教科版初三物理第22講：物理學(xué)的發(fā)展與能源技術(shù)(學(xué)生版)

物理學(xué)的發(fā)展與能源技術(shù)____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________能的轉(zhuǎn)化和守恒能源的分類及新能源核能的分類和應(yīng)用能源與可持續(xù)發(fā)展一、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律多種形式的能：機(jī)械能、電能、光能、聲能、磁能、化學(xué)能、核能、生物能等。能量的轉(zhuǎn)移：能量，從一個物體給另一個物體的過程。能量的轉(zhuǎn)化：能量從的過程。能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的區(qū)別：能量轉(zhuǎn)移時，其形式?jīng)]有變，而在轉(zhuǎn)化是，能量的形式發(fā)生了變化。能量轉(zhuǎn)移的方向性：能量在轉(zhuǎn)移中存在一定的，如熱量總是從高溫物體傳到低溫物體，或者從同一物體的高溫部分傳到低溫部分，而非相反。能量守恒定律：能量既不會，也不會，它只會從一種形式成為其他形式，或者從一個物體到另一上物體，而在轉(zhuǎn)化的過程中，能量的總量。能量守恒定律的意義：定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，大到天體，小到原子核，無論是物理還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程都遵從此定律。永動機(jī)是：它是一種可以不消耗能量，就可以永遠(yuǎn)的運(yùn)動下去，并連續(xù)不斷地做功的機(jī)器，它是由于違背科學(xué)規(guī)律而失敗。永動機(jī)從反面證明了能量守恒定律的正確性。能量轉(zhuǎn)化中的效率：提高能量轉(zhuǎn)化利用中的效率是節(jié)能問題的核心，是可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。有效能量：直接（或間接）轉(zhuǎn)化（或轉(zhuǎn)移）為有用的能量。無效能量：散發(fā)到大氣，被其它物體利用的能量。能量轉(zhuǎn)化率=輸出有效能量/輸入能量（，η永遠(yuǎn)）二、原子能、核能放射性：物質(zhì)具有發(fā)射射線的性質(zhì)。放射性元素：具有放射性的元素（在元素周期表中原子序數(shù)大于83的所有天熱存在的元素都具有放射性，而小于83的一些元素也具有放射性）。三種射線：α射線、β射線和γ射線。（α射線是帶正電的氦原子核流、β射線為高速運(yùn)動的電子流，γ射線是貫穿能力很強(qiáng)的電磁波。放射線是從原子核里放射出的）α粒子散射實(shí)驗(yàn)：20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)了一種試驗(yàn)方法，即用α粒子轟擊金箔，它們與金原子會產(chǎn)生相互作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。通過觀察這些α粒子穿過箔片時的偏轉(zhuǎn)情況，可以獲得原子內(nèi)部的信息。原子核的發(fā)現(xiàn)及核式結(jié)構(gòu)模型：1909年到1911年，盧瑟福等人無數(shù)次地用高速α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)原子中帶正電的物質(zhì)只占了很小的體積，但密度很大，幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，他隨即提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。原子核的結(jié)構(gòu)：原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成。同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同種元素的原子互稱同位素。放射性的應(yīng)用：已發(fā)現(xiàn)的放射性元素和放射性同位素有2000多種，放射性同位素發(fā)出的射線可現(xiàn)實(shí)其存在的軌跡。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和醫(yī)學(xué)上有大量的應(yīng)用（如農(nóng)業(yè)育種，檢查水庫滲漏，農(nóng)作物對肥料的吸收，煉鋼過程中雜質(zhì)的含量，人地內(nèi)臟變異的情況，殺死癌細(xì)胞等）。放射性的保護(hù)：對于輻射強(qiáng)度超過國家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)，要遠(yuǎn)離并防止其擴(kuò)散，在放射性實(shí)驗(yàn)室中，要用鉛板、有機(jī)玻璃等材料做好隔離防護(hù)。核能：，核能也叫。核能的兩種來源：?（用中子轟擊鈾235，使鈾這種重原子核分裂成兩塊中等質(zhì)量的原子核）；?