【人教版】初中九年級(jí)物理第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展課件

能源第二十二章第１節(jié)

2012年7月4日，三峽水電站32臺(tái)機(jī)組全部投入工作。自2003年三峽工程正式開始發(fā)電，到2012年7月之間，三峽電站發(fā)電量累計(jì)達(dá)到5648億千瓦時(shí)，相當(dāng)于從滾滾長(zhǎng)江中撈起了近2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減排二氧化碳4億噸、二氧化硫500多萬(wàn)噸。三峽水電站是如何發(fā)電的呢？電能只是人類生活、生產(chǎn)活動(dòng)中廣為使用的能量的一種。人類的生活、生產(chǎn)活動(dòng)，無(wú)法離開能量的使用。提高上游水位增加水的勢(shì)能高水位的水快速向下流推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)在水輪機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)發(fā)電三峽水電站的發(fā)電原理

能夠提供熱、光、機(jī)械能和電能等各種形式的能量來(lái)源就叫能源。金屬的冶煉、機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)、汽車和火車等交通工具的行駛需要能量，生活中燒飯、取暖、照明等也需要能量。生產(chǎn)和生活中利用的這些能量，是通過不同的能源提供的。各種能源的廣泛利用，極大地促進(jìn)了人類文明的發(fā)展。

一、能源概念地球上的能源是否是無(wú)盡的呢？我們的生活中都用到哪些能源呢？

鉆木取火這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，使人類實(shí)現(xiàn)了從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變。開啟了人類以柴薪為主要能源的時(shí)代。

柴薪主要通過砍伐森林獲得，大面積的砍伐森林嚴(yán)重破壞地球的生態(tài)平衡。同時(shí)由于燃燒柴薪獲取能量的效率較低，人類仍需要開發(fā)其他的能源。二、人類利用能源的歷程蒸汽機(jī)的發(fā)明令人類成功地將燃燒獲取的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。實(shí)現(xiàn)了以機(jī)械動(dòng)力大規(guī)模代替人力和畜力的新時(shí)代，人類的主要能源從柴薪轉(zhuǎn)向熱值更高的煤。煤、石油、天然氣是千百萬(wàn)年前埋在地下的動(dòng)、植物經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代形成的，所以稱為化石能源。這三種能源是當(dāng)今世界一次能源的三大支柱。

1．能直接從自然界獲取的能源稱為一次能源煤石油風(fēng)能地?zé)崮芩苋?、能源的類?/p>

2．由一次能源經(jīng)過加工得到的能源稱為二次能源汽油、柴油風(fēng)力發(fā)電水力發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電地?zé)岚l(fā)電電能的利用一次能源二次能源天然氣化石能源煤石油核能電能汽油風(fēng)能太陽(yáng)能水能地?zé)崮懿裼湍茉捶诸惾绻讶澜绲哪茉聪牧空酆铣蔁嶂禐?.93×107J/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤來(lái)計(jì)算，1950年為26億噸，1987年為110多億噸，2003年接近140億噸，2007年達(dá)到160億噸。四、21世紀(jì)的能源趨勢(shì)

化石能源是現(xiàn)代人類文明所需的主要能源。由于其屬于不可再生的資源，所以總有使用殆盡的一天。而且在開采化石能源的過程中因意外而對(duì)環(huán)境的破壞也十分嚴(yán)重。所以開發(fā)新能源、更好地利用已知能源是全球范圍的重要課題。

20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以控制核能釋放的裝置——核反應(yīng)堆，拉開了以核能為代表的新能源利用的序幕。核反應(yīng)堆外圍包裹著厚厚的混凝土罩以吸收輻射水在核反應(yīng)堆中心循環(huán)流動(dòng)，吸收在核反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量，并將這部分內(nèi)能傳遞給蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水吸收了熱量的水汽化變成蒸汽蒸汽推動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將蒸汽的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能核能發(fā)電的原理二次能源電能不造成空氣污染不排放CO2消耗核能源少發(fā)電成本低產(chǎn)生放射性廢料排熱量大建廠成本大核泄漏污染大核能發(fā)電的利弊

1．人們的生產(chǎn)和生活中利用能源提供能

量。

2．人類歷史上利用的能源逐步從太陽(yáng)、柴薪等轉(zhuǎn)變成煤、石油、天然氣等化石能源。課堂小結(jié)核能第二十二章第２節(jié)1．原子結(jié)構(gòu)H2O分子以水分子為例：它由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成。一、核能H原子由原子核和核外電子組成。（1）氫原子由原子核和一個(gè)核外電子組成。原子核有一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷。二者電荷量相同。O（2）

