文档内容
22.1 能源（导学案）
【学习目标】
1. 能列出不同历史时期人类利用的主要能源。
2. 结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
3. 了解什么是一次能源、二次能源及其特点。
4. 了解我国和世界的能源状况以及21世纪的能源趋势。
【学习重点】
能源及其分类；了解世界和我国的能源状况。
【学习难点】
区分一次能源和二次能源，化石能源。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1．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：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。
（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。
（4）核能的利用：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。
3. 化石燃料、水能、风能等都是从自然界直接获取的能源，叫做一次能源。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，例如电能属于二次能源。
4．如图所示的曲线表示的是从1750年以来世界能源消耗增长和发展趋势：由于世界人口的急剧
增加和经济的不断发展，能源的消耗持续增长。开发新能源，更好地利用已知能源是全球范围内的重
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。【合作探究】
探究一、人类利用能源的历程
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。
3. 常见的能源
（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燃烧等都提供了生物质能。
（3）太阳能：由太阳辐射提供的能量。
（4）水能、风能：由自然界中的流水和风提供的能量。
（5）地热能：由地球内部提供的一种内能。
（6）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。
想一想，为什么我们要使用电能，不直接使用石化能源呢？
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。
4. 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。现在，柴薪
仍是某些地区的重要生活能源。
柴薪燃烧时的能量转化：化学能转化为内能。
（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。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。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.
蒸汽机工作时的能量转化：内能转化为机械能。
（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。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）核能的利用
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。
核能发电的能量转化：核能转化为电能。
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。
6. 能源的分类
（1）按照获取方式分为：一次能源和二次能源。
（2）按照对环境的影响分为：清洁能源和污染能源。
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染
能源。（3）按照人类开发早晚分为：常规能源和新能源。
煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等
属于新能源。
【例题1】凡是能提供________的物质资源叫做能源。现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳
能、核能以及电能。在这些能源中属于化石能源的有_________；属于一次能源的有_________ ；属于
二次能源的有_______ 。
【答案】能量；煤、石油、天然气；煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能；电能。
【解析】凡是能提供能量的物质资源叫做能源。这些能源中，化石能源有：煤、石油、天然气。
一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能。二次能源是指无法从自然界获取，必
须通过一次能源的消耗才能得到的能源，如电能等。
探究二、21世纪的能源趋势
1. 能源危机
【想一想】下表所示是把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算后与年代
的关系，你发现了什么规律？
【分析】全世界的能源消耗量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。近几十年来，能源消耗增长速度明显加快。
【总结】目前作为人类主要能源的化石能源储量并不丰富，而且化石能源开发利用后不能再生，
如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围
内的重要课题。
2. 解决能源问题的出路——开发使用新能源
在物理学的发展过程中，随着对机械能认识的不断深入，风能和水能逐渐得到了较为广泛的应用。
而随着科学家对物质结构研究的不断深入，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）新能源指人类新近才开始利用的能源。例如，核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等都属
于新能源。
（2）核能发电示意图
3. 《科学·技术·社会——石油危机和能源科学》
【想一想】什么是石油危机？怎样产生的？什么是能源科学？
（1）石油危机
石油是世界上许多国家的主要能源。盛产石油的中东国家是发达国家主要的石油供应国。
1973年爆发了第四次中东战争，由此引发了西方国家第一次石油危机。1980年，中东两个石油大
国伊朗和伊拉克之间爆发战争，两伊战争猛烈冲击世界石油市场，引发了第二次石油危机。在此之后，
1990年由于伊拉克攻占科威特引发了第三次石油危机。
（2）能源科学
石油危机在全球范围内引起了人们对能源问题的思考。例如，以石油作为经济发展的支柱是否可
靠？以化石燃料为主的能源结构还能支撑多久？由能源问题引发的能源科学的崛起，是人类进步的又
一表现。它不仅研究能源的开发、利用和保护，而且还研究涉及生态环境、人口控制、社会经济可持
续发展等一系列重大问题。
【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；该选项正确。
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B。
【精讲点拨】
1. 人类使用能源的历程
（1）钻木取火：开启了以柴薪作为主要能源的时代；
（2）蒸汽机：蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑；
（3）核能：拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
2. 能源的分类
可按照不同形式进行分类：
（1）按照获取方式分为：一次能源和二次能源。
（2）按照对环境的影响分为：清洁能源和污染能源。
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等都属于清洁能源；煤、石油、柴薪等都属于污染
能源。
（3）按照人类开发早晚分为：常规能源和新能源。
煤、石油、天然气及水能等属于常规能源；核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等
属于新能源。
【归纳整理】
第1节 能源【课堂练习】
1．下列能源中，属于二次能源的是（ ）
A．煤 B．汽油 C．太阳能 D．石油
【答案】B。
【详解】所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、
原油、天然气、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等．
由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴
油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等．故ACD错误．
所以选B.
