人教版九年级物理下册第二十二章能源与可持续发展课件全套.pptx

1、RJ 2020年春人教版物理 九年级下册,第二十二章 能源与可持续发展,第二十二章 能源与可持续发展 第1节 能源,人教版 物理 九年级 下册,2012年7月4日，三峡水电站32台机组全部投入工作。自2003年三峡工程正式开始发电，到2012年7月，三峡电站发电量累计达到5 648亿千瓦时，相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤，减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨。,1.了解什么是能源；了解人类利用能源的历程；知道一次能源和二次能源的概念，并能说出哪些能源属于一次能源，哪些能源属于二次能源。,2.了解21世纪人类消耗能源的趋势，知道解决能源问题的重要性和主要出路。,问题1：我们每天要吃饭

2、、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？ 煤、煤气、柴草、天然气,问题2：要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢？ 汽油、柴油、煤油等。,问题3：煤、煤气、柴草、天然气、汽油、煤油、柴油等它们在起什么作用？ 它们在以上工作中的作用就是提供能量。,像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等能够提供能量的物质资源，我们都把它们叫做能源。,钻木取火这项技术的出现，使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变。开启了人类以柴薪为主要能源的时代。,人类利用能源的历程,柴薪主要通过砍伐树木获得，大面积的砍伐树木会严重破坏地球的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。,蒸汽机的发

3、明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。,煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。,一次能源：可以从自然界直接获取的能源。 二次能源：由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源(必须消耗一次能源才能得到的能源)。,常见的一次能源：,煤、石油、天然气、风能、水能、地热能、太阳能、核能等。,常见的二次能源：,电能、汽油、柴油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等。,一次能源和二次能源,使用电能的优点是什么？,我们生活中的电

4、能是由发电机发出的。发电机将风能、水能、太阳能、地热能、核能等转化为电能，通过导线输送到千家万户，再转化成光能、内能、机械能等其他形式的能。,便于输送和转化。,电能是怎么来的？,如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93107 J/kg的标准煤来计算，1950年为26 亿吨，1987年为110 多亿吨，2003年接近140 亿吨，2007年达到160 亿吨。,化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一天。,而且在开采化石能源的过程中对环境的破坏也十分严重。所以开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围的重要课题。,20世纪40年代，科学家发明了可以控制

5、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。,核反应堆,水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水。,吸收了热量的水汽化变成蒸汽。,核能发电的原理,蒸汽推动发电机运转，将发电机的机械能转化为电能。,不造成空气污染,不排放CO2,消耗核能源少,发电成本低,产生放射性废料,排热量大,建厂成本大,核泄漏污染大,核能发电的利弊,核能发电的优点,核能发电的弊端,为防止化石燃料枯竭后出现能源危机，同学们就利用和开发能源的问题展开了热烈讨论，你认为错误的是（ ） A积极研究和寻找新能源 B减少工农业能源用量 C用超导体送电，减少输电过程中的能

6、量损失，提高输电 效率 D研究使煤充分燃烧以减少热量损失的措施,B,（2019铜仁）以下各种形式的能源，属于二次能源的是（ ） A水能 B风能 C太阳能 D电能,不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。,D,1. 下列能源中，不属于一次能源的是 （ ） A电能 B风能 C核能 D水能,2. 下列能源中，属于化石能源的是 （ ）,A柴草 B树木 C石油 D地热能,A,C,基础巩固题,3. 下列关于能源的说法，正确的是（ ） A风能是不可再生能源 B太阳能、水能是二次能源 C人类已建成的核电站是利用核聚变发电的 D化石能源的大量使用造成了酸雨、雾霾等环境问题,D,基础

7、巩固题,以下列出了各种形式的能源：柴薪、煤、石油、天然气、风能、水能、电能、太阳能、地热能。在这些能源中哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？请填在以下表格中。,地热能,电能,柴薪,太阳能,水能,风能,天然气,石油,煤,煤,天然气,石油,能力提升题,1人们在生产和生活中利用能源提供能量。 2人类历史上利用的能源逐步从太阳、柴薪等转变成煤、石油、天然气等化石能源。,第二十二章 能源与可持续发展 第2节 核能,人教版 物理 九年级 下册,我国第一颗原子弹爆炸时的情景,我国第一颗氢弹爆炸时的情景,氢弹和原子弹能量来源于哪里？它们的原理相同吗？,1.了解核能、裂变、聚变，知道核能的优点和可能

