【沪粤2024版】九下20.4 能源、环境与可持续发展学案

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【学习目标】
1．科学观念：明确能源利用与环境破坏的关联，知晓温室效应、酸雨等环境问题的成因；
2．科学思维：分析“双碳”目标的实现路径，对比传统能源与绿色能源的环境影响，建立环保与发展的辩证思维；
3．科学探究：完成“全球变暖影响”讨论活动，开展“新能源汽车发展”跨学科实践，提升调研与分析能力；
4．科学态度与责任：感受我国在环保与能源转型中的责任担当，树立低碳生活意识，增强可持续发展理念。
重点：掌握能源利用引发的主要环境问题，理解“碳达峰”“碳中和”的定义。
难点：分析能源污染与环境问题的因果关系，结合跨学科知识研究新能源汽车发展趋势。
【自主学习】
1.能源为人类社会的文明发展作出了巨大贡献,但人类在大量开发和使用能源的同时,也会给环境造成了不可忽视的__________和_________对___________与___________构成了极大的威胁。___________是世界各国关注的热点,因此___________已经成为一个全球性的重大课题。
2.过量的___________、氟氯烃(又称氟利昂)等气体排放到大气中后,会集聚成一个___________,使地球表面的___________不易向空间散发出去,导致全球的平均温度___________,形成了___________。
3.煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生大量的___________、___________及___________等气体和烟尘,以及___________和各种___________,会造成大气污染,并导致___________、___________等灾害,此外,火力发电站所产生的“余热”会引起___________;泄漏的石油会污染海洋，引起___________。
4.世界公认___________是全球气温升高的主要原因,所以需要全面控制___________等温室气体排放,应对______________给人类经济和社会带来不利影响。
5.消耗能源要产生二氧化碳排放___________的利用和___________可以减少碳排放,大自然的___________也能吸收大气中的二氧化碳。当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值,不再增长时即为“___________”；“___________”是指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过___________等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排放量,实现二氧化碳“___________”。人类低碳发展的终极目标就是要实现___________。
6.为了减少能源利用对环境的___________和___________,做到___________，我们必须改进传统能源的技术,同时还要着力开发无污染的“___________”。倡导低碳环保、绿色出行成为必然,目前正大力推广的___________就是措施之一。
【合作探究】
1.温室效应：过量的____________、___________等气体排放到大气中后，会集聚成一个温室气体层，使地球表面的辐射热不易向空间散发出去，导致全球的平均温度______，形成了温室效应。
2.温室效应的严重后果
地球南、北极的冰盖____________
（b）海平面______，近海岸和岛国居民将面临失去家园融，使海平面上升的危险
（c）生物圈的________遭破坏，生物难以生存 （d）海水_____，良田因盐碱化而变成荒地
3.其他污染
（1）大气污染：________燃烧产生二氧化硫、氮氧化物、烟尘，汽车尾气排放一氧化碳、铅等有害物质，引发酸雨、空气质量下降。
汽车尾气中的有害物质
（2）酸雨的形成：排放到大气中的大量________和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，腐蚀建筑物，酸化土壤。
