資源簡介

(共45張PPT)
第十九章 電磁波與信息時代
第二十章 能源與能量守恒定律
1. 知道電磁波。知道電磁波在真空中的傳播速度。 知道波長、頻率和波速。了解電磁波的應用及其對人類生活和社會發(fā)展的影響。
2. 列舉常見的不可再生能源和可再生能源。
3. 知道核能的特點和核能利用可能帶來的問題。
4. 了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生產、生活的聯(lián)系。
課程標準
5. 通過實驗，認識能量可以從一個物體轉移到其他物體，不同形式的能量可以相互轉化。
6. 知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉化與守恒的觀點分析問題的意識。
7. 從能量的轉化和轉移的角度認識效率。
8. 列舉能量轉化和轉移具有方向性的常見實例。
9. 從能源開發(fā)與利用的角度體會可持續(xù)發(fā)展的重要性。
考點梳理
1.電磁波的產生：導體中迅速變化的__________會在周圍空間激起電磁波。
2.電磁波的傳播：電磁波能在_________中傳播，其速度與光速相等，也可以用字母c表示，即c=_________m/s=__________km/s。
電流
電磁波
真空
3×108
3×105
3.波速(c)、波長(λ)和頻率(f)的關系：c=λf。 由公式可知：在真空中，電磁波的波速一定，電磁波的頻率越__________，波長越短。
4.電磁波頻率的國際制單位:__________，符號為__________，常用單位還有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。 它們之間的換算關系：
1 kHz=__________Hz,1 MHz=__________Hz。
高
赫茲
Hz
1×103
1×106
5.電磁波與聲波對比：
波 產生 傳播 速度 應用
聲波 物體的振動 需要介質，不能在真空中傳播 與介質的種類及溫度有關，空氣中的聲速（15 ℃）為340 m/s B超診斷、聲吶探測等
電磁波 迅速變化的電流 不需要介質，可以在真空中傳播 真空中的速度是c＝3×108 m/s 雷達、遙控器、驗鈔機、手機、收音機、GPS導航等
注意：
（1）光屬于電磁波，聲音不屬于電磁波。
（2）根據波長從大到小排列，電磁波可分為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等。由于它們的本質都是電磁波，故它們在真空中的傳播速度都相同。
6. 電磁波的應用：
(1)無線電廣播、電視：用無線電波（電磁波）來傳遞信號。 （2） 移動電話：既能__________無線電波，又能__________無線電波。移動電話的發(fā)射功率不大，它的天線靈敏度也不高，所以要靠基地臺進行轉接。
(3)通信建設：①微波通信：微波（電磁波）的性質更接近光波，大致沿直線傳播，要通過很多中繼站才能把信息傳到遠方；②衛(wèi)星通信：用__________顆同步通信衛(wèi)星來發(fā)射和接收電磁波信號可以實現(xiàn)全球通信；
發(fā)射
接收
3
③光纖通信：利用激光（電磁波）在光纖中傳遞信號，激光信號在光纖中傳輸損耗小，可長距離傳輸，光纖通信容量極大，不怕雷擊，不受電磁干擾，通信質量好，保密性強；④網絡通信：網絡通信的常用形式是電子郵件，利用因特網實現(xiàn)資源共享和信息傳遞。
7.兩種特殊電磁波：①電視機的遙控器是利用電磁波中的__________來工作的，電磁波中的紅外線具有__________效應，紅外線烘爐就應用了它的這個特性；②在醫(yī)院的手術室、病房里，常用__________燈來滅菌，驗鈔機是利用__________能使熒光物質發(fā)光的原理工作。
8.電磁波的屏蔽：實驗證明，__________(填“金屬”或“非金屬”)材料制成的殼體或網罩，對電磁波有屏蔽作用。
紅外線
熱
紫外線
紫外線
金屬
注意：
(1)在信息傳遞的過程中，軍用雷達傳遞的是電磁波，倒車雷達傳遞的是超聲波。
(2)最簡單的電話由話筒（聲信號→電信號）和聽筒（電信號→聲信號）組成。
(3)電話信號分為模擬信號和數字信號兩種。數字信號相比于模擬信號，具有信號失真小，便于存儲，傳輸數據處理簡便的優(yōu)點。
(4)光導纖維是絕緣體，激光在光導纖維中反復發(fā)生全反射向前傳播以傳遞信息。
