九年級(jí)北師大版粒子和宇宙能源危機(jī)與希望（柴文平）PPT

第十六章粒子和宇宙

一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

1、能量的形式：

自然界中的物質(zhì)存在著不同的運(yùn)動(dòng)形式，不同的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)應(yīng)著不同的能量。運(yùn)動(dòng)的物體具有

；被舉高的物體具有

；發(fā)生彈性形變的物體具有

；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有

。動(dòng)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能內(nèi)能

高空飛行的飛機(jī)騰空而上的火箭飛船的太陽(yáng)能電池板

風(fēng)力發(fā)電廠水力發(fā)電站核電站觀察下圖所示的各種情景，請(qǐng)你說(shuō)明：它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)能量的轉(zhuǎn)化情況？不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？2、能量的轉(zhuǎn)化

大量事實(shí)表明：

不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化3、能量守恒定律

【問(wèn)題1】

人們?yōu)榱藵M(mǎn)足生產(chǎn)對(duì)動(dòng)力日益增多的需要，幻想制造一種機(jī)器，它不需要任何動(dòng)力和燃料，卻能不斷地對(duì)外做功，這種機(jī)器稱(chēng)為“第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)”。

你認(rèn)為這樣的永動(dòng)機(jī)可以制造成功嗎？【問(wèn)題2】

在自然界，有許多現(xiàn)象的自然發(fā)生、發(fā)展都有方向性。例如“水往低處流”。

你認(rèn)為能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是否也具有方向性呢？能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，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。【說(shuō)明】1.能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然規(guī)律之一。任何形式的能量之間都可以轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化過(guò)程并不減少它們的總量。2.自發(fā)的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是有一定方向性的，即自然進(jìn)行的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是不可逆的?？偨Y(jié)：

凡是能提供能量的物質(zhì)資源都可以叫作能源。

同學(xué)們知道生活中有哪些可以稱(chēng)為能源呢?什么是能源呢？二、能量與能源人類(lèi)利用能源的歷史四個(gè)時(shí)期1、能源以是否能直接使用來(lái)劃分：一次能源：可以直接從自然界取來(lái)使用的能源。如煤炭、石油、天然氣

二次能源：經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)換而來(lái)的能源。如電能、汽油、酒精

（二次能源的“驕子”——電能）2、能源以是否能循環(huán)再生來(lái)劃分：不可再生能源：可再生能源：二、能源的分類(lèi)一旦被消耗，是不能再增加的能源。如煤炭、石油、天然氣，由古代生物在長(zhǎng)期地質(zhì)變遷中形成的。不會(huì)隨開(kāi)發(fā)利用而日益減少的能源。如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能，這類(lèi)能源可以在自然界里源源不斷地得到。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以下我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)圖反映了什么問(wèn)題？目前，我國(guó)的能源消耗中不可再生能源的比例也很大，且以煤炭為主，結(jié)構(gòu)不是很合理。以下兩幅圖說(shuō)明了什么？我國(guó)和世界的煤能源消耗世界的液化天然氣（LNG）能源消耗

國(guó)際能源機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)，地球上的石油、天然氣、煤供人類(lèi)開(kāi)采的年限，分別只有40年、50年和240年?，F(xiàn)在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源，其中石油約占40%，煤約占35%，天然氣約占20%。三、能源危機(jī)的存在物質(zhì)與能量

1、核裂變：

物理學(xué)家用中子轟擊鈾，使鈾這種原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，這種原子核反應(yīng)叫作核裂變。舉例：中子轟擊鈾235產(chǎn)生核能鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：如果產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊其他鈾核，就會(huì)導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變。原子彈―根據(jù)核裂變的原理制成。屬于不可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果！

2、核聚變：

把輕核聚合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)稱(chēng)為核聚變。舉例：氘核和氚核在超高溫下聚合成氦核，同時(shí)放出大量能量。由于聚變反應(yīng)需要在很高的溫度下才可發(fā)生，所以也叫熱核反應(yīng)。氫彈―根據(jù)核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。設(shè)疑：核能這么巨大，難道只能用于戰(zhàn)爭(zhēng)嗎？如何才能有效地控制核能的釋放？核電站

—利用原子核裂變時(shí)產(chǎn)生的大量熱量，使水變成蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。大亞灣核電站秦山核電站核電站在工作時(shí)

能的轉(zhuǎn)化：核能電能→內(nèi)能機(jī)械能→→核電站的特點(diǎn)：

(1)消耗的燃料最少。與同功率的火電廠相比較，一座100萬(wàn)千瓦的火力發(fā)電廠每年約耗用300萬(wàn)噸煤，一座100萬(wàn)千瓦的核電站僅耗用30噸濃縮鈾，而且可以再生使用。

(2)發(fā)電成本低。根據(jù)國(guó)外的報(bào)道，核電站的建廠投資比燃煤電廠高20％—50％，但是經(jīng)濟(jì)效益明顯，發(fā)電成本低于火電廠。

(3)運(yùn)行可靠，利于環(huán)境保護(hù)。核電站不排放二氧化硫、二氧化碳及二氧化氮等有害的污染物，不產(chǎn)生煤灰。核燃料的安全屏障以及嚴(yán)格的監(jiān)督和控制，保證不會(huì)發(fā)生核泄漏。