8、带来的环境问题。,2.初步认识科学及相关技术对于人类生活的影响有两面性。,原子核（正）,核外电子（负）,质子（正）,中子（不带电）,质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。,质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。,核 能,裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程。,1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。 1kg铀全部裂变，释放的能量超过2 000t煤完全燃烧时释放的能量。,用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。 外界中子停止轰击，裂变

9、也就停止了。 怎样才能让裂变继续下去呢？,发生裂变的条件,当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核，使它们也发生裂变。由此，链式裂变就是铀核持续裂变的现象。,链式反应,核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。,核能内能机械能电能,核能的和平利用核电站,1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。,链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。,在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器原子弹爆炸了。,原子弹,1. 为缓解电力紧张的状况，我

10、省正在加快核电站的相关建设，下列说法正确的是（ ） A核电站将核能最终转化为电能 B核反应堆中发生的是不可控制的核裂变 C核能发电使用的燃料是天然气 D核电站利用的核能属于可再生能源,A,氦核,中子,氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，也会释放大量核能。这一过程就是聚变，也称为热核反应。,能量,聚变,氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。,可控聚变尚未实现，海水中蕴藏着丰富的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，将有望彻底解决人类能源问题。,核燃料的安全循环使用和处理,核电站的核废料具有放射性，对环境会造成相当大的危

11、害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。,第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。,核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核安全。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。,第二道屏障是壁厚为175毫米钢板制成的反应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。,第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳也能抵御外部破坏。,核废料处理,2. 下列关于原子核聚变的说法不正确的是（ ） A任何两个原子核都可以发生聚变 B原

12、子核必须在超高温下才能发生聚变 C大量的氢原子核聚变时释放出惊人的能量 D目前人类还不能有效地控制原子核聚变,A,（2019内江）关于核聚变，下列说法正确的是（ ） A原子核必须在超高温下才能发生聚变 B任何两个原子核都可以发生聚变 C原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变 D目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电,自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素氘与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变,核裂变,核裂变,A,1.核能是_发生变化的过程中释放出的能量，它又叫_能。获得核能的两条途径是_和_。 2.核电站是利用_的能量来发电的。核电站的核心是_，它的优点是只需消耗很少_，就可以产生大量的

13、_能。,轻核聚变,原子,原子核内部结构,重核裂变,原子核裂变的链式反应所产生,燃料,核反应堆,电,基础巩固题,3. 下列关于核能说法正确的是（ ） A核反应堆中发生的链式反应是不可控制的 B核电站产生的核废料仍具有放射性，一般深埋在 人烟稀少的地方 C核反应堆可将核能直接转化成电能 D我国已建成可控核聚变反应堆,B,基础巩固题,4.下图是核电站工作的流程图。关于流程图中各装置的能量转化，下列说法错误的是（ ）,A核反应堆将核能转化为内能 B蒸汽轮机将机械能转化为内能 C发电机将机械能转化为电能 D各种用电器将电能转化为其他形式的能,B,基础巩固题,阅读材料，回答问题。 在常规化石能源非常紧缺的

14、今天，核能受到越来越高的重视。如今美国电力的21%是来自核电站。核材料在原子反应堆中发生核反应产生大量的热能，冷却剂将这些热能带到热交换器将水变成水蒸气，水蒸气推动蒸汽轮机，蒸汽轮机带动发电机发电，最终实现了核能到电能的转换。 请在下面的空格中填上适当的内容： （1）发电机发电时是让线圈在_中旋转而产生电流，这种现象在物理学中称之为_现象。 （2）核电站所需的核能是利用原子核_（选填“裂变”或“聚变”）所产生的。 （3）核电站的核废料具有_性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。在开发新能源时，如何保护环境是人类面临的一大课题。,磁场,电磁感应,裂变,放射,能力提

15、升题,核能,裂变,聚变,原子弹,核反应堆,氢弹,第二十二章 能源与可持续发展 第3节 太阳能,人教版 物理 九年级 下册,动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5亿千米远的太阳上，获取所需的能源？,1.初步认识太阳的结构；知道太阳能的由来及其特点；知道太阳是人类能源的宝库。,2.了解利用太阳能的方式及其进展。,在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。,太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，

16、质量是地球的33万倍，核心温度高达1 500万摄氏度。,太阳表面温度约6 000 ，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。,太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。,太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。,太阳能是地球上最基本的能源。,无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形式。矿物燃料蕴藏的能量，也是来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能。,今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。,远古时期的植物通过光合

