人教版初中物理第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展備課素材

第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展方式一【情景導(dǎo)入】多媒體展示漫畫圖片：能源危機(jī)。師：同學(xué)們，我們知道能源并不是取之不盡、用之不竭的，有些能源會(huì)越用越少，直到最后消失。怎樣讓我們的社會(huì)能夠持續(xù)發(fā)展下去呢？這是一個(gè)世界性的問題，我們也來探究一下吧！方式二【情景導(dǎo)入】多媒體播放視頻：環(huán)境污染的危害。師：人們?cè)诶媚茉吹耐瑫r(shí)，也給環(huán)境帶來了污染，環(huán)境的惡化會(huì)給人類和其他動(dòng)植物的生存帶來嚴(yán)重的影響，合理利用能源，積極開發(fā)新能源，保護(hù)環(huán)境不受污染，這已成為當(dāng)今世界最重要的話題，今天我們也來探討這個(gè)話題。1.能源利用中的問題及相應(yīng)對(duì)策能源利用中的問題主要包括以下三個(gè)方面：（1）傳統(tǒng)能源（煤、石油、天然氣）隨著不斷開采會(huì)逐漸枯竭，也就是人們所說的“能源危機(jī)”；（2）能源利用中硫化物、碳氧化合物和粉塵的大量排放造成了對(duì)環(huán)境和生態(tài)的破壞；（3）能源利用的安全問題。煤、石油、天然氣都是不可再生能源，它們不可能在短期內(nèi)得到補(bǔ)充，要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代才能生成，所以隨著人類的開采利用，儲(chǔ)量會(huì)越來越少，直至枯竭。能源利用中，比如石油的加工、提取,火力發(fā)電等都會(huì)向空氣中排放大量的二氧化硫、二氧化碳等氣體，導(dǎo)致了酸雨、溫室效應(yīng)等，還有粉塵的排放，都使空氣受到污染，生態(tài)環(huán)境遭到破壞。一些大的突發(fā)事件會(huì)引起能源的短缺或能量供應(yīng)中斷，它們就屬于能源利用的安全問題。解決能源問題的相應(yīng)對(duì)策：一是提高能源利用率；二是依靠科學(xué)技術(shù)開發(fā)新能源。節(jié)能排減要形成全民意識(shí)，注重技術(shù)創(chuàng)新，提高能源利用效率，減少廢氣、廢物的排放；依靠科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，政府下大力度，支持新能源的開發(fā)和利用，特別是核能、太陽能、風(fēng)能等綠色新能源的研發(fā)和推廣，加強(qiáng)能源利用的防護(hù)措施，提高使用能源的安全性，做到可持續(xù)發(fā)展。2.各種新能源的開發(fā)與利用（1）核能的開發(fā)和利用核裂變和聚變能夠產(chǎn)生巨大的能量，只要做好技術(shù)保護(hù)，核能是沒有污染的?，F(xiàn)在核裂變發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成熟，許多國(guó)家紛紛建起了大型核電站，形成了核工業(yè)體系。我國(guó)核電工業(yè)發(fā)展迅速，核能發(fā)電已經(jīng)成為目前我國(guó)發(fā)電的主力軍之一。要從根本上解決能源的需求，還期待物理學(xué)在可控制熱核聚變研究中實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破，目前可控制熱核裂變還處在研究階段。（2）太陽能的開發(fā)和利用太陽能是儲(chǔ)量巨大的可再生能源，而且綠色環(huán)保，不會(huì)造成環(huán)境污染，太陽能的利用具有巨大的潛力。太能能目前主要的利用方式是太陽能電池以及各種各樣的太陽能集熱器。太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，各種集熱器是利用太能能來加熱的。太陽能的綜合利用正在進(jìn)入專家的藍(lán)圖設(shè)計(jì)并付諸實(shí)踐，像太陽能汽車、綠色環(huán)保型建筑等。（3）地?zé)崮艿拈_發(fā)和利用地?zé)豳Y源指地球陸地表面以下10km深度以內(nèi)、溫度為15~400℃的地?zé)崮芰?。目前世界各?guó)地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用，根據(jù)不同地?zé)犷愋筒捎貌煌难芯糠椒?，正因地制宜地展開，前景十分廣闊。（4）其他新能源的開發(fā)和利用風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和氫能等綠色能源目前也正加大力度開發(fā)和利用。汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，除了加劇石油危機(jī)，也給人類生存環(huán)境帶來越來越大的影響。氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的突破，可望從燃料和環(huán)境兩方面為人類帶來福音。目前氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)成本太高，還不能普遍推廣。