想一想：面對(duì)能源危機(jī)，我們中學(xué)生應(yīng)該怎么做？可能會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)，我們中學(xué)生應(yīng)做到：1、從節(jié)約能源做起。2、現(xiàn)在努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，將來(lái)發(fā)展科學(xué)技術(shù)水平，提高能源的利用率，開(kāi)發(fā)新能源?？茖W(xué)與人類(lèi)一、選擇題1．下列能源屬于二次能源的是()A.石油B.核能C.天然氣D.電能2.以下能源中屬于可再生能源的是()A.風(fēng)能B.石油C.天然氣D.煤3.開(kāi)發(fā)新能源是本世紀(jì)人類(lèi)關(guān)注的熱點(diǎn)之一，除了開(kāi)發(fā)新能源，我們還應(yīng)該從節(jié)約身邊的能源做起，下圖中符合節(jié)約能源且安全的做法是()4．出行是人們工作、生活中不可缺少的環(huán)節(jié)，出行的工具多種多樣，使用的能源也不盡相同。自行車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)和燃油汽車(chē)所消耗的能源類(lèi)型分別是（）①生物能②核能③電能④太陽(yáng)能⑤化學(xué)能Ａ．①③⑤Ｂ．①④⑤Ｃ．①②③Ｄ．①③④隨堂練習(xí)DABA二、填空題1．凡是能提供

的物質(zhì)資源，都可以叫做能源。2．煤、石油、天然氣，是千百萬(wàn)年前埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的，一旦被消耗，是不能再生的，所以稱(chēng)為

能源。

3．我們使用的能源按能否直接從自然界獲得可分為

能源和

能源；按能否在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，可分為

能源和

能源。4．我國(guó)將于2006年１月１日開(kāi)始實(shí)施《可再生能源法》．這部法律不僅向人們顯示了可再生能源對(duì)于未來(lái)社會(huì)生活的重大意義，同時(shí)，也為可再生能源未來(lái)的發(fā)展指出了更明確的方向．（1）目前我國(guó)常用的能源有煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、水能、核燃料、太陽(yáng)能等，其中屬于可再生能源的是______________________________________________．（2）與不可再生能源相比，可再生能源的主要優(yōu)點(diǎn)是：(只要求寫(xiě)出1條)________________________________________________________________．能量

不可再生

一次

二次

不可再生

可再生

風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能

可以從自然界源源不斷地獲得（可再生）；清潔（無(wú)污染）等

5．如圖是1995年與2001年世界能源消耗情況。由圖19-1-2可知，世界能源的消耗呈

趨勢(shì)（填“增長(zhǎng)”或“減少”）。

圖19-1-2增長(zhǎng)

[課后反饋檢測(cè)]

1.下列能源中不屬于新能源的是()A.水能B.核能C.潮汐能D.太陽(yáng)能

2.下列能源中與太陽(yáng)能無(wú)關(guān)的是（）

A.水能和風(fēng)能B.煤和石油C.潮汐能D.干木柴

3.氫彈是利用

核的

制成的；原子彈是選用

核的

制成的，氫彈是一種比原子彈威力更為巨大的核武器

4.節(jié)約能源的重要意義是（）

A.可提高經(jīng)濟(jì)效益，降低成本B.能緩解能源緊張局面

C.可提高能源利用率D.可減少對(duì)化石燃料的開(kāi)采AA輕聚變重C裂變5、在各種形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（）A.機(jī)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(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C6、冰塊沿地面滑動(dòng)，往往會(huì)逐漸融化，在這一過(guò)程中是

能轉(zhuǎn)化為

能,但能量的總量_______。機(jī)械內(nèi)不變①摩擦生熱（

→

）②氣體膨脹做功（→

）③電燈發(fā)光（→

）

④電飯鍋?zhàn)鲲垼ā?/p>

）

⑤煤炭燃燒（→

）⑥用洗衣機(jī)甩干衣服（→

）

⑦手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電

（→

）7、分析下列各現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化機(jī)械能內(nèi)能

內(nèi)能機(jī)械能

電能光能+內(nèi)能

電能

內(nèi)能

內(nèi)能化學(xué)能

電能機(jī)械能機(jī)械能

電能

8.一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)能源消耗急劇增長(zhǎng)，能源是否取之不盡，用之不竭嗎？請(qǐng)你設(shè)想一下再過(guò)500年，人類(lèi)能源的利用情景，寫(xiě)出兩個(gè)場(chǎng)景。再見(jiàn)一、四次能源革命柴薪時(shí)期煤炭時(shí)期石油時(shí)期第一次第二次第三次以柴薪為能源以煤為能源以石油為能源一萬(wàn)年二百年幾十年第四次多元化時(shí)期以鈾等為能源現(xiàn)在人類(lèi)從鉆木取火學(xué)會(huì)了利用柴薪為主要能源蒸汽火車(chē)蒸汽輪船18世紀(jì)末，蒸汽機(jī)的發(fā)明引起了資本主義國(guó)家的工業(yè)革命，煤炭成為了這場(chǎng)工業(yè)革命的動(dòng)力基礎(chǔ)，工廠、船舶、火車(chē)等都離不開(kāi)它。耗油的交通工具中國(guó)最大的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)太陽(yáng)能熱水器日本大阪核電站氫能汽車(chē)