(3)热污染：火力发电厂产生的“_______”污染环境。
（4）海洋污染：________泄漏破坏海洋生态， 生态，引发生态危机
活动 全球变暖对人们生活的影响
讨论交流主题：设想年平均气温上升5℃后的生活变化？
1.全球气温升高的主要原因
世界公认__________排放过多是全球气温升高的主要原因。
1992年通过的《联合国气候变化框架公约》，其目标是全面控制二氧化碳等温室气体排放。
2.碳达峰和碳中和
（1）碳达峰：当一个地区或国家的碳排放量达到一个__________，不再_______时即为“碳达峰”；
（2）碳中和：指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放______，通过植树造林等增加吸收二氧化碳的方式以______碳排放量，实现二氧化碳“_________”。
人类低碳发展的终极目标就是要实现______。
3.中国的应对举措和承诺
（1）新能源开发：___________、太阳能发电、风力发电量位居世界前列；
（2）交通转型：_________汽车工业世界领先，全球市场占比超一半；
（3）生态治理：“三北”防护林是世界最大植树造林工程，有效吸收________。
（4）中国承诺二氧化碳排放量将在__________年前实现“碳达峰”，努力争取_______年前实现“碳中和”，体现了我国对世界发展的责任和担当。
绿水青山就是金山银山，大自然带给了我们财富的源泉，我们要推进人与自然和谐共生的现代化，要留给子孙后代蓝天、清水、绿地，让地球一直美好下去。
1.主要措施
改进传统能源的技术，开发无污染的“绿色能源”；倡导_______环保、______出行。
电动汽车 电动公交车 电动汽车的充电桩
2.理念：按照________自然、_______自然、_______自然的理念，贯彻______资源和________的基本国策，更加自觉地推动绿色发展、循环发展、低碳发展。
1.新能源汽车发展前景和趋势的研究
（1）活动主题
我国的新能源汽车以技术领先、应用广泛成为汽车行业的新宠，其特点是_______低碳、______环保。（2）研究问题
新能源汽车的发展前景怎样？未来新能源汽车发展的趋势如何？
2.方案制订与实施
（1）在老师的指导下，以小组为单位，分别通过互联网搜索、参观新能源汽车生产厂家或销售点、访问新能源汽车驾驶员等多种方式，调查新能源汽车的发展现状。
①主要类型与工作原理
新能源汽车主要分4类：__________、_________、____________、______。
（a）纯电动汽车：靠动力电池供电，电机直驱；制动时回收动能补电 。
（b）插电式混合动力：油电双系统，电池可外接充电，支持纯电/混动/燃油模式。
（c）增程式电动汽车：电机全程驱动，发动机仅作“增程器”发电补能 。
（d）燃料电池汽车：氢氧电化学反应发电，驱动电机，排放物仅为水 。
②使用中遇到的困难和问题
（i）使用中的核心问题：充电与补能：公共桩分布不均、故障率高、高峰排队；兼容性与操作繁琐；低温续航折损明显。
（ii）安全与成本：电池安全与衰减问题；过保后换电池费用高；车险保费偏高、理赔难 。
（ iii）维修与保值：一体化车身维修难、配件周期长；技术迭代快，二手保值率偏低 。
视频:新能源汽车
（2）国家发展新能源汽车的有关政策。
根据国家最新发布的信息，新能源汽车的主要政策可以分为以下两条：
①车辆购置税_________（2026-2027年）
税率调整：由全额免征转为减半征收，即按车辆成交价格的5%（原10%税率的一半）缴纳购置税。
补贴上限：每辆车的减税额度不超过1.5万元。这意味着只有不含税价在30万元及以下的车型，才能享受到满额减免。
技术门槛：享受政策的车型需满足新的技术要求，例如插电式（含增程式）混合动力汽车的纯电续航里程需不低于100公里（WLTC工况）。
②汽车___________补贴政策（2026年）
分为报废和置换两种方式，二者只能二选一
报废更新（旧车报废）：购买新能源乘用车按新车销售价格的12%补贴，最高2万元。
置换更新（旧车转卖）：购买新能源乘用车按新车销售价格的8%补贴，最高1.5万元。
（3）新能源汽车的前景与发展战略
①前景趋势
市场规模：市场进入成熟期，渗透率持续攀升，
电池技术突破：未来动力电池向高能量密度、快充电、长寿命发展。
