源，是未来的理想能源之一。
2. 【答案】可再生
【解析】太阳能属于可再生能源；太阳能具有清洁无污染、环保、节能、取之不尽，用之不竭等特点。太阳能发电具有清洁无污染（或环保；节能；取之不尽，用之不竭）等优点。
3. 【答案】裂；不可再生
【解析】核潜艇中的核反应堆发生的是可控的核裂变；
核能与煤、石油能源类似，属于不可再生能源。
4. 【答案】可再生；电磁波
【解析】（）太阳能可从自然界中不断获得，属可再生能源；
（）太空中没有空气，因此需要电磁波传递信息，故“苔丝”是利用电磁波向地球传输数据的。
二、选择题（共10题）
5. 【答案】C
【解析】【分析】我国现在电资源很紧缺，所以要养成节约用电的好习惯，生活中的很多措施都可以节约用电，结合各选项具体进行分析。
【解析】解：、电视机不用时切断电源，可以节约电能，不符合题意；
、离开教室时随手关灯，可以节约电能，不符合题意；
、夏天用空调时，把温度调得很低，这样会很浪费电能，符合题意；
、尽量少开启电冰箱门，可以节约电能，不符合题意；
故选：。
6. 【答案】C
【解析】A、热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，若能从低温物体传递到高温物体，必须依靠外界的帮助，则说明能量转移具有方向性，此选项正确，不符合题意；
B、核电站通过对中子的控制来控制裂变的链式发应速度，此选项正确，不符合题意；
C、化石能源、核能在地球上的储量是一定的，属于不可再生能源；水能属于可再生能源，此选项错误，符合题意；
D、人类耗用各种能源时，特别是燃烧化石能源时，废气的排放是最主要的污染之一，因此会对大气造成影响，此选项正确，不符合题意。
7. 【答案】D
8. 【答案】D
【解析】A、 灯主要工作原件是发光二极管，二级管主要有半导体材料制成；故A正确。
B、太阳能板把太阳能转化为电能，而 灯要消耗电能发光，把电能转化为光能，所以过程中有太阳能变成电能；故B正确。
C、可再生能源是短时间内可以从自然界得到补充的能源；故C正确。
D、太阳内部不断发生着氢核聚变成氦核的反应，又称热核反应；故D错误。
9. 【答案】D
【解析】A．能够短时间内从自然界得到补充的是可再生能源，所以，太阳能、风能是可再生能源，但是核能短时间内不能从自然界得到补充，所以，属于不可再生能源，故A错误；
B．电饭锅是利用电流的热效应工作的，而超导材料没有电阻，电流通过时几乎不产生热量，所以不能应用于电饭锅，故B错误；
C．光导纤维是利用激光而不是超声波来传递信息的，故C错误；
D．能量转化和转移过程是具有方向性，例如：能量的传递是从高温物体传向低温物体，但不能够从低温物体传递到高温物体，故D正确。
10. 【答案】C
【解析】热机效率是指热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比，其与热机消耗的燃料多少无关，故A错误；
组成物质的分子总是在不停的做无规则运动，温度会影响分子运动的剧烈程度，但分子运动不会停止，故B错误；
城市有毒颗粒物的重要来源是汽车尾气，故C正确；
被分子撞击的悬浮微粒做无规则运动的现象叫布朗运动，布朗运动体现了分子在不停的无规则运动，故D错误。
11. 【答案】C
【解析】火力发电一般为燃煤发电，煤燃烧过程中会产生大量的污染空气的气体和粉尘；故A错误；
燃放烟花爆竹会产生大量的污染空气的二氧化硫等气体和粉尘；故B错误；
推广使用太阳能，太阳能是一种清洁的能源，无污染，使用方便，能改善空气的质量；故C正确；
焚烧垃圾中会产生大量的污染空气的气体和粉尘；故D错误。
12. 【答案】B
13. 【答案】D
【解析】对水的使用要注意节约用水、控制污染和污染处理三个方面的有机结合。对水应该是合理利用，而不是禁止使用。水的污染主要来自工业生产中废气、废液、废渣的排放，城市生活污水的大量排放，农业生产中农药、化肥使用不当等。
A选项：污水的大量流入可能使水体富营养化，故A正确；
B选项：水是生命活动不可缺少的物质，故B正确；
C选项：做好水的循环利用能够提高水资源的利用率，故要节约用水，做好水的循环利用，故C正确；
D选项：生活污水必须经过处理合格后再排放，要不然会造成环境污染造成河水富营养化，故不可以不处理直接排放，故D错误；
故选D。
14. 【答案】D
三、阅读题（共1题）
15. 【答案】
(1) 不能
(2) BC
(3) 绿色出行；随手关灯；使用节能电器