1. 能量的轉化和守恒：
（1）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__________為其他形式，或者從一個物體__________到其他物體，在這兩個過程中，能量的總量__________。
（2）能量的轉化和轉移是有_____________的。
（3）永動機是不可能做成的，因為其違反了能量守恒定律。
轉化
能量和能源
轉移
保持不變
方向性
2. 能源分類：
(1)按能源是否被大規(guī)模生產和利用的標準：
①常規(guī)（傳統(tǒng)）能源：是指已經被人類大規(guī)模生產和廣泛利用的能源，例如：__________、__________、__________等；
②新能源：是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，即剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，例如：__________、__________、地熱能、風能、海洋能、生物質能等。
煤炭
石油
天然氣
太陽能
核能
(2)按能源是否可以在短時期內從自然界中不斷得到補充的標準：①不可再生能源：是指在自然界中經過億萬年形成，隨著大規(guī)模開發(fā)利用，儲量越來越少，且短期內無法恢復的能源，例如：__________、__________、__________、核能等；
②可再生能源：是指取之不盡，用之不竭的能源，例如：__________、__________、__________、生物質能、波浪能、潮汐能、海洋溫差能等。
煤
石油
天然氣
太陽能
水能
風能
（3）按能源是否從自然界直接大量獲取并直接使用的標準：
①一次能源：是指可以直接從自然界獲得的能源，例如：化石能源（煤、石油、天然氣）、風能、水能、地熱能、__________、__________等；
②二次能源：是指無法從自然界直接獲取，必須通過消耗_____________才能得到的能源，例如：__________、汽油、柴油、液氫、液化石油氣等。
太陽能
核能
一次能源
電能
注意：
（1）人們在生產生活中所使用的電能、煤氣、酒精等都是從一次能源經過加工轉換而來的，屬于二次能源。
（2）核能所需要的核燃料在地球上儲量有限，使用完后得不到補充，因此屬于不可再生能源。
（3）我們所使用的化石能源中儲存的能量來自遠古時期的太陽能，因此，利用化石能源中的能量，其實也是在利用太陽能。
1. 核能：原子內部蘊藏的巨大能量叫做核能。
(1)釋放核能的兩種方式：__________和__________。
①原子彈、核電站利用的是核__________變。原子彈爆炸時發(fā)生的鏈式反應是不加控制的，核電站的核反應堆中發(fā)生的鏈式反應是可控制的。
②氫彈、太陽內部是利用核__________變。
核裂變
開發(fā)新能源
核聚變
裂
聚
（2）優(yōu)點與不足：
①優(yōu)點：最大的優(yōu)勢就是能量巨大，不會排放巨量的污染物質到大氣中，不會造成空氣污染，有比較豐富的核資源等；
②不足：使用過的核燃料具有放射性，須慎重處理，并且核能發(fā)電被認為存在風險等。
2. 太陽能：在太陽內部，__________________在超高溫下發(fā)生__________，釋放出巨大的核能，以光和熱的形式向四周輻射，這就是太陽能。
(1)人類利用太陽能的三種方式：
①將太陽能轉化為_________能，如太陽能熱水器；
②將太陽能轉化為__________能，如太陽能電池；
③將太陽能轉化為__________能，如綠色植物進行光合作用。
（2）優(yōu)點：供應時間長，分布地域廣，獲取方便，環(huán)保無污染等。
氫原子核
聚變
內
電
化學
注意：
(1)核裂變是用中子撞擊重核，使之分裂成兩個原子核，從而釋放出核內巨大的能量，其中中子的運動可以加以控制，因此，核裂變是可控的。
(2)氫核聚變需要超高的溫度和壓強，在現(xiàn)有的技術條件下達不到控制要求，因此核聚變是不可控的。
課本簡練
1. （九下P55圖19-5改編）電磁波是一個大“家族”，圖1-19-1是它們家的“族譜”。對電磁波的認識，下列說法正確的是（ ）
A. 可見光也是一種電磁波
B. 無線電波的頻率比紫外線的頻率高
C. 真空中無線電波的傳播速度是電磁波家族中最快的
D. 在醫(yī)院的病房里、幼兒園的臥室里常用紅外線燈來滅菌
