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16.3 能源:危機與希望課件(共27張PPT) 2024-2025學年物理北師大版(2024)九年級全一冊

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  1. 二一教育資源

16.3 能源:危機與希望課件(共27張PPT) 2024-2025學年物理北師大版(2024)九年級全一冊

資源簡介

(共27張PPT)
第十六章 粒子和宇宙
三、能源:危機與希望
1.通過實例認識能量可以從一個物體轉移到另一個物體,不同形式的能量可以相互轉化,但自然轉化過程不可逆;
2.知道能量守恒定律;
3.了解能源的定義與分類;
4.了解能源的開發利用與可持續發展;
5.了解核裂變與核聚變。
學習目標
汽車的運動
電荷的運動
自然界中的物質存在著不同的運動形式。
分子的運動
新課導入
圖中都存在著什么能量?分別有哪些不同形式的能量在發生相互轉化?
飛行的飛機
汽車飛越黃河
水力發電廠
飛行器上的太陽能電池板
大亞灣核電站
風力發電廠
新知講解
能量轉化與守恒定律

飛行的飛機具有動能;飛機在飛行時機械能→自身和周圍環境的內能;
飛越黃河的汽車具有動能;駕車飛越黃河時重力勢能→動能;
流動的水具有機械能;水力發電站利用水的重力勢能→動能;
太陽能電池板能把太陽能→電能;
核電站能夠利用原子核內的核能,原子核的核能→內能→機械能→電能;
流動的風具有機械能。風力發電是利用風的動能→電能。
大量事實表明,不同形式的能量之間可以相互轉化,在一定量的某種形式的能量減少的同時,總伴隨著其他形式的能量在等量地增加。
能量守恒定律:
能量既不會憑空消滅,也不會憑空產生,它只會從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到其他物體,而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變。
討論:能不能制造出一種機器,不消耗能量,而又永遠不停地運動著?
一種永動機的設計模型
若把一杯涼水放到溫度較高的環境中,水是否會自動變熱?把水放到溫度較低的環境中,水是否會自動變熱?
放到溫度較高的環境中,水吸熱,溫度升高,內能增加,空氣的內能傳遞給水。
將水放到溫度較低的環境中,水不會自動變熱,水的內能會傳給空氣。
結論:說明能量的轉移是有方向性的。
汽車制動時,由于摩擦,動能轉化成輪胎、地面和空氣的內能。
這些消耗的能量不能再自動地被用來驅動汽車。
結論:這說明能量的轉移和轉化的過程可以自發地朝某個方向進行,但不能自發地向相反方向進行。即自發的能量轉移和轉化過程具有方向性。
科學研究表明:能量的轉化和轉移具有方向性,在轉化過程中由于摩擦的存在,一部分機械能會轉化為內能,這部分內能不可能自動的轉化為機械能如果沒有能量的補充,重錘將最終停止運動,所以“永動機”是不能實現的。
一種永動機的設計模型
能量是與物質及其運動相聯系的,每一種形式的能量對應于一種運動形式。
機械運動――機械能  
熱運動――內能
電荷運動――電能   
化學運動――化學能    
原子核內部的運動――核能
  
自然界存在著可以為人類提供能量的自然資源,稱為能源。能源是人類社會活動的物質基礎。
能量與能源

(1)人類利用能源大致經歷了三個時期:柴薪時期、煤炭時期和石油時期。
(2)能源危機
天然氣、石油、煤炭這類能源是由古生物在長期地質變遷中形成的,稱為化石能源。這類能源用過以后在短時間內無法再生。
煤炭資源在有些國家即將耗盡,石油以今天的消耗速度大約也只能再用100年。
人類還能在地球上繼續生存下去嗎?
1905年,愛因斯坦以驚人簡潔的公式E=mc2揭示了以質量m為標志的物質與能量E的關系式中c為光在真空中的速度。
愛因斯坦的質能方程為核能的開發和利用提供了理論支持。
1938年,物理學家用中子轟擊鈾核,使之分裂并放出中子及能量,這個過程就叫作核裂變。
物質與能量

另外,放出的中子會繼續撞擊其它的核,并再次放出中子,如果不加控制將會一直進行下去,這就是鏈式反應,原子彈就是這樣子造出來的。
1kg鈾全部裂變時釋放的能量相當于2500t優質煤完全燃燒釋放的能量。人們把這種能量稱為核能。
原子彈就是根據這個原理制造的一種核武器。
現在,原子核能已被用于和平目的,十幾個國家都已建成核電站.但是核電站一旦泄露,就會帶來和污染等問題,危及人類生命安全,因此和平安全使用核能,做好防護措施是很重要的事情。
泰山核電站
在核裂變實現之后,物理學家又發現了比氦核輕的氘核、氚核在極高的溫度下能夠聚合成氦核,同時釋放出更巨大的能量。這種把輕核聚合成質量較大的核的反應稱為核聚變。
核聚變的優越性不僅只能量釋放多出4倍于裂變,更可喜的是,所需的氘核在海水中就含量巨大,堪稱用之不竭。
氫彈就是根據這個原理制造的一種威力比原子彈更大的核武器。
人們的生活、生產、科研都離不開能源。那么能源包括哪些,又怎么分類呢?
1.能源的分類
(1)能直接從自然界獲取的能源稱為一次能源。

石油
風能
地熱能
水能
(按能源的來源來分)
科學與人類

(2)由一次能源經過加工得到的能源稱為二次能源。
汽油、柴油
風力發電
水力發電
太陽能發電
地熱發電
(1)可以從自然源源不斷地得到的能源稱為可再生能源。
(按是否可以再生來分)
如:水能、風能、太陽能、生物質能
沼氣---一種應用前景最廣闊的生物質能
(2)不可能在短期內從自然界得到補充的能源稱為不可再生能源。
(按是否可以再生來分)
如:化石能源、核能

石油
天然氣
2. 21世紀的能源發展趨勢
(1)由于世界人口的急劇增加和經濟的迅速發展,能源的消耗持續增長。
(2)人類利用的主要能源仍是化石能源,它屬于不可再生能源。
3.能源消耗對環境的影響
大量燃燒化石能源會造成空氣污染和溫室效應,一些國家過分依賴柴薪能源,加劇了水土流失和土地沙漠化。
4.解決能源問題的主要途徑
必須不斷開發新能源,提高能源的利用率,同時節約能源。
5.未來理想能源應滿足的條件
(1)必須足夠豐富,可以保證長期使用。
(2)必須足夠便宜,可以保證多數人用得起。
(3)相關技術必須成熟,可以保證大規模使用。
(4)必須安全、清潔,可以保證不會嚴重影響環境。
1.在各種形式的能量轉化的過程中,下列說法中正確的是( )
A.機械能一定守恒 B.各種形式的能量都守恒
C.各種形式的能的總量一定守恒
D.只有機械能轉化為內能
2、下列說法正確的是( )
A核能是指原子核發生變化時所釋放的能量
B煤炭、石油、天然氣、太陽能都是不可再生能源
C原子彈核氫彈都是利用核裂變產生爆炸的
D目前核電站獲得核能的途徑是核聚變
C
A
當堂檢測
3.下列關于獲取核能的說法中,不正確的是( )
A.氫彈和原子彈爆炸時能量的轉移和轉化是有方向性的
B.重核裂變和輕核聚變是獲得核能的兩種方法
C.核電站不可以將核能直接轉化成電能
D.目前核電站的反應堆中發生的是可控制的核聚變
D
能源:危機與希望
能量守恒定律
能量轉化具有方向性
核能——核裂變和核聚變
能源的分類和危機
課堂小結

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