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《能源开发与可持续发展》教案
【教学目标】
1.认识能源消耗对环境的影响。
2.通过能量的转化和转移，认识效率。
3.了解世界和我国的能源状况，对于能源的开发利用 有可持续发展的意识。
4.收集资料，讨论能源的利用带来的环境影响，如大气污染、酸雨、温室效应等，探讨应该采取的对策。
【教学重、难点】
1、世界和我国的能源状况。
2、培养创新和环保意识
【教学过程】
一、 导入新课
我国跟国外主要发达国家相比，我国的资源相对紧 ( http: / / www.21cnjy.com )缺，人均资源占有量大大低于世界水平。因而，太阳能、核能、风能、潮汐能等新能源的开发利用受到广泛重视。
二、讲授新课
（一）、能源利用中的问题及相应对策
1、能源利用中的问题
(1)、传统能源煤、石油、天然气随着不断开采逐渐枯竭，俗称“能源危机”。
(2 )、能源利用中硫化物、碳氧化合物和粉尘的大量排放造成对环境及生态的破坏。
(3) 、由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断。
2003年8月14日北美地区发生有史以来最严 ( http: / / www.21cnjy.com )重的大面积断电事故，造成国内生产总值每天损失达250亿美元至300亿美元。这个发明电灯电话、百年前就把帝国大厦点亮的强国，电网安全形势同样不容乐观。据当时纽约市政厅的估算，大面积停电引起地铁、隧道、桥梁关闭，商家停业，仅在税费上就使纽约市政府少收了近5000万美元；而由于停电波及美国1/4的地区，如果把这整个地区的损失加总的，据美林公司首席经济学家戴维·罗森伯格当时的估计，整个经济损失大概在250亿-300亿美元之间。21cnjy.com
2、解决能源问题的方法
(1)一方面必须形成全民节能意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气，废物排散的污染因索；
(2)另一方面依靠科学技术创新开发新能源。
（二）、新能源的开发与利用
能源是人类一切物质生活、社会 ( http: / / www.21cnjy.com )经济发展的基础。由于不可再生能源日渐枯竭，而能源的需求量不断增加，因此，寻找新的能源就成为关系人类可持续发展的重大课题.
20世纪70年代以来，新能源的开发与利用在以下几个方面取得了长足进展。
1、核能的开发与利用
我们通过上一节的学习已经知道，重核裂变可释放能量，少量核燃料就可以在核反应堆中持续放出巨大的能量。只要做好技术保护，核能是没有污染的。21·cn·jy·com
(1)核裂变发电
现在核（裂变）发电技术已经成熟，秦山核电站是中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站www.21-cn-jy.com
秦山核电站
秦山核电站视频
大亚湾核电站，位于中国广东省深圳市龙岗区大鹏半岛，是中国大陆建成的第二座核电站，也是大陆首座使用国外技术和资金建设的核电站2·1·c·n·j·y
江苏田湾核电站
一期工程设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80%，年发电量达140亿千瓦时。
(2)、可控核聚变发电
可控核聚变目前还处于研究阶段。据科学家预计，核聚变发电在20年至30年内将进入工业化实际应用阶段。
核聚变的原料在海水中的含量约为4.0 x 1013 t，可满足人类数十亿年的需要。
1. 太阳能的开发与利用
太阳每年投射到地球上的能量为5.29x1024J,是现在每年人类总消耗能量的10000多倍。因此,太阳能的利用，具有巨大的潜力。21·世纪*教育网
(1)太阳能技术
包括太阳跟踪系统、各种太阳能收集装置、太阳能电池、太空太阳能发电站目前这些技术都有了不少进展。
1 、太阳跟踪系统
2 各种太阳能收集装置
真空管集热器 透镜式聚光集光器
3 太阳能电池
太阳能的综合利用正进入建筑设计专家的蓝图并付诸实施。把绿色能源和现代建筑结构融为一体可形成环保型建筑。【来源：21·世纪·教育·网】
太阳能综合利用视频
3、地热能的开发与利用
(1)地热资源：是指地球陆地表面以下10 km深度以内，温度为15～400 oC的地热能量。
(2)地热类型
水热型、地压型、热干岩型、岩浆型
地热资源视频
目前，世界各国的地热研究机构有5 ( http: / / www.21cnjy.com )00多个，针对不同的地热类型采用不同的研究方法。各国地热资源的开发与利用，正因地制宜地广泛展开，前景十分广阔。