（把輕核聚合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)，太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是聚變反應(yīng)）。人類目前能夠控制和利用的核能來源于核裂變能。目前核裂變能已實(shí)現(xiàn)可控應(yīng)用。核電站都是利用可控制的核裂變能。而核聚變?nèi)祟惸壳斑€無法控制其反應(yīng)速度。核電站的特點(diǎn)：消耗燃料少，減少燃料的運(yùn)輸量；對大氣基本無污染；需要防止放射性物質(zhì)泄露。核電站主要組成包括：、熱交換器、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)等。三、能源與可持續(xù)發(fā)展能源：凡是能為人類提供能量的物質(zhì)資源，都可以叫做能源。能源的分類：?按能源的利用方式分為（從自然界直接取得而不改變其基本形態(tài)的能源，如煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能、生物能、核能等）和（無法直接獲取，須通過一次能源消耗轉(zhuǎn)化成另一種形態(tài)的能，如電能、酒精和火藥等）；?按能源的利用程度分為和；?從能源的再生性分為（太陽能、風(fēng)能、潮汐能、水力和地?zé)崮艿龋┖停?、石油、天然氣等）。世界對能源的需求：人類的活動離不開能源的消耗，加上人口急劇增長和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，能源的消耗也在持續(xù)增長，目前作為人類主要能源的石化能源最終會被消耗殆盡，石化能源危機(jī)會最終出現(xiàn)，所以，新能源的開發(fā)是解決能源危機(jī)的唯一手段。能源利用中的問題：?能源危機(jī)不是危言聳聽；?能源利用中的硫化物、碳氧化合物和粉塵的大量排放造成對環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞；?突發(fā)事件引起的能源短缺或供應(yīng)中斷。能源利用中要解決的問題：必須形成全民節(jié)能的意識，注重技術(shù)創(chuàng)新，提高能源利用率，減少廢氣、廢物排放；依靠科技創(chuàng)新開發(fā)核能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿染G色新能源，加強(qiáng)能源利用中的防護(hù)措施，提高能源使用安全性。人類開發(fā)利用能源的歷史：火→化石能源→電能→核能。新能源的開發(fā)利用——核能：?優(yōu)點(diǎn)：a.核能巨大，可極大補(bǔ)充人類能源的不足，大大節(jié)約了常規(guī)能源；b.可以解決能源分布的不平衡；?缺點(diǎn)：a.屬于一次能源，不可再生；b.存在核污染，產(chǎn)生核輻射，會對地球生物造成傷害；c.核反應(yīng)堆中產(chǎn)生的核廢料治理代價高；?核電站應(yīng)用地域：a.一般建立在能源需求量大，且能源十分缺乏的地區(qū)；b.建立在人群較遠(yuǎn)的地區(qū)，避免對人畜造成傷害。新能源的開發(fā)利用——太陽能：由不斷發(fā)生的核聚變產(chǎn)生的能，為可再生能源（地球上除核能、地?zé)崮芎统毕芤酝獾乃械哪芰?，幾乎都來自太陽）?優(yōu)點(diǎn)：量大、供應(yīng)時間長、分布廣闊，獲取方便，安全、清潔無污染；?缺點(diǎn)：過于分散，受氣候、自轉(zhuǎn)及季節(jié)的影響較大，不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化率低；?人類利用太陽能的三種方式是：a.光熱轉(zhuǎn)換（太陽能熱水器）；b.光電轉(zhuǎn)換（太陽能電池）；c.光化轉(zhuǎn)換（綠色植物）。新能源的開發(fā)利用——地?zé)崮埽褐傅乇硐?0km深度以內(nèi)，溫度為15℃~400℃的地?zé)崮芰?，對地?zé)岬睦弥饕前l(fā)電。新能源的開發(fā)利用——其它新能源：潮汐能（漲落潮的潮汐帶動水輪機(jī)發(fā)電）、風(fēng)能（帆船的動力、風(fēng)力發(fā)電等）、氫能（氫氣燃燒時可放出大量熱量，產(chǎn)物只有水一中，是絕對清潔的新能源）。題型一：能量守恒定律例1.（2014?南昌）能量守恒定律：能力既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)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，在這些變化過程中，能量的總量保持不變．能源是人類社會生存和發(fā)展的重要物質(zhì)，你熟悉的能源中，屬于可再生能源，屬于不可再生能源（各舉一例）．例2.(2014?邵陽）可以直接從自然界獲得的能源叫一次能源，必須通過消耗一次能源才能獲得的能源叫二次能源．下列能源中，屬于二次能源的是（） A．煤 B．石油 C．天然氣 D．電能題型二：能源與可持續(xù)發(fā)展例3.2011年3月11日，日本發(fā)生大地震，造成核污染，引起世界各國恐慌。以下對于核能的理解正確的是(

