資源簡(jiǎn)介

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第十六章 粒子和宇宙
第3節(jié) 能源：危機(jī)與希望
北師大版九年級(jí)同步課件
議一議：各種不同的運(yùn)動(dòng)形式都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？不同形式的能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？
飛行的飛機(jī)
汽車(chē)飛越黃河
新知導(dǎo)入
水力發(fā)電站
太陽(yáng)能電池板
大亞灣核電站
風(fēng)力發(fā)電
1.通過(guò)實(shí)例認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化；
2.知道能量轉(zhuǎn)化與守恒定律；
3.了解能源的定義與分類；
4.了解能源的開(kāi)發(fā)利用與可持續(xù)發(fā)展。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)點(diǎn)一：能量轉(zhuǎn)化與守恒定律
能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化：
物理現(xiàn)象 現(xiàn)象分析 特征總結(jié)
熱水袋捂手 熱水袋的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到手上 能量的形式不變，能量從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體的過(guò)程，叫能量的轉(zhuǎn)移
夏天用冷水洗臉 身體的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到冷水上 用鐵勺子舀熱湯時(shí) 勺柄燙手 熱湯的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到鐵勺柄上
新知學(xué)習(xí)
小孩玩滑滑梯臀部發(fā)熱 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 能量的形式發(fā)生變化，能量由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過(guò)程，叫能量的轉(zhuǎn)化
煙花騰空而起 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 水力發(fā)電站 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 電動(dòng)機(jī)工作 電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 電池供電 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電池充電 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律：
能量既不會(huì)憑空消失，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。這就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。
回顧一下，熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能的轉(zhuǎn)移有什么規(guī)律？不加熱的情況下，涼水能自發(fā)的變成熱水嗎？
思考
在熱傳遞的過(guò)程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能自發(fā)地向相反方向進(jìn)行。如果要使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。
傳遞熱量
小孩坐在冰車(chē)上被沿水平冰面推出去后，由于摩擦的作用，小孩及冰車(chē)在冰面上運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越慢，最后停止運(yùn)動(dòng)。這個(gè)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化方向?yàn)椋簷C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，小孩和冰車(chē)能否自動(dòng)收集這些內(nèi)能而讓冰車(chē)動(dòng)起來(lái)？能量的這種轉(zhuǎn)化說(shuō)明了什么？
情景
這些內(nèi)能不能再自動(dòng)地收集起來(lái)用于驅(qū)動(dòng)冰車(chē)
結(jié)論：
能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程可以自發(fā)地朝某個(gè)方向進(jìn)行，但不能自發(fā)地向相反方向進(jìn)行，即自然進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是不可逆的。
無(wú)論發(fā)生能量轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移，能量的總量是不變的。
例如：汽車(chē)在剎車(chē)時(shí)，汽車(chē)的速度逐漸減小并最終停止，它的機(jī)械能減少了，但總的能量并沒(méi)有減少。汽車(chē)能夠剎車(chē)是由于汽車(chē)輪胎與地面間存在摩擦，在剎車(chē)過(guò)程中由于摩擦生熱，使輪胎的溫度升高,輪胎的內(nèi)能增加，汽車(chē)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能。輪胎的內(nèi)能增大后，溫度升高，當(dāng)輪胎的溫度高于周?chē)諝獾臏囟葧r(shí)，輪胎對(duì)空氣放熱，輪胎上的部分內(nèi)能又轉(zhuǎn)移到空氣中直至輪胎的溫度與空氣的溫度相同。
對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的理解
1.自然界中的能量
能量的存在形式：能量是與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的。對(duì)應(yīng)于不同形式的運(yùn)動(dòng)，有不同形式的能量，如機(jī)械能、電磁能、內(nèi)能、化學(xué)能等。
知識(shí)點(diǎn)二：能量與能源
2.能源
(1)可以為人類提供能量的物質(zhì)資源叫能源。
(2)人類利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期：柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期和石油時(shí)期。
(3)能源危機(jī)
天然氣、石油、煤炭這類能源是由古生物在長(zhǎng)期地質(zhì)變遷中形成的，稱為化石能源。這類能源用過(guò)以后在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法再生。煤炭資源在有些國(guó)家即將耗盡，石油以今天的消耗速度大約也只能再用100年。這些數(shù)據(jù)看起來(lái)會(huì)令人很悲觀，但自然界存在的能源有一些還沒(méi)有被我們開(kāi)發(fā)和利用。