2．下列不属于新能源开发利用的是（ ）
A．风能发电 B．太阳能发电 C．火力发电 D．潮汐能发电
【答案】C。
【详解】ABD．风能、太阳能、潮汐能是新能源，所以风能发电、太阳能发电、潮汐能发电属于
新能源开发利用，故ABD不符合题意；
C．火力发电使用的燃料是煤炭，煤炭属于常规能源，所以火力发电不属于新能源开发利用，故C
符合题意。
所以选C。
3．当今世界的主要能源是_________，人们最方便的能源是______。
【答案】化石能源，电能。
【详解】当今世界最主要的能源煤、石油和天然气，它们都属于化石能源；最方便的能源是由其
它能源转化来的电能．人们几乎已经离不开电。
4．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
【答案】D。
【详解】为了保护地球这个人类共同的家园，我们应当积极开发新能源、清洁型能源，煤、石油、
天然气属于化石能源，污染型能源；太阳能属于新能源、清洁型能源。
所以选D。
5．如图所示是由大量反射镜组成的太阳能发电装置，图中各个反射镜由计算机控制，使反射的太
阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，集热器中的水变成水蒸气后推动汽轮机，从而带动发电机发电。
（1）该太阳能发电站发电时，将光能转化为______能，太阳能是_______（选填“一次能源”或
“二次能源”）；
（2）这个装置中反射镜的作用是改变______；
（3）10kW•h的电能，如果由热电转化效率为30%的热电厂来供电，需要完全燃烧煤______kg。
（煤的热值q ＝3×107J/kg， 1kW•h＝3.6×106J）
煤
【答案】电，一次能源，光的传播方向，4。
【详解】（1）太阳能发电是将太阳能转化为电能，太阳能是可以从自然界源源不断地得到的能源，
故称之为一次能源。
（2）由题意可知该装置中的反射镜，将照射在其上面的太阳光反射到塔顶的集热器（锅炉）上，
所以反射镜的作用是改变了光的传播方向。
（3）电能W=10kW⋅h=3.6×107J
W
由η= 可知，煤完全燃烧放出的热量
Q
放
W 3.6×107J
Q = = =1.2×108J
放 η 30%
由Q ＝mq可知，煤的质量
放
Q 1.2×108J
m= 放 = =4kg
q 3×107J/kg
煤
6. 2022年11月25日，国内首台自主研制F级50兆瓦重型燃气轮机正式完工，标志着我国在重型燃气轮机领域完成了从无到有的突破。
（1）燃气轮机______（选填“属于”或“不属于”）热机。
（2）F级联合循环一小时发电量可达7万千瓦时，则该过程中其功率为______W，产生的电能是
______（选填“一”或“二”）次能源。燃气轮机工作压强为18个大气压，该环境下手掌面积大小的
零件上受到的压力约为______N（选填“2×102”、“2×103”或“2×104”）。
（3）已知F级燃气轮机的单循环热效率可达38%，E级燃气轮机的单循环热效率为34%。某装备
E级燃气轮机的驱逐舰进行一次巡航任务需要消耗燃油760t，若改装成F级燃气轮机可节约燃油_____
t。
【答案】属于，2×107，二，2×104，80.
【详解】（1）燃气轮机工作时将内能转化为机械能，所以属于热机。
（2）燃气轮机的功率P=
W
=
7×104kW⋅h
=7×104kW=7×107W
t 1h
电能必须通过一次能源例如机械能、内能的消耗才能得到，是二次能源。
手掌的面积约为S=100cm2=0.01m2
该环境下手掌面积大小的零件上受到的压力
F=pS=18×1×105Pa×0.01m2=1.8×104N≈2×104N
（3）已知两种发动机做的有用功相等，所以m q×η =m q×η
E E F F
760×103kg×34%=m ×38%
F
m =6.8×105kg=680t
F
若改装成F级燃气轮机可节约燃油 Δm=m -m =760t-680t=80t
E F
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