17、作用将太阳能转化为生物体内的化学能。 经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。,化石能源的形成,用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能转化为内能。,光热转化,太阳能电池可以将太阳能转变为电能；在航空、航天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。,光电转化,热水,冷水,水箱,集热器,太阳光,集热器的原理,集热塔加热水，通过水蒸气推动汽轮机发电。,太阳能热发电站,定日镜追着太阳转，反射阳光。,太阳能技术的优缺点,能源易获取,不排放CO2,能源量大,可持续性强,能源分散,受自然条件限制,转化效率低,成本较高,太阳能技术的优点,太阳能

18、技术的缺点,1.（2019威海）下列关于太阳能的说法，错误的是（ ） A太阳能是一次能源 B太阳能是由核聚变产生的 C当前我国能源消费以直接利用太阳能为主 D太阳能清洁，无污染,C,2.（2019云南）2019年4月30日，云南省政府新闻办发布消息，我省33个贫困县（市、区）达到脱贫标准，退出了贫困序列。脱贫过程中许多村镇安装了“肩扛太阳能电池板，头顶小风扇”的新能源路灯。下列说法正确的是（ ） A小风扇的作用是为太阳能电池板散热 B太阳能电池板把太阳能转化成了小风扇的机械能 C这种新能源路灯是集太阳能发电和风力发电 为一体的发电用电设备 D太阳能电池板可以把接收到的太阳能全部转 化为电能,小

19、风扇的本质是风力发电机,将太阳能直接转化为电能,C,3.（2018本溪）习近平总书记提出：“绿水青山就是金山银山”，倡导保护环境。下图是一款太阳能电动车。其中的硅光电池板主要是利用_（填“半导体”或“超导”）材料制成,光伏发电是将_转化为电能；电动车运动过程中，太阳能主要 转化为车的_能。,半导体,机械,太阳能,1.十九大报告中提出：“绿水青山就是金山银山”，倡导保护环境。光伏发电站实现了将_转化为电能，这种绿色能源具有_的优点。,太阳能,清洁无污染,2.太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生_（选填“裂变”或“聚变”），释放出巨大的核能。,聚变,基础巩固题,3

20、. 科学家设想利用道路来收集太阳能进行发电，供电动汽车和路灯使用。方法是在路基上先铺设覆盖有太阳能电池的水泥板，再在太阳能电池上覆盖透明的玻璃作为路面，这个设想要能实际使用，对玻璃的选择，下列哪一项不是主要需考虑的（ ） A玻璃颜色 B玻璃强度 C玻璃的隔音效果 D玻璃表面粗糙程度,C,基础巩固题,基础巩固题,近年来，宜昌市着力打造生态能源示范村，新增 太阳能热水器4 000多台。某太阳能热水器接收太阳能 的有效面积为3m2，假设某天有效光照时间为6h，每平方米太阳的平均辐射功率为2.4106J/h，将热水器内初温为15的水温度升高到70。（太阳能热水器的工作效率为50%） （1）人们利用太阳

21、能，除了转化为内能之外，还有“光电转换”，即利用_将太阳能转化为电能；还有“光化转换”，即通过_将太阳能转化为化学能。 （2）家用燃气热水器的工作效率为60%，把相同质量的水从15加热到70， 使用太阳能热水器可节约多少千克液化石油气？（液化石油气的热值为4107J/kg）,太阳能电池（光伏电池）,光合作用（植物）,能力提升题,解：（2）太阳能热水器接收太阳能： W太=2.4106J/（hm2）6h3m2=4.32107J 太阳能热水器的工作效率为50%，水吸收的热量： Q吸=1W太=50%4.32107J=2.16107J 这些热量由液化石油气完全燃烧获得，则石油气燃烧放出的热量： 需要燃烧

22、液化石油气的质量： 所以，使用太阳能热水器可节约0.9kg液化石油气。,太阳能,来 源,人类能源的宝库,利 用,氢原子核的聚变,化石能源、风能、水能等来源于太阳能,光热转化,光电转化,第二十二章 能源与可持续发展 第4节 能源与可持续发展,人教版 物理 九年级 下册,等到那一天，我们人类又会用什么？,化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于它们属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一天。,1.认识能量转移和能量转化的方向性，提高节能意识。,2.通过了解能源消耗对环境的影响，认识科技对人类社会发展的负面影响，提高环保意识，并在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所贡献。,我们从石油中提炼出