生态融合：车能路云一体化加速，新能源汽车将深度融入智能电网，成为移动储能单元；自动驾驶与人工智能深度融合，L3级自动驾驶即将商业化落地；动力电池回收体系日趋完善，闭环经济模式显现。
②战略性建议
聚焦固态电池、氢燃料电池、车规级芯片三大瓶颈，设立专项攻关。推动“电动化+智能化”协同，加速大模型在高阶智驾中的应用。
制定车网互动标准与电价机制，在重点区域试点“虚拟电厂”。建立全生命周期碳管理体系，推广低碳材料应用。
3.成果展示与交流
（1）展示要求：演用文字、图片、图表、视频等多媒体形式呈现研究成果，制作演示文稿；
（2）评价标准：科学性（数据真实）、逻辑性（结构清晰）、创新性（建议合理）、表达性（口齿清晰）；
（3）预展示指导：邀请1组试展示，点评并提出修改建议。
【归纳整理】
1.过量的二氧化碳、氟氯烃等气体排放到大气中后，导致全球的平均温度升高，
2.全球气温升高的主要原因二氧化碳排放过多。
3.碳达峰：当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值，不再增长时即为“碳达峰”；
4.指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
【课堂练习】
1.下列做法中最有利于环境保护的是（　　）
A．用太阳能汽车取代燃油汽车
B．用煤做燃料供热
C．用石油做燃料供热
D．用天然气做燃料供热
2.全球变暖造成了许多不利影响，下列有关说法错误的是（　　）
A．全球变暖会造成海平面上升
B．全球变暖会使北极熊无家可归
C．全球变暖有益于人体健康
D．全球变暖会影响植物的生长
3.说明“电动汽车比燃油车更环保”的原因,并写出一条你能做到的“绿色出行”建议。
【课后巩固】
1.在家庭或学校利用能源的过程中，你认为采取哪些措施可以减少对环境的污染
2.请到加油站了解一下，当地供应的汽油是不是无铅汽油和乙醇汽油？为什么要提倡汽车使用无铅汽油和乙醇汽油？无铅汽油是无污染的汽油吗？
3.核能的开发和利用缓解了能源危机，但核废料处理不当则会对环境造成很大的危害。请查阅资料了解目前各国核废料的处理方式，并提出自己的建议。
1.人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？（　　）
A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能
2.人类的发展离不开能源，实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。下列有关能源问题的说法正确的是（　　）
A．光伏电站利用的太阳能属于二次能源
B．目前，核电站利用核裂变释放的核能发电
C．煤、石油、天然气、核能是可再生能源
D．为了保护环境，控制和消除大气污染，应禁止使用化石能源
3.．保护地球家园，减少能源消耗与碳排放，下列措施不合理的是（　　）
A．将家里的旧灯泡全部更换为LED灯
B．外出优先选择绿色出行，步行或骑行
C．燃煤发电可通过技术革新，提高燃煤的效率
D．手机充电结束后，充电器可长期插在电源插座上
4.我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（ ）
A．燃煤电厂是利用了电动机生产电能
B．氮氧化物的排放不会造成酸雨污染
C．继续使用燃煤就不能实现双碳目标
D．提升排放标准助推了绿色能源利用
5.实现“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺，关于能源与可持续发展，下列说法中正确的是（ ）
A．电能是二次能源
B．煤、石油、天然气属于可再生能源
C．核电站是利用核裂变释放的能量进行发电
D．电动汽车替代燃油汽车，会增加碳的排放
6..2025年9月27日，世界最大压缩空气储能电站——华能金坛盐穴压缩空气储能发电二期项目在江苏常州成功送电，其原理如图所示。该电站在用电低谷时，利用电动机驱动压缩机将空气压缩并储存于地下盐穴中，这是通过 的方式改变了空气的内能，使内能增加，温度升高；在用电高峰时，高压空气被释放，推动透平膨胀机带动发电机发电，此过程中空气对外做功，内能 ，温度降低，最终将储存的能量转化为电能输出，以提升电网调节能力和新能源发电消纳能力。发展盐穴压缩空气储能电站的意义有 （填序号）。
