能源的教学设计课件

能源教学设计课件探索能源的奥秘与未来第一章能源基础知识导入什么是能源？能量的定义能量是物质运动的量度，是做功的本领在我们的日常生活中，能量无处不在，从早晨闹钟的响声到夜晚灯光的照明，都是能量的具体体现能量使物体能够发生变化，推动各种活动的进行简单来说，能量就是使事物发生变化或运动的推动力，是自然界中最基本的物理量之一能源的多种形式热能光能声能分子热运动产生的内能，如燃烧木材产生的热电磁辐射携带的能量，太阳光是最重要的光能来声波传播携带的能量，虽然在日常生活中能量较量、地热温泉等热能是最常见的能量形式，广源光能不仅为地球提供光明，还驱动光合作小，但在某些工业应用中具有重要作用，如超声泛应用于取暖、烹饪和工业生产用，是生命存在的基础波清洗等化学能核能储存在化学键中的能量，如煤炭、石油、食物原子核内部蕴藏的巨大能量，通过核反应释放等通过化学反应释放，是人类活动的重要能源核能密度极高，是未来清洁能源的重要选择来源能量的测量单位基本单位焦耳（J）焦耳是国际标准单位制中能量的基本单位，以英国物理学家詹姆斯·焦耳的名字命名一焦耳的能量很小，大约等于一个苹果从桌子掉到地面时释放的能量常用单位换算•1千焦耳（kJ）=1000焦耳•1兆焦耳（MJ）=1,000,000焦耳•1千瓦时（kWh）=3,600,000焦耳在实际应用中，由于焦耳的数值较小，我们常用千焦耳、兆焦耳等较大单位来表示能量能量守恒定律简介基本原理转换过程能量既不会凭空产生，也不会消失，在任何物理或化学过程中，系统的总只能从一种形式转换为另一种形式能量保持不变能量可能从动能变为这是自然界最基本的定律之一势能，从化学能变为热能等实际意义这一定律指导着能源的开发利用，提醒我们能源是有限的，需要合理规划和高效利用能量守恒定律不仅是物理学的基础，更是我们理解能源问题、设计节能方案的重要依据它告诉我们，提高能源利用效率的关键在于减少不必要的能量转换和损失能量无处不在转换无时无刻从摆动的钟摆到飞驰的汽车，从高山的瀑布到温暖的阳光，能量在不同形式间自由转换，为我们的世界注入无穷活力第二章功与功率深入了解功和功率的概念，掌握能量转换的量化方法，为后续能源效率分析奠定理论基础什么是功？功的科学定义在物理学中，功是力与在力的方向上移动距离的乘积用公式表示为其中W表示功，F表示力，d表示位移，θ表示力与位移方向的夹角功的单位是焦耳（J），表示能量的转移或转换过程当力对物体做功时，就发生了能量的传递生活中的功的实例•举重运动员举起杠铃功率的概念时间因素计算公式功率单位功率描述了做功的快慢程度，时间是关键因功率=功÷时间，即P=W/t瓦特（W），以发明家詹姆斯·瓦特命名素功率是衡量做功效率的重要指标同样的功，用时越短，功率越大例如，慢慢爬楼梯和快速跑上楼梯，做的功相同，但功率不同实用对比人类正常步行功率约75W，而一台小汽车发动机功率可达75,000W（75kW）能源效率计算练习功与功率的实际应用题123电梯升降问题家用电器功率对比节能灯效率计算一部电梯载着500kg的乘客，从1楼升到10小明家的电水壶功率为1500W，烧开一壶水一盏20W的LED灯与100W的白炽灯亮度相楼，每层高3米如果用时30秒，求需要5分钟电磁炉功率为2000W，加热同同如果每天使用6小时，一个月（30天）样的水需要多长时间？能节省多少电能？•电梯对乘客做的功解答提示假设加热效率相同，功率越大，解答提示节省的电能=100-20W×6hו电梯的功率用时越短30天解答提示功=mgh，功率=功/时间第三章能源资源分类探索地球上丰富的能源资源，理解可持续发展的重要意义，为明智的能源选择做好准备可再生能源与非可再生能源可再生能源非可再生能源指在自然过程中能够不断补充或再生的能源资源这类能源具有可持续指在地质历史过程中形成，短期内无法再生的能源资源一旦消耗完性，使用过程中不会枯竭，对环境影响相对较小毕，就无法在人类时间尺度内得到补充•太阳能来自太阳辐射•煤炭古代植物形成•风能来自大气流动•石油古代海洋生物形成•水能来自水流动力•天然气有机物分解产生•地热能来自地球内部热量•核燃料铀、钍等放射性元素•生物质能来自植物和有机物可持续发展思考随着非可再生能源的逐渐枯竭和环境问题的日益严重，发展可再生能源已成为全球共识和必然趋势非可再生能源详解煤炭石油天然气特点储量丰富，燃烧热值高，易于开采和特点能量密度高，便于储存和运输，用途特点燃烧清洁，热效率高，输送方便运输广泛用途城市燃气、发电、工业燃料、化工原用途发电、钢铁冶炼、化工原料等用途汽车燃料、化工原料、塑料制品、医料药等环境影响燃烧产生大量二氧化碳和污染环境影响相对煤炭和石油较为清洁，但仍物，是主要的温室气体来源之一环境影响开采可能造成生态破坏，燃烧产会产生温室气体生温室气体，石油泄漏污染严重这三种化石燃料目前仍是全球能源消费的主体，但面临着储量有限和环境污染的双重挑战各国正在积极寻求更清洁、更可持续的能源替代方案可再生能源详解太阳能风能水能优势资源丰富，清洁无污染，技术成优势技术相对简单，运营成本低，可优势技术成熟，可靠性高，可调节电熟，成本快速下降大规模开发，适合海上和陆上建设网负荷，同时具有防洪、灌溉功能局限性受天气影响，夜间无法发电，局限性风力不稳定，对鸟类迁徙有影局限性需要合适的地理条件，可能影需要储能技术支持，初期投资较大响，存在噪音问题，需要合适的地理条响河流生态，建设周期长，投资巨大件地热能生物质能优势稳定可靠，不受天气影响，可全优势原料广泛，可处理农业废料，减天候发电，环境影响小少垃圾填埋，碳循环相对平衡局限性地理分布不均，开发技术复局限性能量密度较低，可能与食物生杂，初期勘探成本高，适用地区有限产竞争土地，运输成本较高全球能源消费结构分析第四章重点可再生能源案例分析深入剖析主要可再生能源技术的工作原理和实际应用，探索清洁能源的无限可能太阳能发电光伏发电原理太阳能电池板利用光伏效应将太阳光直接转换为电能当太阳光照射到硅晶体表面时，光子击打硅原子，释放出电子，形成电流发电过程