［中考解讀］本節(jié)內(nèi)容中，能源的利用對(duì)環(huán)境的影響，以及能源的可持續(xù)發(fā)展是中考的熱點(diǎn)，如結(jié)合實(shí)例分析判斷是否符合“生態(tài)”“綠色”之類的問題；關(guān)于可再生能源與不可再生能源的分類也是中考的一個(gè)?？键c(diǎn)。中考中多以選擇題、填空題的形式進(jìn)行考查。［考點(diǎn)對(duì)接］1.可再生能源與不可再生能源例1［淮安中考］下列給出的四組能源中，均為可再生能源的一組是（）A.太陽能、水能、風(fēng)能B.天然氣、石油、氫能C.地?zé)崮堋⒑四?、煤炭D.潮汐能、核能、石油［答案］A［考點(diǎn)對(duì)接］2.能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性例2［揚(yáng)州中考］小明對(duì)《能源與可持續(xù)發(fā)展》這一章進(jìn)行了總結(jié)性反思，其中正確的是（）A.能量是守恒的，不會(huì)有能源危機(jī)B.能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性C.核電站不會(huì)產(chǎn)生任何污染D.太陽能只能轉(zhuǎn)化成電能和內(nèi)能［答案］B［考點(diǎn)對(duì)接］3.能源與可持續(xù)發(fā)展例3［萊蕪中考］“節(jié)能減排”是我們每個(gè)社會(huì)成員應(yīng)盡的責(zé)任和義務(wù)，我們要從生活中的點(diǎn)滴做起，為保護(hù)人類共同的家園——地球，作出一份努力。請(qǐng)你就如何做到“節(jié)能”或“減排”寫出兩點(diǎn)建議：(1)；(2)。［答案］多使用清潔能源，如風(fēng)能、水能、太陽能等鼓勵(lì)人們多乘坐公共交通工具養(yǎng)成良好的用水、用電習(xí)慣提高機(jī)械效率加強(qiáng)廢氣排放管理等(任選兩條即可)材料一——潮汐能潮汐能是由潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生的能源，它與天體引力有關(guān)，地球－月亮－太陽系統(tǒng)的吸引力和勢(shì)能是形成潮汐能的來源。發(fā)展像潮汐能這樣的新能源，可以間接使大氣中的CO2含量的增加速度減慢。潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現(xiàn)象，由于受月亮和太陽這兩個(gè)萬有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐作為一種自然現(xiàn)象，為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便，更值得指出的是，它還可以轉(zhuǎn)變成電能，給人帶來光明和動(dòng)力。潮汐能利用的主要方式是發(fā)電。潮汐發(fā)電的工作原理與常規(guī)水力發(fā)電的原理類似，它是利用潮水的漲、落產(chǎn)生的水位差所具有的勢(shì)能來發(fā)電。潮汐發(fā)電與常規(guī)水力發(fā)電的差別在于海水與河水不同，蓄積的海水落差不大，但海水流量較大，并且呈間歇性，從而要求潮汐發(fā)電的水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)要適合低水頭、大流量的特點(diǎn)。具體地說,就是在有條件的海灣或河口建筑堤壩、閘門和廠房，將海灣(或河口)與外海隔開圍成水庫，并在閘壩內(nèi)或發(fā)電站廠房?jī)?nèi)安裝水輪發(fā)電機(jī)組。海洋潮位周期性的漲落過程曲線類似于正弦波。材料二——未來的幾種新能源（1）海洋波浪能這是一種取之不盡、用之不竭的無污染、可再生能源。據(jù)推測(cè)，地球上海洋波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)9×104TW。近年來，在各國(guó)的新能源開發(fā)計(jì)劃中，波浪能的利用已占有一席之地。盡管波浪能發(fā)電成本較高，需要進(jìn)一步完善，但目前的進(jìn)展已表明了這種新能源潛在的商業(yè)價(jià)值。日本的一座海洋波浪能發(fā)電廠已運(yùn)行8年，電廠的發(fā)電成本雖高于其他發(fā)電方式，但對(duì)于邊遠(yuǎn)島嶼來說，可節(jié)省電力傳輸?shù)韧顿Y費(fèi)用。目前，美、英、印度等國(guó)家已建成了幾十座波浪能發(fā)電站，且均運(yùn)行良好。（2）可燃冰可燃冰是一種甲烷與水結(jié)合在一起的固體化合物，它的外型與冰相似，故稱“可燃冰”?？扇急诘蜏馗邏合鲁史€(wěn)定狀態(tài)，其熔化所釋放的可燃?xì)怏w相當(dāng)于原來固體化合物體積的100倍。據(jù)測(cè)算，可燃冰的蘊(yùn)藏量比地球上的煤、石油和天然氣的總和還多。可燃冰是水和天然氣在高壓、低溫條件下混合而成的一種固態(tài)物質(zhì)，具有使用方便、燃燒值高、清潔無污染等特點(diǎn)，是公認(rèn)的地球上尚未開發(fā)的最大新型能源。中國(guó)國(guó)土資源部總工程師張洪濤先生在2009年9月25日的新聞發(fā)布會(huì)上說：中國(guó)首次在陸域上發(fā)現(xiàn)可燃冰，使中國(guó)成為繼加拿大、美國(guó)之后在陸域上通過國(guó)家計(jì)劃鉆探發(fā)現(xiàn)可燃冰的第三個(gè)國(guó)家。