①提高能源利用率　　②保障电力稳定供应　　③促进新能源开发　　④增加温室气体排放
7.科普阅读题
如图是风光互补路灯系统，同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中。为了节能，该路灯采用LED灯照明。表为某型号风光互补路灯系统的部分技术参数，其中光电转化效率是指太阳能电池板将光能转化为电能的效率，最大输出功率是指风速达到最大限制风速时风力发电机的输出功率。
太阳能电池板 风力发电机 LED灯
电池板的总面积 0.5m2 最大限制风速 12m/s 额定电压 12V
光电转化效率 20% 最大输出功率 400W 额定功率 60W
(1)光伏电池板是由 材料制成，能源的种类繁多，其中风能属于 能。已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，若风力发电机的输出功率为6.25W，此时风速为 m/s；
(2)当太阳光照射到电池板表面每平方米的功率为1000W时，1.2h吸收的太阳能相当于完全燃烧 kg的干木柴放出的热量（q=1.2×107J/kg）。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
1.污染 破坏 人类的生存 社会的发展 环境污染 环境保护 2.二氧化碳 温室气体层 辐射热 升高 温室效应 3.二氧化碳 二氧化硫 氮氧化物 汽车尾气 工业废气 温室效应 酸雨 热污染
4.二氧化碳排放过多 二氧化碳 全球气候变暖5.新能源 节能减排 森林 碳达峰 碳中和 6.污染 破坏 可持续发展 绿色能源 电动汽车
【合作探究】
探究点一：
答案：1.二氧化碳 氟氯烃 升高 2.逐渐消失 升高 平衡 倒灌 3.（1）化石燃料（2）二氧化硫（3）余热 （4）石油
讨论交流主题 （1） 夏天更难熬
高温天数变多，最高温可能经常超过40℃。气温越高，热传递越快，人体散热更困难，
容易中暑。用电量大幅增加，电费变贵。消耗更多能源。
（2）水资源更紧张
蒸发变快，河流、湖泊水量减少，干旱更频繁。
（3） 海平面上升，沿海受威胁，极地冰川、高山积雪大量融化。
（4） 极端天气变多
暴雨、台风、强对流天气更频繁。
（5）农作物受影响
高温干旱导致减产，粮食、蔬菜价格上涨。
（6）生活习惯被迫改变
白天尽量不出门，户外活动变少。交通、建筑、穿着都要更隔热、散热、防晒。
探究点二：
答案：1.二氧化碳2.（1）最大值 增长 （2）总量 抵消 零排放 碳中和 3.（1）水力发电 （2）新能源 （3）二氧化碳 （4）2030 2060
探究点三：
答案：1.低碳 绿色 2.尊重 顺应 保护 节约 保护环境
探究点四：
答案:1.绿色 节能 2.（1）纯电(BEV) 插混(PHEV) 增程(EREV) 燃料电池(FCEV) （2）减免政策 以旧换新
【课堂练习】
1.【答案】A
【解析】煤、石油、天然气燃烧时会产生一些有害气体污染环境，太阳能不会产生环境污染，故A正确。故选：A。
2.【答案】C
【解析】A、全球变暖会导致冰川消融，海平面上升，故A说法正确；
B、北极熊生活在冰雪的世界中，而冰川的消融导致冰川大量减少，使得北极熊的生存条件越来越恶劣，故B说法正确；
C、全球变暖对导致气温过高、沙漠化等严重问题，不利于人体健康，故C说法错误；
D、全球变暖会导致极端天气出现频率增多，导致大面积干旱或洪涝发生，对植物的生长有很大影响，故D说法正确。故选：C。
3.原因:电动汽车使用电能,若电力来自太阳能、风能等清洁能源,可减少二氧化碳和尾气污染物排放。
建议:步行或骑行上学、与同学拼车等。
【课后巩固】
基础练习
1.答案：在家庭或学校利用能源的过程中，可以采取以下措施减少对环境的污染：
节约用电，使用节能设备;使用太阳能、风能等清洁能源；减少一次性用品使用，做好垃圾分类与回收；绿色出行，减少汽车尾气排放。
2.答案：建议同学们到加油站调查无铅汽油和乙醇汽油的供应情况。含铅汽油导致汽车排放的尾气中可能含有铅，铅会污染大气、水源、土壤，会导致儿童智力下降，成年人患高血压、心脏病、中风和死亡的危险增加,因此要提倡汽车使用无铅汽油。无铅汽油只是解决了铅污染问题,但燃烧时排放氨氧化物等有害气体，仍然存在污染。