4、其他新能源的开发与利用
除了核能、太阳能和地热能外，世界各国正竞相开发风能、海洋能、生物能和氢能等绿色能源。
目前，氢燃料发动机的成本太高，还不能普遍推广，有待技术研究的进—步突破
氢燃料发动机汽车
三、课堂练习
1、能量的利用实质就是能量转化或转移的过程。下列关于能量转化的叙述正确的是（ ）
A．电动机工作时：电能→机械能
B．夏天开启空调：电能→内（热）能
C．给手机充电时：化学能→电能
D．太阳能（光伏）发电：太阳能→化学能
2、如图所示，是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯，下列解释合理的是（ ）
A．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
B．照明灯是将光能转化电能
C．光电池板是将光能转化为电能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
3. 以下各种获取电能的途径中，对自然环境（空气、土壤、水源、噪声等）的潜在威胁最小的是（ ）
A．核能发电 B．火力发电 C．太阳能发电 D．风车发电
4、“金山银山，不如绿水青山”。我国城乡建设和管理越来越注重环保，下列符合环保理念的是（ ）
A．废旧电池对环境没有污染
B．工业废水直接排放到江河中
C．购买商品时用布袋替代塑料袋
D．水资源丰富的地方可以不节约用水
四、课堂小结
一、能源利用中的问题及相应对策
1、能源利用中的问题
2、解决能源问题的方法
(1) 提高能源利用效率，减少废气
(2) 开发新能源
二、新能源的开发与利用
1、核能的开发与利用
2、太阳能的开发与利用
3、地热能的开发与利用
4、其他新能源的开发与利用
【板书设计】
能源开发与可持续发展
一、能源利用中的问题及相应对策
1、能源利用中的问题
2、解决能源问题的方法
二、新能源的开发与利用
核能、太阳能、地热能、风能、海洋能、生物能和氢能等
【教学反思】
《能源和可持续发展》一章内容是整个初中物理最后一章教学内容，对升学考试来说其所占分值几乎为零，但这一章所包含的思想教育的内容是极其丰富的。在学科教学过程中重视对学生进行思想教育，这对学生将来在道德品质等方面成为一个高尚的人会有很重要的作用。毕竟我们教过的所有学生里未必能出一个物理世界级的物理学家，但每一个学生都应该在物理课堂上学到做人的道理。21世纪教育网版权所有
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教科版 九年级下册第十一章第5节
能源开发与可持续发展
1.认识能源消耗对环境的影响。
2.通过能量的转化和转移，认识效率。
3.了解世界和我国的能源状况，对于能源的开发利用 有可持续发展的意识。
4.收集资料，讨论能源的利用带来的环境影响，如大气污染、酸雨、温室效应等，探讨应该采取的对策。
学习目标
能源利用中的问题及相应对策
1.能源利用中的问题主要包括三个方面
（1）传统能源煤、石油、天然气随着不断开采会逐渐枯竭，人们称为“能源危机”。
（2）能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放对环境及生态造成破坏。
（3）突发事件引起能源短缺或能量供应中断——能源安全问题。
2003年8月14日北美地区发生有史以来最严重的大面积断电事故，造成国内生产总值每天损失达250亿美元至300亿美元。这个发明电灯电话、百年前就把帝国大厦点亮的强国，电网安全形势同样不容乐观。据当时纽约市政厅的估算，大面积停电引起地铁、隧道、桥梁关闭，商家停业，仅在税费上就使纽约市政府少收了近5000万美元；
2003年北美大停电
能源利用中的问题及相应对策
解决能源问题的方法
(1)一方面必须形成全民节能意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气，废物排散的污染因索；
（2）依靠科学技术创新开发核能、太阳能、风能、地热能等清洁型能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性。
能源利用中的问题及相应对策
新能源的开发与利用
能源是人类一切物质生活、社会经济发展的基础。由于不可再生能源日渐枯竭，而能源的需求量不断增加，因此，寻找新的能源就成为关系人类可持续发展的重大课题.