23、汽油，内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。,这些机械能、内能能否再转化回可以被利用的能源？,火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。,用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量能否再变回能源？,电能,在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，反之则不能。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。,电冰箱制冷就要消耗电能。,汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。,能量的转移和转化具有方向性， 有些能量可以利用，有些则不能。 我们所能利用的能源是有限的

24、， 所以需要节约能源。,1. 汽车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为_。 内能散失到空气中，此过程能量的总和_（选填“增大” “不变”或“缩小”）；散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车，这是因为能量的转移和转化具有_性。,内能,不变,方向,2. 如图所示，玻璃杯里水的内能自发集中到水的上层，使得上层水沸腾，下层水结冰； 此假想的能量转移过程_ （选填“违反”或“不违反”）能量 守恒定律，却因能量的转化和转移是_，所以不可能发生。,不违反,有方向性的,化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用，从而造成了热污染。汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。,燃料燃烧产生的

25、大量二氧化碳，加剧了地球的温室效应。,燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质。产生的酸性气体最终会形成酸雨，可致水、土壤酸化，对植物、建筑物、金属构件造成危害。,自2012年6月1日起，北京的机动车燃油进行了升级，升级后的燃油更加环保，可以改善大气质量。,提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。,可再生能源：太阳能、风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到 。,不可再生能源：化石能源、核能等能源会越用越少。,绿色能源：在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源。,发展新的理想能源,满足条件： 1. 必须足够丰富，可以保证长期使用； 2. 必须足够便宜

26、，可以保证多数人用得起； 3. 相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用； 4. 必须足够安全、清洁，可以保证不会产生严重的后果。,未来理想新能源,1.（2018玉林）保护环境，人人有责。如图所示，下面哪种现象更有利于对环境的保护 （ ）,A汽车排放尾气 B养殖场排放污水,C工厂释放烟雾 D使用太阳能路灯,D,2.（2019巴中）下列关于能源说法正确的是（ ） A太阳能是清洁能源 B核能是可再生能源 C煤是新型能源 D电能是一次能源,A,3.（2019齐齐哈尔）“北国好风光，尽在黑龙江”，建设人与自然和谐共存的美丽家园，打响蓝天保卫战，能源问题已成焦点，全球能源将发生巨大变革。下列关于能源问题说

27、法正确的是（ ） A天然气燃烧产生的二氧化碳，不会加剧地球温室效应 B煤是不可再生的化石能源，它在能源领域重要性有所降低 C地下石油资源取之不尽用之不竭，可无限开采 D核电站可完全替代火电站，因为核能是可再生能源,B,1. 下列事例中，能表示能量转移或转化具有“方向性”的事例是 （ ） A电能可以转化为机械能，机械能也可以转化为电能 B机械能可以转化为内能，内能也可以转化为机械能 C动能可以和重力势能相互转化 D热量自发从高温向低温物体传递，却不能自发从低温向高温 物体传递,D,基础巩固题,2. 下列关于能源的说法，正确的是 （ ） A风能是不可再生能源 B太阳能、水能是二次能源 C人类已建成

28、的核电站是利用核聚变发电的 D化石能源的大量使用造成了酸雨、雾霾等环境问题,D,基础巩固题,3. 关于能源的利用，下列说法不正确的是（ ） A自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B一座城市的能量耗散使其环境温度略高于周围农村的 环境温度 C煤炭和石油产品燃烧会造成空气污染和温室效应 D能量耗散表明能源的利用是有条件的，也是有代价的,A,基础巩固题,4. 保护环境功在当代，利在千秋。你认为下列措施切实可行的是 （ ） 用植物茎秆作为燃料代替化石燃料燃烧 合理使用化肥、农药 发展新能源汽车 使用风力、水力发电代替火力发电 控制生活污水和工业废水的排放。 A B C D,A,基础巩固题,（1）伽利略认为，如果图示中的斜面是光滑的，那么当小球从左侧某一高度向下运动时，无论右侧斜面坡度如何，小球都会沿斜面上升到相同的高度，这是因为小球在这 一运动过程中，能的总量是_的。 （2）众所周知，内能会从温度高的物体转移到温度低的物体，但不可能自动地从温度低的物体转移到温度高的物体；由于摩擦总会有一些机械能转化为内能散失到空气中，但散失到空气中的内能却不可能自动地再转化为机械能，这是因为能量的转化或转移具有_。,守恒,方向性,能力提升题,能源与可持续发展,能量转移和转化具有方向性,能源消耗对环境的影响,能源与可持续发展,两类能源,未来理想能源,可再生资源,不可再生资源,