3.答案：核废料处理方式及建议：当前处理方式包括深地质处置、再处理与回收、干式储存等；建议加强国际合作、研发新技术、提高公众认知、推动能源结构优化。
能力提升
1.【答案】D
【解析】（1）煤、石油、天然气这些化石能源，都属于不可再生能源，且对环境有污染，不适合积极开发和利用。ABC错误。
（2）太阳能是可再生能源，环保无污染，所以应该积极开发和利用。
2.【答案】B
【详解】A．太阳能是能直接从自然界获取的能源，属于一次能源，故A错误；
B．目前，核电站主要是利用核反应堆中可控制的核裂变释放的核能，通过一系列能量转化来发电的，故B正确；
C．煤、石油、天然气、核能等在自然界中经过亿万年形成，短期内无法再生，属于不可再生能源，故C错误；
D．化石能源目前在能源结构中仍占有重要地位，虽然使用化石能源会带来一些环境问题，但完全禁止使用会给生产生活带来巨大的阻碍，应合理利用并积极开发新能源等，故D错误。
故选B。
3.【答案】D
【详解】A．LED 灯的能耗仅为传统灯泡的左右，能显著减少能源消耗与碳排放，故A不符合题意；
B．绿色出行能减少机动车使用，从而降低能源消耗和尾气排放，故B不符合题意；
C．通过技术革新提高燃煤发电效率是合理的，这可以在现有能源结构下，减少单位发电量的煤炭消耗和碳排放，故C不符合题意；
D．充电器即使不充电，插在插座上也会持续耗电，造成不必要的能源浪费，故D符合题意。
故选 D。
4.【答案】D
【详解】A．燃煤电厂的工作原理是：燃烧煤将水的内能增加，产生高温高压的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电，发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置，而电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理将电能转化为机械能的装置，故A错误；
B．酸雨主要是由于燃烧煤、石油等燃料，向大气中排放大量的二氧化硫和氮氧化物等酸性气体所造成的，因此，氮氧化物的排放会造成酸雨污染，故B错误；
C．实现“双碳”目标主要是控制二氧化碳的排放，继续使用燃煤会排放大量二氧化碳，给实现双碳目标带来巨大挑战，但通过采用碳捕捉、碳封存等技术，可以减少二氧化碳的排放，并非绝对不能实现，故C错误；
D．从图中可以看出，国家对燃煤电厂氮氧化物的排放标准越来越严格，这会增加燃煤发电的成本，从而在经济上促使能源企业更多地开发和利用太阳能、风能等污染小、碳排放少的绿色能源，助推了绿色能源的利用，故D正确。
故选D。
5.【答案】AC
【详解】A．电能是由其他形式的能转化的，电能是二次能源，故A正确；
B．煤、石油、天然气短时间内不能从自然界中得到补充，属于不可再生能源，故B错误；
C．核能的利用可通过核聚变与核裂变，核电站是利用原子核裂变释放的核能来发电的，故C正确；
D．燃油汽车在运行过程中，通过燃烧汽油或柴油等化石燃料燃烧产生动力，会排放大量的二氧化碳，电动汽车主要依靠电能驱动，电动汽车在运行过程中几乎不会产生碳排放，故D错误。
故选AC。
6.【答案】 做功 减小 ①②③
【详解】[1]该电站在用电低谷时，利用电动机驱动压缩机将空气压缩并储存于地下盐穴中，对空气做功，将机械能转化为内能，通过做功的方式改变物体的内能。
[2]在用电高峰时，高压空气被释放，推动透平膨胀机带动发电机发电，此过程中空气对外做功，内能减小，温度降低。
[3]发展盐穴压缩空气储能电站，可以提高能源利用率，保障电力稳定供应，促进新能源开发，减少温室气体排放，故①②③符合题意，④不符合题意。
故选①②③。
7.【答案】(1) 半导体 机械 3.（2）0.18
【详解】（1）[1]光伏电池板是由硅制成的，而硅属于半导体材料。
[2]风是由空气的流动形成的，空气的流动具有动能，机械能由动能和势能组成，所以风能属于机械能。
[3]已知风力发电机的输出功率P与风速v的三次方成正比，则有。由表格信息可知，当风速为12m/s时，输出功率为400W，则有
若风力发电机的输出功率为6.25W，此时风速为
（2）由表格信息可知，电池板的总面积为0.5m2，则1.2h，吸收的太阳能为
这些能量相当于完全燃烧干木柴的质量
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