)A．核電站利用的是核聚變釋放的能量 B．核能是再生能源C．馬上停止核能的開發(fā)和利用 D．檢查核設(shè)施防止核泄漏例4.關(guān)于能源的利用，下列說法正確的是A．大量使用石油產(chǎn)品會造成大氣污染，所以應(yīng)該停止開采石油B．和平利用核能特別要注意防止核泄漏，以免造成環(huán)境污染C．修筑攔河壩建造水電站利用水能發(fā)電，有百利而無一害D．天燃?xì)馐且环N清潔能源，人類可以無窮無盡地開發(fā)基礎(chǔ)演練1．（2014?南京）下列能源中，屬于可再生能源的是（） A． 煤 B． 石油 C． 水能 D． 天然氣2.大規(guī)模開發(fā)和利用太陽能時，下列困難中，目前人們所關(guān)注解決的重點(diǎn)是（

）A．單位面積上功率較小B．地球自轉(zhuǎn)C．光電、光熱轉(zhuǎn)化裝置效率低D．光照不均勻3.關(guān)于核能，下列說法中錯誤的是A．核電站使用過的核燃料稱為核廢料，核廢料不具有放射性B．目前人類獲得核能有兩條途徑，即裂變和聚變C．核能屬不可再生能源D．核發(fā)電是利用核的裂變來實(shí)現(xiàn)的4．(多選)下列現(xiàn)象中，有能量的轉(zhuǎn)化的是()A．用酒精燈加熱燒杯里的水B．冬天用熱水袋取暖C．用打氣筒打氣，筒壁會發(fā)熱D．冬天用手摸戶外的東西感到?jīng)?．（2014?株洲）核電池是一種通過換能器將核能最終轉(zhuǎn)化成能的裝置，具有體積小、重量輕、壽命長等特點(diǎn)．請列舉一個將來有可能利用核電池供電的產(chǎn)品：．6.我國第一代“人造太陽”核實(shí)驗(yàn)裝置已于2006年9月28日放電成功，它產(chǎn)生能量的方式和太陽相同，在超高溫條件下氫的原子核發(fā)生了

(填“聚變”或“裂變”)，產(chǎn)生巨大能量。7.在上海世界博覽會的中國國家館內(nèi)，“水的流動”貫穿了展覽的各個層面。目前，水資源的利用已成為各國探討的熱點(diǎn)。請回答以下問題：⑴水具有的動能屬于________再生能源。（選填“可”或“不可”）⑵水具有比熱容大的特點(diǎn)。以下現(xiàn)象中能用此特點(diǎn)解釋的是。（選填序號）A．可以用循環(huán)流動的水冷卻汽車發(fā)動機(jī)B．寒冬季節(jié)，放在室外裝滿水的玻璃瓶會破裂C．0℃的冰熔化成0℃水的過程中要吸收大量的熱8.在①煤氣、②沼氣、③天然氣、④地?zé)崮堋ⅱ莺四?、⑥潮汐、⑦太陽能中，屬于一次能源的是________________；

屬于二次能原的是_________________；

屬于不可再生能源的是_________________；

屬于可再生能源的是__________________；

9.在“太陽能、天然氣、石油、煤炭、風(fēng)能”這些能源（能源物質(zhì)）中，屬于“可再生能源”的是

_______

和

_______

。10.（遼寧省營口市2015年）核能發(fā)電是利用核燃料發(fā)生_______（選填“核聚變”或“核裂變”）釋放出大量的能量，核能屬于_________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。鞏固提升1.（2014?嘉興）各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉(zhuǎn)化，且能量的轉(zhuǎn)化是有方向的，下面幾幅圖按能量轉(zhuǎn)化的順序，排列正確的是（）A．①②③④B．②③④①C．②①③④D．①③④②2.下列說法正確的是（

）A．“不敢高聲語，恐驚天上人”中的“高”指的是音調(diào)高B．鋸木條時鋸條會發(fā)熱，這是通過熱傳遞使鋸條的內(nèi)能發(fā)生了變化C．LED燈用半導(dǎo)體材料制成，主要把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．化石能源和核能都是不可再生能源3.（湖南省益陽市2015）有關(guān)“能源與可持續(xù)發(fā)展”的說法中正確的是A．能量是守恒的，故不會有能源危機(jī)B．能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化具有方向性，如消耗掉的內(nèi)能不能收集起來再利用，因此要節(jié)約能源C．因水能清潔、安全，因此修建水電站利用水能發(fā)電，有百利而無一害D．風(fēng)能、水能、太陽能、核能都可以在自然界源源不斷地得到，它們都是可再生能源4.（四川省自貢市2015）下列說法中錯誤的是