1.太阳光照射硅晶体表面

2.光子能量激发电子跃迁

3.产生直流电压和电流

4.通过逆变器转换为交流电

5.接入电网或储存使用20%目前商用太阳能板转换效率85%风力发电风力涡轮机工作原理01风能捕获三片叶片设计成特殊的翼型，当风吹过时产生升力，驱动叶片旋转叶片材料轻而坚固，通常由玻璃纤维或碳纤维制成02转速调节齿轮箱将叶片的低速旋转（约20转/分钟）提升到发电机需要的高速（约1500转/分钟），确保发电效率03电能生产发电机将机械旋转能转换为电能，通常采用同步发电机或异步发电机，产生的是交流电04电能输送变压器将发电机产生的电能升压后，通过输电线路输送到电网，供用户使用风电场实例介绍中国甘肃酒泉风电基地是世界最大的风电场之一，装机容量超过1000万千瓦，年发电量可满足数百万户家庭用电需求该风电场利用戈壁滩丰富的风力资源，既发展了清洁能源，又没有占用农耕土地，实现了经济效益和环境效益的双赢地热能利用地热能的来源地热能来自地球内部的热量，主要有两个来源地球形成时残留的原始热量和放射性元素衰变产生的热量地表以下越深，温度越高，每深入100米，温度大约上升3°C地热能开发方式直接利用温泉供暖、温室种植、水产养殖发电利用高温地热蒸汽驱动汽轮机发电热泵系统利用浅层地热恒温特性冰岛模式冰岛90%的供暖和25%的电力来自地热能，成为地热能利用的典型代表地热发电站案例美国黄石地热电站位于美国黄石公园附近的地热电站，利用地下高温水蒸气发电地下2-3公里处的水温可达200-300°C，产生的蒸汽压力驱动汽轮机旋转，带动发电机发电该电站不仅提供清洁电力，还为周边社区提供供暖服务，实现了梯级利用，提高了能源利用效率水力发电水能转化为电能的过程势能储存大坝拦截江河，在高处形成水库，储存大量水的重力势能水位越高，储存的势能越大势能转动能水从高处流下，重力势能转换为动能，水流速度不断增加，形成强大的冲击力动能转机械能高速水流冲击水轮机叶片，推动水轮机旋转，水的动能转换为机械能机械能转电能水轮机带动发电机旋转，利用电磁感应原理，机械能最终转换为电能三峡大坝世界最大水电站中国三峡水电站是目前世界上装机容量最大的水电站，总装机容量2250万千瓦，年发电量约1000亿千瓦时，相当于减少燃煤5000万吨，减少二氧化碳排放1亿吨除发电外，三峡工程还具有防洪、航运、水资源调配等综合效益，是人类利用水能的里程碑工程第五章非可再生能源的环境影响与挑战审视传统能源利用的环境代价，思考人类可持续发展的紧迫课题燃烧化石燃料的环境代价温室气体排放与全球变暖化石燃料燃烧是二氧化碳等温室气体的主要来源，占全球碳排放的75%以上过量的温室气体导致地球平均温度上升，引发冰川融化、海平面上升、极端天气频发等严重后果•全球平均气温已比工业革命前上升