粗略估算，遠(yuǎn)景資源量至少有350億噸油當(dāng)量。（3）煤層氣煤在形成過程中由于溫度及壓力增加，在產(chǎn)生變質(zhì)作用的同時(shí)也釋放出可燃性氣體。從泥炭到褐煤，每噸煤產(chǎn)生68m3煤層氣；從泥炭到煙煤，每噸煤產(chǎn)生130m3煤層氣；從泥炭到無煙煤，每噸煤產(chǎn)生400m3煤層氣?？茖W(xué)家估計(jì)，地球上的煤層氣可達(dá)2179億立方米。（4）微生物世界上有不少國(guó)家盛產(chǎn)甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物發(fā)酵，可制成酒精。酒精具有燃燒完全、效率高、無污染等特點(diǎn)，用其稀釋汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料豐富，成本低廉。據(jù)報(bào)道，巴謠已改裝“乙醇汽油”或酒精為燃料的汽車達(dá)幾十萬輛，從而減輕了大氣污染。此外，利用微生物可制取氫氣，可開辟能源的新途徑。（5）第四代核能源當(dāng)今，世界科學(xué)家已研制出利用正反物質(zhì)的核聚變制造出無任何污染的新型核能源。正反物質(zhì)的原子在相遇的瞬間，灰飛煙滅，此時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高當(dāng)量的沖擊波以及光輻射能。這種強(qiáng)大的光輻射能可轉(zhuǎn)化為熱能，如果能夠控制正反物質(zhì)的核反應(yīng)強(qiáng)度，將其作為人類的新型能源，那將是人類能源史上的一場(chǎng)偉大的能源革命。第3、4節(jié)1．現(xiàn)在夏天流行一種電扇帽，如圖所示，在陽光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能給炎熱的夏季帶來一絲涼意．該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是（）A．機(jī)械能→太陽能→電能B．太陽能→機(jī)械能→電能C．電能→太陽能→機(jī)械能D．太陽能→電能→機(jī)械能2．“世界面臨的每一個(gè)危險(xiǎn)都能追究到科學(xué)，拯救世界的每一種手段也都將來自科學(xué)．”也許在不遠(yuǎn)的將來我們能變害為寶，比如可以建立發(fā)電站將海嘯具有的轉(zhuǎn)化為為人類服務(wù)．（以上兩空均選填“核能”、“機(jī)械能”或“電能”）3．閱讀短文，回答問題：如圖所示，在長(zhǎng)沙湘江風(fēng)光帶等街道聳立著一排排嶄新的路燈，與眾不同的是，它頭頂小風(fēng)扇，肩扛太陽能電池板，風(fēng)扇在風(fēng)中不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，儼然一道亮麗的風(fēng)景，我們把它稱為“風(fēng)光互補(bǔ)燈”．這是長(zhǎng)沙市目前唯一不用消耗市電的綠色照明路燈，它不需要挖路面埋管鋪設(shè)輸電線路．無風(fēng)有光時(shí)，它通過太陽能電池板發(fā)電；有風(fēng)無光時(shí)，它通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電；二者皆備時(shí)同時(shí)發(fā)電，并可日夜蓄能．以一桿傳統(tǒng)的路燈和該新穎路燈對(duì)比，“風(fēng)光互補(bǔ)路燈”10年大約可以省電10768度，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4308kg，減少排放碳粉塵2929kg．問：（1）小風(fēng)扇的作用是什么？（2）太陽能電池板工作時(shí)將能轉(zhuǎn)化成能．（3）這種風(fēng)光互補(bǔ)路燈的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（答一點(diǎn)即可）【新聞再播】

9月25日，我國(guó)第一艘航空母艦已按計(jì)劃完成建造和試驗(yàn)試航工作，在中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司大連造船廠正式交付海軍．經(jīng)中央軍委批準(zhǔn)，我國(guó)第一艘航空母艦被命名為“中國(guó)人民解放軍海軍遼寧艦”，舷號(hào)為“16”．“遼寧艦”交接入列后將繼續(xù)開展相關(guān)科研試驗(yàn)和軍事訓(xùn)練等工作．我國(guó)海軍艦艇中，驅(qū)逐艦、護(hù)衛(wèi)艦以大中城市命名，核潛艇以“長(zhǎng)征”加序號(hào)命名，獵潛艇以縣命名，船塢登陸艦及坦克登陸艦以山命名，步兵登陸艦以河命名，補(bǔ)給艦以湖命名．此外還有遠(yuǎn)洋航海訓(xùn)練艦“鄭和”、國(guó)防動(dòng)員艦“世昌”以及海上應(yīng)急醫(yī)療保障平臺(tái)“和平方舟”艦．因此，航空母艦作為特大型水面艦艇，以省名來命名更顯氣勢(shì)．【拓展創(chuàng)新】關(guān)于如圖所示的核動(dòng)力航空母艦和直升飛機(jī)，小明、小聰、小英和小亮各提出了一條與物理知識(shí)有關(guān)的說法，其中正確的是（）A．航空母艦利用的核能