煤、石油和天然氣等能源人類已經(jīng)利用了多年，這類能源叫常規(guī)能源,這些能源已接近使用的極限。在20世紀(jì)人們發(fā)現(xiàn)了核能這一新能源，此外，還有太陽(yáng)能、潮汐能和地?zé)崮艿刃履茉础ｉ_(kāi)發(fā)利用新能源是解決能源問(wèn)題的主要出路。
1905年，愛(ài)因斯坦以簡(jiǎn)潔的公式 E=mc2 揭示了物質(zhì)與能量的關(guān)系。1938年，物理學(xué)家用中子轟擊鈾，發(fā)現(xiàn)了核裂變,從而發(fā)現(xiàn)了一種新的能源一原子核能。
知識(shí)點(diǎn)三：物質(zhì)與能量
1.核能的發(fā)現(xiàn)
2.核裂變
(1)用中子轟擊鈾，使鈾這種重原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量，這種現(xiàn)象叫核裂變。
(2)用中子轟擊鈾原子核,鈾核發(fā)生裂變，釋放出核能，同時(shí)產(chǎn)生新的中子，這些中子又會(huì)引起其他鈾核裂變，這樣就使核裂變反應(yīng)不斷進(jìn)行下去，釋放大量核能,這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
(3)核裂變的利用
①如果核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是在一瞬間進(jìn)行的,將在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量，發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。原子彈就是利用這一原理制成的，其爆炸威力巨大，如圖所示。
②核反應(yīng)堆是核電站的核心，是一種能夠控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。利用核反應(yīng)堆工作時(shí)釋放的能量使水汽化，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，這就是核電站的工作原理。包括我國(guó)在內(nèi)的幾十個(gè)國(guó)家都已建成核電站，人類開(kāi)始和平利用核能。
(4)①核電站發(fā)電過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化情況:核能>內(nèi)能>機(jī)械能→電能。
②核電站的特點(diǎn)
a.消耗的燃料少、廢渣少；
b.特別適合缺少煤、石油和水力資源的地方。
秦山核電站
3.核聚變
(1)較輕的原子核聚合成較重的原子核，也能釋放出能量，這種反應(yīng)稱為核聚變。如氘核（ ）和氚核（ ）在極高的溫度下可聚合成氦核（ ），同時(shí)釋放出比核裂變更巨大的能量，如圖所示。
(2)核聚變的應(yīng)用:氫彈就是利用原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫，使氘核和氚核極其迅速地聚變成氦核而產(chǎn)生強(qiáng)烈爆炸的。
(3)核聚變的應(yīng)用前景：同樣質(zhì)量的核聚變釋放的能量要比核裂變多4倍以上，核聚變所需原料氘核，在海水中含量豐富，一旦實(shí)現(xiàn)了核聚變能的和平、可控地開(kāi)發(fā)利用，就是找到了“取之不盡，用之不竭”的能源。但目前“受控?zé)岷朔磻?yīng)”還停留在實(shí)驗(yàn)階段。
人們的生活、生產(chǎn)、科研都離不開(kāi)能源。那么能源包括哪些，又怎么分類呢？
1.按照產(chǎn)生方式(是否從自然界直接獲取)可分為一次能源和二次能源。
能直接從自然界獲取的能源稱為一次能源。如：化石能源、水能、風(fēng)能等。
煤
風(fēng)能
水能
知識(shí)點(diǎn)四：科學(xué)與人類
由一次能源經(jīng)過(guò)加工得到的能源稱為二次能源，如電能等。
水力發(fā)電
2.按照是否再生可分為可再生能源和不可再生能源。
不可以從自然源源不斷地得到的能源稱為不可再生能源。
如化石能源、核能等能源會(huì)越用越少。
煤
石油
天然氣
可以從自然源源不斷地得到的能源稱為可再生能源。
如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等。
3.21世紀(jì)的能源發(fā)展趨勢(shì)：
(1)由于世界人口的急劇增加和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,能源的消耗持續(xù)增長(zhǎng)。
(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。
4.能源消耗對(duì)環(huán)境的影響：
大量燃燒化石能源會(huì)造成空氣污染和溫室效應(yīng)，一些國(guó)家過(guò)分依賴柴薪能源，加劇了水土流失和土地沙漠化。
因此，我們應(yīng)該樹(shù)立科學(xué)發(fā)展觀，在利用科學(xué)技術(shù)改善生活的同時(shí)，也要注意避免因?yàn)E用技術(shù)而導(dǎo)致的社會(huì)問(wèn)題，促使人類社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)地發(fā)展。
5..解決能源問(wèn)題的主要途徑
必須不斷開(kāi)發(fā)新能源，提高能源的利用率，同時(shí)節(jié)約能源。
6.未來(lái)理想能源應(yīng)滿足的條件
(1)必須足夠豐富，可以保證長(zhǎng)期使用。
(2)必須足夠便宜，可以保證多數(shù)人用得起。
(3)相關(guān)技術(shù)必須成熟,可以保證大規(guī)模使用。
(4)必須安全、清潔，可以保證不會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境。
課堂小結(jié)
1.解決能源問(wèn)題的主要措施是( )
A.大力開(kāi)發(fā)新能源
B.大量利用太陽(yáng)能、地?zé)崮?br/>C.大量利用水能、風(fēng)能
D.采用新技術(shù)、新設(shè)備，更新落后的技術(shù)裝備
A
隨堂練習(xí)
2.下列關(guān)于核能的說(shuō)法正確的是( )
A.物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，原子中有原子核，所以利用任何物質(zhì)都能得到核能
B.到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即重核裂變和輕核聚變
C.原子彈和氫彈都是利用原子核裂變和聚變的原理制成的
D.自然界只有在人為的條件下才會(huì)發(fā)生裂變
C
3.關(guān)于能量和能源的利用，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.化石能源、水能、風(fēng)能均是可再生能源
B.目前的核電站都是利用核裂變釋放的能量來(lái)發(fā)電的
C.太陽(yáng)能無(wú)法被人類直接利用
D.因?yàn)槟芰渴鞘睾愕模圆淮嬖谀茉次C(jī)
B

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