氧原子由原子核和八個(gè)核外電子組成。原子核有八個(gè)質(zhì)子和八個(gè)中子，由于中子不帶電，所以正負(fù)電荷量仍然相同。質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。2．核能質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生了裂變。1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過2000t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？1．發(fā)生裂變的條件二、裂變那么，地球上的能源是否是無(wú)盡的呢？

將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。想想議議核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。

1942年，人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。目前，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站，核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5。3．核電站利用核能發(fā)電鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變。釋放出極大的能量。在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來(lái)，也會(huì)釋放出巨大的核能。氘氚氦核中子氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變。三、聚變能量聚變氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量?？煽鼐圩兩形磳?shí)

現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐

富的氘核，科學(xué)家預(yù)

言，通過可控聚變來(lái)

利用核能，將有望徹

底解決人類能源問題。核能裂變聚變?cè)訌椇朔磻?yīng)堆氫彈課堂小結(jié)太陽(yáng)能第二十二章第３節(jié)動(dòng)植物的生長(zhǎng)，人類的活動(dòng)都無(wú)法離開太陽(yáng)。這個(gè)發(fā)光發(fā)熱的大火球已經(jīng)存在了50億年之久。你是否了解太陽(yáng)？人類是否能夠從距離地球1.5億千米遠(yuǎn)處的太陽(yáng)上，獲取所需的能源？太陽(yáng)距地球1.5億千米，直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬(wàn)倍，質(zhì)量是地球的33萬(wàn)倍，核心溫度高達(dá)1500萬(wàn)攝氏度。

一、太陽(yáng)——巨大的核能火爐

在太陽(yáng)內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放

出巨大的核能。太陽(yáng)核心每時(shí)每刻都在發(fā)生氫彈爆炸，

太陽(yáng)就像一個(gè)巨大的“核能火爐”。

太陽(yáng)表面溫度約6000℃，太陽(yáng)至今已經(jīng)穩(wěn)定地

“燃燒”了近50億年，而且還能繼續(xù)“燃燒”50億年。

太陽(yáng)向外輻射的能量中，只有約二十億分之一

傳遞到地球。二、太陽(yáng)是人類能源的寶庫(kù)

太陽(yáng)光已經(jīng)照耀我們的地球近50億年，地球在這近50億年中積累的太陽(yáng)能是我們今天所用大部分能量的源泉。人類的日常生活，也無(wú)法離開陽(yáng)光。今天我們開采化石燃料，實(shí)際上是在開采上億年前地球接收的太陽(yáng)能。

遠(yuǎn)古時(shí)期的植物通過光合作用將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物體內(nèi)的化學(xué)能。經(jīng)過地殼的不斷運(yùn)動(dòng)，死后的動(dòng)植物軀體埋在地下和海底。經(jīng)過幾百萬(wàn)年的復(fù)雜變化，變成了煤、石油、天然氣?；茉吹男纬芍苯永锰?yáng)能的方式主要有兩種。太陽(yáng)能內(nèi)能用集熱器收集陽(yáng)光中的能量來(lái)加熱水等物質(zhì)。實(shí)現(xiàn)了把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。1．光熱轉(zhuǎn)化三、太陽(yáng)能的利用熱水冷水水箱集熱器太陽(yáng)光集熱器的原理太陽(yáng)能電能

太陽(yáng)能電池可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；在航空、航天、交通、通信等領(lǐng)域中有較為廣泛的應(yīng)用。2．光電轉(zhuǎn)化三、太陽(yáng)能的利用太陽(yáng)能熱發(fā)電電站

集熱塔加熱水，通過水蒸氣推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電定日鏡

追著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，反射陽(yáng)光

2010年，上海世博會(huì)中國(guó)館采用了大量先進(jìn)的太陽(yáng)能科技，整座世博園的太陽(yáng)能發(fā)電裝置每年預(yù)計(jì)節(jié)電約420萬(wàn)千瓦時(shí)，減排二氧化碳約4100噸。右圖為世界上最大的太陽(yáng)能發(fā)電廠之一的帕賽爾工廠。坐落在美國(guó)加州的賽爾帕工廠有52000塊電池板，覆蓋面積約為36萬(wàn)平方米

，這些電池板能容納將近四百萬(wàn)