A
2. （九下P62圖19-15改編）關于光纖通信，下列說法錯誤的是（ ）
A. 光纖通信中使用的“導線”是光導纖維
B. 光纖通信中使用的“導線”是金屬導線
C. 在光纖中，光是經過多次反射向前傳播的
D. 采用光纖通信在一定時間內可以傳輸大量信息
B
3. （九下P58圖19-8改編）圖1-19-2是無線電廣播工作過程的簡易圖。話筒把播音員的__________轉換成__________，即音頻信號，然后用調制器把音頻信號加載到__________電流上，通過天線產生電磁波發(fā)射到空中。收音機接收到各種電磁波并從中選出特定頻率的信號，通過解調將__________信號留下。__________把音頻信號轉換成聲音，我們就能聽到廣播電臺的節(jié)目了。
聲信號
電信號
高頻
音頻
揚聲器
4. （九下P73自我評價與作業(yè)1改編）現(xiàn)代社會開發(fā)使用的能源中，屬于可再生能源的是（ ）
A. 可燃冰 B. 頁巖油
C. 太陽能 D. 核燃料
C
5. （九下P81活動1改編）以下現(xiàn)象中能量只發(fā)生了轉移的是（ ）
A. 煤氣爐將水燒開
B. 抱著熱水袋取暖
C. 通電后小燈泡發(fā)光
D. 足球在草坪上越滾越慢
B
6. （九下P75信息瀏覽改編）太陽能電池板一般是由晶體硅制成的，其主要材料是__________（填“超導體”或“半導體”）。人造衛(wèi)星兩翼安裝的太陽能電池帆板能直接把太陽能轉化成__________，給衛(wèi)星提供動力。
半導體
電能
易錯精講
【例1】下列說法正確的是（ ）
A. 電磁波的頻率越高，傳播速度越快
B. 電磁波的頻率越低，傳播速度越快
C. 電磁波的傳播速度與頻率無關
D. 電磁波的傳播速度與波長有關
易錯點1
波速、波長和頻率的關系
C
思路點撥：電磁波按頻率或波長可以分為很多種，它們在真空中的傳播速度大小都為3×108 m/s，且頻率越高，波長越短。
【變式1】【科學思維】紅移現(xiàn)象是指物體的電磁輻射由于某種原因發(fā)生變化的現(xiàn)象，在可見光波段，表現(xiàn)為光譜的譜線朝紅光端移動了一段距離。圖1-19-3是電磁波家族的一部分，已知電磁波的波長越長，頻率越低。由此可以推斷，當電磁波發(fā)生紅移時（ ）
A. 波長變長
B. 頻率變高
C. 在真空中的波速變小
D. 在真空中的波速為340 m/s
A
【例2】能源家族中有①煤炭；②核能；③石油；④天然氣；⑤地熱能；⑥太陽能；⑦電能；⑧潮汐能；⑨酒精；⑩水能。其中屬于不可再生能源的是_______________；屬于可再生能源的是_______________；屬于一次能源的是_________________________；屬于二次能源的是_______________。
易錯點2
能源的分類
①②③④
⑤⑥⑧⑩
①②③④⑤⑥⑧⑩
⑦⑨
思路點撥：可再生能源與不可再生能源都取自自然界，所以都是一次能源。
【變式2】（2016廣東）下列能源屬于可再生能源的是( )
A. 風能 B. 天然氣
C. 核能 D. 石油
A
考點1 電磁波［10年8考： 2015年(填空)、2016年(填空)、2017年(填空)、 2018年(填空)、2021年(選擇)、2022年(綜合)、2023年(填空)、2024年(填空)考查］
考點精練
1. 【航天主題】在“天宮”課堂中，航天員王亞平與地面的同學們進行了天地對話。他們之間傳遞信息利用的是（ ）
A. 次聲波 B. 電磁波
C. 紅外線 D. 紫外線
B
2. 如圖1-19-4所示，將導線的一端與電池負極相連，用另一端與電池正極快速斷續(xù)接觸，可以聽到收音機發(fā)出“咯、咯”聲，表明收音機接收到了（ ）
A. 熱量 B. 聲波
C. 光能 D. 電磁波
D
3. （2021廣東）電磁波的頻率與波長的大致分布如圖1-19-5所示，下列說法正確的是（ ）
A. 紫外線屬于可見光
B. 紅外線的波長比可見光的短
C. X射線的頻率比無線電波的低
D. 可見光與γ射線在真空中的傳播速度相等
D
4. 【關聯(lián)整合】超聲波和電磁波都可以傳遞信息，下列關于它們的說法正確的是( )
A. 超聲波和電磁波都是由物體的振動產生的
B. 超聲波和電磁波都可以在真空中傳播
C. 電磁波在空氣中的傳播速度遠比超聲波在空氣中的傳播速度大
D. 聲吶和雷達都是利用了電磁波反射的原理
C