核能的开发与利用
我们通过上一节的学习已经知道，重核裂变可释放能量，少量核燃料就可以在核反应堆中持续放出巨大的能量。只要做好技术保护，核能是没有污染的。
新能源的开发与利用
现在核（裂变）发电技术已经成熟，秦山核电站是中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。
新能源的开发与利用
秦山核电站视频
新能源的开发与利用
大亚湾核电站，位于中国广东省深圳市龙岗区大鹏半岛，是中国大陆建成的第二座核电站，也是大陆首座使用国外技术和资金建设的核电站
新能源的开发与利用
江苏田湾核电站
一期工程设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80%，年发电量达140亿千瓦时。
新能源的开发与利用
可控核聚变目前还处于研究阶段。据科学家预计，核聚变发电在20年至30年内将进入工业化实际应用阶段。
核聚变的原料在海水中的含量约为4.0 x 1013 t，可满足人类数十亿年的需要。
新能源的开发与利用
太阳能的开发与利用
新能源的开发与利用
太阳每年投射到地球上的能量为5.29x1024J,是现在每年人类总消耗能量的10000多倍。因此,太阳能的利用，具有巨大的潜力。
太阳能技术
太阳跟踪系统
各种太阳能收集装置
太阳能电池
太空太阳能发电站
太阳能热水器
新能源的开发与利用
太阳跟踪系统
定日镜追着太阳转
新能源的开发与利用
太阳能集热塔
各种太阳能收集装置
真空管集热器
太阳灶
新能源的开发与利用
太阳能电池
新能源的开发与利用
太阳能的综合利用正进入建筑设计专家的蓝图并付诸实施。把绿色能源和现代建筑结构融为一体可形成环保型建筑。
新能源的开发与利用
2010年上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420 万千瓦时，减排二氧化碳约4 100 吨。
太阳能综合利用视频
新能源的开发与利用
地热能的开发与利用
地热资源：是指地球陆地表面以下10 km深度以内，温度为15～400 oC的地热能量。
新能源的开发与利用
水热型
地压型
热干岩型
岩浆型
地热类型：
地热资源视频
新能源的开发与利用
目前，世界各国的地热研究机构有500多个，针对不同的地热类型采用不同的研究方法。各国地热资源的开发与利用，正因地制宜地广泛展开，前景十分广阔。
新能源的开发与利用
地热发电站
其他新能源的开发与利用
除了核能、太阳能和地热能外，世界各国正竞相开发风能、海洋能、生物能和氢能等绿色能源。
氢燃料发动机技术的突破，可望从燃料和环境两个方面为人类带来福音。
目前，氢燃料发动机的成本太高，还不能普遍推广，有待技术研究的进—步突破
氢燃料汽车
1、能量的利用实质就是能量转化或转移的过程。下列关于能量转化的叙述正确的是（ ）
A．电动机工作时：电能→机械能
B．夏天开启空调：电能→内（热）能
C．给手机充电时：化学能→电能
D．太阳能（光伏）发电：太阳能→化学能
大显身手
A
大显身手
2、如图所示，是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯，下列解释合理的是（ ）
A．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
B．照明灯是将光能转化电能
C．光电池板是将光能转化为电能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
C
3. 以下各种获取电能的途径中，对自然环境（空气、土壤、水源、噪声等）的潜在威胁最小的是（ ）
A．核能发电 B．火力发电
C．太阳能发电 D．风车发电
大显身手
C
4、“金山银山，不如绿水青山”。我国城乡建设和管理越来越注重环保，下列符合环保理念的是（ ）
A．废旧电池对环境没有污染
B．工业废水直接排放到江河中
C．购买商品时用布袋替代塑料袋
D．水资源丰富的地方可以不节约用水
大显身手
C
课堂小结
一、能源利用中的问题及相应对策
1、能源利用中的问题
2、解决能源问题的方法
(1) 提高能源利用效率，减少废气；(2) 开发新能源
二、新能源的开发与利用
1、核能 2、太阳能 3、地热能
4、风能、海洋能、生物能和氢能等开发与利用.
再 见