1.1°C•大气中CO₂浓度达到300万年来最高水平•预计本世纪末气温将上升

1.5-4°C空气污染与健康影响燃煤和汽车尾气排放大量细颗粒物（PM

2.5）、二氧化硫、氮氧化物等污染物，严重影响空气质量和人体健康世界卫生组织数据显示，每年有700万人因空气污染过早死亡•呼吸系统疾病发病率增加•心血管疾病风险上升•儿童发育受到影响触目惊心的数据据统计，燃烧化石燃料每年向大气排放超过360亿吨二氧化碳，相当于每人每年排放约5吨资源枯竭的紧迫性绿色转型的必要性政策推动与技术创新国际政策协调技术创新突破《巴黎协定》要求各国控制温室气体排放，争取在本新能源技术快速发展，成本大幅下降，为绿色转型提世纪下半叶实现碳中和中国承诺2030年前碳达峰，供了技术支撑储能技术、智能电网、氢能等新兴技2060年前碳中和，欧盟计划2050年实现气候中立术将重塑能源格局•碳税和排放权交易制度•太阳能发电成本十年下降85%•可再生能源补贴政策•电池储能技术不断进步•化石燃料使用限制•氢燃料电池商业化应用个人与社会的节能减排行动改变生活方式选择公共交通、骑自行车或步行；购买节能电器；减少一次性用品使用；合理控制室内温度等支持绿色消费购买环保产品；支持使用可再生能源的企业；选择本地生产的商品减少运输碳排放参与环保行动参与植树造林活动；加入环保组织；向他人宣传环保理念；监督企业环保行为第六章节能实践与安全教育将理论知识转化为实际行动，培养节能意识，掌握安全用能知识家庭与学校的节能小妙招使用节能灯具合理控制温度选择节能电器减少待机耗电用LED灯替代白炽灯，省电90%以夏季空调温度设定26°C，冬季暖气购买带有能效标识的电器优选一电器不用时完全断电，避免待机耗上选择合适功率的灯泡，避免过温度设定20°C人不在时及时关闭级能效产品合理使用洗衣机，满电使用智能插座定时开关拔掉度照明充分利用自然光，白天尽空调定期清洁空调滤网，保持高载运行更节能充电器插头，避免空载损耗量不开灯效运行培养节能习惯的重要性节能不仅能减少家庭开支，更重要的是减少环境负担据统计，如果每个家庭都采取简单的节能措施，全社会能耗可降低10-15%，这相当于减少数百万吨碳排放，意义十分重大节能成果一个三口之家通过合理节能，每年可节省电费500-800元，减少碳排放约1吨能源安全知识电气安全常识燃气泄漏应急处理用电基本规则01立即关闭燃气阀门•湿手不触碰电器开关•不用湿布擦拭通电电器第一时间关闭燃气总阀门，切断气源，防止泄漏扩大•不私拉乱接电线•使用合格的电器产品02迅速开窗通风发现异常及时处理打开门窗，让燃气快速扩散到室外，降低室内燃气浓度•电线老化及时更换•电器冒烟立即断电03•跳闸后查明原因再送电严禁明火和电器•定期检查电器设备不开灯、不打电话、不使用任何电器，避免产生火花引发爆炸04撤离并报警迅速撤离现场，到安全地点拨打燃气公司电话或119报警安全警示能源安全无小事，正确的安全知识和及时的应急处理能够避免重大安全事故的发生课程总结与展望能源知识核心要点回顾能源分类可再生能源与非可再生能源各有特点，绿色能源是未来发展方向基础概念能量形式转换、功与功率、能量守恒定律是理解能源的理论基础环境影响能源利用与环境保护密切相关，可持续发展刻不容缓安全意识安全用能是基本要求，预防意识比应急处理更重要节能实践人人都能为节能减排贡献力量，小行动汇聚大能量成为绿色能源的传播者与实践者传播绿色理念践行低碳生活•向家人朋友宣传节能知识•从身边小事做起节约能源•在社交媒体分享环保心得•选择绿色出行方式•参与学校环保主题活动•支持可再生能源产品•关注能源科技最新发展•培养环保生活习惯。