5. 【初高銜接】在一列波的傳播中，凸起的最高處為波峰，凹下的最低處為波谷。鄰近的兩個波峰（或波谷）的距離，叫做波長。圖1-19-6為繩上的一列橫波在某時刻的波形，若繩上P點振動的頻率為10 Hz，則此波（周期是指物體做往復運動或物理量做周而復始的變化時，重復一次所經歷的時間）（ ）
A. 波長是0.5 m，周期是10 s
B. 波長是0.5 m，周期是0.1 s
C. 波長是1 m，周期是0.1 s
D. 波長是1 m，周期是10 s
C
考點2 能量、能源和開發(fā)新能源［10年10考：2015年(選擇和填空)、2016年(選擇)、2017年(填空)、2018年(綜合)、2019年(綜合)、2020年(填空)、2021年(填空)、2022年(選擇)、2023年(填空)、2024年(填空)考查］
6. （2022廣東）關于能量和能源，下列說法正確的是（ ）
A. 煤、石油、天然氣都是可再生能源
B. 電能是一次能源
C. 水力發(fā)電是將水的機械能轉化為電能
D. 太陽釋放的能量是核裂變產生的
C
7. 【物理學與工程實踐】人類文明，一脈相傳。從古代的水磨，到今天的水電站，都是人類對水能的合理開發(fā)與利用。如圖1-19-7所示，圖甲是古代的水磨，流水沖擊水輪，水輪轉動，去汲水、碾谷、磨面；圖乙是水電站，流水沖擊水輪，帶動發(fā)電機發(fā)電。從能量轉化和轉移的角度來看，下列說法正確的是（ ）
A. 圖甲中，水磨工作過程中只有機械能的轉移，沒有機械能轉化為其他形式的能
B. 圖甲中，流水通過水輪后，在往下游流
動的過程中，水流的速度不變，機械能不變
C. 圖乙中，攔河大壩起到了提高水的重力
勢能的效果
D. 圖乙中，流水沖擊水輪，帶動發(fā)電機
發(fā)電，減少的水能全部轉化為電能
C
8. (2024廣東）在太陽內部，氫原子核在超高溫下發(fā)生__________（填“聚變”或“裂變”），釋放出巨大的核能。太陽能屬于______________（填“可再生”或“不可再生”）能源。請寫出太陽能的1個優(yōu)點：___________________。
聚變
可再生
清潔無污染
9. 【物理學與工程實踐】大亞灣核電站是我國第一座大型商用核電站，它獲取核能的方式如圖1-19-8__________（填“甲”或“乙”）所示。太陽核心每時每刻都在發(fā)生圖__________（填“甲”或“乙”）所示的爆炸。
乙
甲
10. 【物理學與社會發(fā)展】隨著手機充電技術的不斷發(fā)展，無線充電、太陽能充電等先進技術逐步走入我們的日常生活之中。圖1-19-9是一款手機無線充電實物圖，在給手機充電的過程中，電能轉化為__________能。人類是在能量的轉化或轉移的過程中利用能量的，而能量的轉化和轉移具有_________性，因此可利用的能源是有限的。
化學
方向
考點3 跨學科實踐讓家中的無線網絡更流暢
11. 【物理學與社會發(fā)展】無需Wi-Fi信號，點亮LED燈就能上網，復旦大學成功實現(xiàn)了這一國際前沿通信技術。在LED燈中安裝一個微芯片，便可讓其變成無線網絡發(fā)射器；點亮LED燈，燈光下的電腦通過一套特制的接收裝置接收光信號即可上網。
（1）點亮LED燈上網是通過__________（填“可見光”或“紅外線”）傳播信號的。
可見光
（2）已知無線電波的波長大于可見光的波長，在真空中無線電波的傳播速度__________（填“大于”“等于”或“小于”）可見光的傳播速度。
（3）與用Wi?Fi信號上網相比，由于可見光的波長很短，不能繞過障礙物，相當于沿__________傳播，信號不能穿墻而過，故網絡信息更加安全。
等于
直線
考點4 跨學科實踐新能源汽車發(fā)展前景和趨勢的研究
12. 【物理學與社會發(fā)展】汽車方便了人們的出行，從長遠趨勢看，氫能源是新能源汽車產業(yè)的重要發(fā)展路線之一。
（1）目前，多數汽車使用的燃料仍是汽油或柴油。汽油或柴油屬于______________（填“一次能源”或“二次能源”）。
（2）氫能源汽車在氫氣燃燒的過程中的能量轉化是________________________________。氫氣是一種高效的綠色能源，但至今沒能得到廣泛應用的主要原因是_______________（寫出一條即可）。
二次能源
化學能轉化成內能
開發(fā)成本高

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