师:同学们,今天我们学习人教版第22章第一节能源。在开始课程前,先思考四个问题。第一个问题,我们每天吃饭、喝水,用什么燃料来煮饭、烧水?
生:柴草、煤气、电。
师:第二个问题,开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么燃料?
生:汽车和火车消耗汽油或柴油,飞机消耗航天煤油。
师:第三个问题,煤气、柴草、天然气、汽油、煤油、柴油等,它们起什么作用?
生:它们在上述场景中的作用是提供能量。
师:第四个问题,除了上面提到的,生活中还有什么可以提供能量?
生:水、风、太阳也可以提供能量。
师:对,金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通工具的行驶都需要能量,生活中烧饭、取暖、照明也需要能量。生产和生活中利用的这些能量,是通过不同的能源提供的。人类社会发展与进步的过程,实际也是人类利用能源的发展历程。现在,我们一起来回顾人类利用能源的发展历程。钻木取火在人类利用能源的历史上非常重要,它使人类第一次支配了一种自然力,实现了从利用自然火到利用人工火的转变,结束了远古人茹毛饮血的时代,开启了以柴薪作为主要能源的时代。柴薪主要通过砍伐树木获得,是一种数量巨大、获取方便的能源。人类以柴薪为主要能源的时代持续了近1万年,现在柴薪仍是某些地区的重要生活能源。那么,人类使用柴薪会带来哪些危害呢?
生:大面积砍伐森林,严重破坏地球的生态平衡。
师:同时,由于燃烧柴薪获取能量的效率较低,不能提供大量的内能。直到蒸汽机的出现,促进了煤炭的大规模开采,实现了人类历史上的第一次能源转化。从此,世界进入煤炭时代,人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。这个过程中,蒸汽机伴随着什么能量转化呢?
生:蒸汽机把内能转化为机械能。
师:人类也逐步以机械动力大规模代替人力和畜力。煤炭的大量开采和使用,推动了城市化进程,提高了劳动效率,极大地解放了生产力。但是,蒸汽机十分笨重,效率又低,无法在汽车和飞机这样的轻便工具上使用。就在这时,生产实践中发明了新的热机——内燃机,其消耗的柴油、汽油都是从石油提炼出来的,这就提高了对石油的消耗,并引起了能源结构的又一次变化。直到1965年,石油消费首次超过了煤炭,世界进入了石油时代,各国依赖石油创造了经济发展的奇迹。石油这种液体能源在开采和运输上都比煤更有优势,热值也比较高。刚才提到的煤、石油、天然气,是千百万年前埋在地下的动植物体经过漫长的地史年代形成的,所以称为化石能源。这三种能源还是当今世界的主要能源。我们所利用的能源多种多样,这些能源又是如何分类的呢?刚才提到的煤、石油、天然气,都是直接从自然界获取的,所以称为一次能源。生活中还有哪些一次能源?
生:还有风能、地热能、水能、太阳能、核能等。
师:那么电能是不是一次能源?
生:不是。
师:为什么你认为电能不是一次能源呢?
生:自然界里有闪电,但目前为止闪电不能大规模直接使用。我们平常使用的电能不是从自然界直接获取,而是由其他形式能转化而来的,所以它不是一次能源。
师:所以,我们把由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源。生活中可以怎样获得电能?
生:可以通过火力发电、水力发电、风力发电、地热发电、太阳能发电等形式获得电能。
师:前不久老师看了一则新闻,我国在太阳能发电中取得新突破,现在我们一起来看下这则新闻。国家能源局20号发布的最新数据显示,截至2021年底,我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦大关,分布式发展成为新亮点。统计数据显示,我国2021年新增光伏发电并网装机容量约5300万千瓦,连续9年稳居世界首位。截至2021年底,光伏发电并网装机容量达到3.06亿千瓦,突破3亿千瓦大关,连续7年稳居全球首位。十四五首年,光伏发电建设实现新突破、呈现新特点。分布式光伏达到1.075亿千瓦,突破1亿千瓦,约占全部光伏发电并网装机容量的1/3。新增光伏发电并网装机中,分布式光伏新增约2900万千瓦,约占全部新增光伏发电装机的55%,历史上首次突破50%。光伏发电集中式与分布式并举的发展趋势明显。新增分布式光伏中户用光伏继2020年首次超过1000万千瓦后,2021年超过2000万千瓦,达到约2150万千瓦,户用光伏已经成为我国如期实现碳达峰、碳中和目标和落实乡村振兴战略的重要力量。生活中常用的二次能源还有什么呢?
生:汽油、柴油。因为它们都是从石油提炼出来的,不是从自然界直接获取的,所以汽油、柴油是二次能源。
师:现在我们来思考一下,下列能源可以怎样分类:煤、石油、天然气、水能、风能、潮汐能、太阳能、地热能。
生:煤、石油、天然气、水能、风能、潮汐能、太阳能、地热能属于一次能源。柴油、电能属于二次能源。
师:还有不同的答案吗?
生:煤、柴油、石油、天然气、水能、电能属于常规能源,潮汐能、太阳能、地热能属于新能源。
师:这个同学回答得不错,还有没有不同的答案?
生:煤、柴油、石油、天然气属于非清洁能源。水能、风能、潮汐能、电能、太阳能、地热能属于清洁能源。
师:很好,能源有很多种不同的分类方式,只要有共同的特征就可以分为一类。刚才三位同学的回答都是正确的。这也告诉我们,世界上很多事物的分类方式不是唯一的,只要有共同的特点就可以分为一类,这就是分类的方法。人类在不断发展进步,能源的利用也在发生变化,21世纪能源的利用将会呈现什么样的趋势呢?由于世界人口急剧增加和经济的不断发展,能源的消耗持续增长。从这个图可以看到,能源的消耗在持续增长,特别是近几十年,能源的消耗增长速度明显加快。化石能源是现代人类文明所需的主要能源,但总有使用殆尽的一天,而且在开采和使用化石能源的过程也会对环境造成严重的污染。所以,人类需要更好地利用已知能源和开发新能源。直到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。我国在核能利用方面走在世界前列,已经建造了大亚湾、秦山等10多座核电站,大大缓解了我国对电能需求日益增多的问题。除了核能外,生活中还有什么新能源?