（）A、原子是由原子核和電子組成的； B、通過裂變或聚變可以獲得核能；

C、手機(jī)是利用電磁波傳遞信息的； D、我國的煤炭取之不盡，用之也無污染。

5.《不擴(kuò)散核武器條約》締約國第八次審議大會在紐約聯(lián)合國總部召開，消除核武器與和平利用核能成為參會國討論的焦點(diǎn)。關(guān)于原子彈與核電站的敘述正確的是()A．原子彈對聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率B．原子彈對聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率C．原子彈對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率D．原子彈對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，核電站控制聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速率6．（2014浙江寧波）今年“世界環(huán)境日”的主題是“提高你的呼聲，而不是海平面”，海平面上升的主要原因是由于溫室效應(yīng)導(dǎo)致的全球氣候變暖。下列獲取電能的途徑會加劇溫室效應(yīng)的是（）A．火力發(fā)電B．水力發(fā)電C．風(fēng)力發(fā)電D．核能發(fā)電7.2010年上海世博會采用高效彩色太陽能電池板、鋰離子電池等技術(shù)，真正達(dá)到碳的“零排放”．太陽能屬于_______能源（選填“可再生”或“不可再生”）．世博會上，以警用電動車為參照物，車上的鋰離子電池是_______的，警用電動車和地面指揮中心無線通信時用________（選填“超聲波”或“電磁波”）進(jìn)行聯(lián)絡(luò)．8.手機(jī)使用充電電池，在電池充電的過程中，是將能轉(zhuǎn)化為能，此時電池相當(dāng)于（填“電源”、“用電器”）．9.如圖所示是太陽能路燈，燈桿頂端是太陽能電池板，它能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，供夜晚路燈照明．太陽能是在太陽內(nèi)部氫原子核發(fā)生______（裂變/聚變）時釋放出的核能．蓄電池充電時將電能轉(zhuǎn)化為______能．若在一定時間內(nèi)，太陽光輻射到該太陽能電池板的能量為2.1×107J，這些能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可供功率為35W的路燈工作50h，則該太陽能路燈的能量轉(zhuǎn)化效率是_______％．

10．（4分）（2014?廣安）6月5日是世界環(huán)境日，低碳排放，保護(hù)地球是當(dāng)今世界的主題，如何合理利用和開發(fā)能源，提高能源的利用率，實(shí)現(xiàn)低碳減排，已成為世界各國共同關(guān)注的問題．（1）在能源家族中，風(fēng)能、太陽能、誰能都同屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源，它們的開發(fā)和利用可以減少大量化石能源的生產(chǎn)和消費(fèi)所導(dǎo)致的生態(tài)破壞與嚴(yán)重環(huán)境污染．（2）為實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，國家大力推廣風(fēng)力、水力發(fā)電．如圖所示是我國西部某處風(fēng)力發(fā)電場的壯觀畫面．假如裝機(jī)總功率為4.2×106kw的風(fēng)電場項(xiàng)目全面建成后，所有機(jī)組發(fā)電1h，可提供多少kW?h電能？若這些電能全部轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，那么可以把多少質(zhì)量的水從28℃加熱至沸騰（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）？（水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）1.（2014蘇州）開發(fā)和利用新能源是現(xiàn)代社會發(fā)展面臨的重要課題．以下列出的幾種能源中，屬于不可再生能源的是 ，屬于清潔能源的是（均填序號）.①煤 ②風(fēng)能 ③太陽能 ④石油2.（2014福建福州）環(huán)境污染是人們招來越關(guān)注的問題。下列能源中，廣泛使用容易造成空氣污染的是

A.太陽能B.風(fēng)能C.水能D.煤3.說出下述過程能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系①石塊從空中落下是由______.②水力發(fā)電是由______.③電動機(jī)工作是由______.④用電爐燒水是由_______.⑤電燈發(fā)光是由______.⑥火力發(fā)電是由______.⑦乒乓球從臺板上跳起來是由______.4.核電站是利用_______發(fā)電的，它的核心設(shè)備是_______，其發(fā)生的_______是（選填可以、不可以）控制的。5.（2014?白銀）能源危機(jī)日益加劇，開發(fā)和利用新能源成為當(dāng)務(wù)之急．目前的核電站是利用原子（選填“核聚變”或“核裂變”）釋放的能量工作的，該能源屬于（選填”可“或“不可”）再生能源．__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.（2015年廣東）下列能源屬于不可再生能源的是（）A．風(fēng)能B．化石能源

C．水能D．太陽能2.（山東省萊蕪市2015）和平利用核能，提高清潔能源比重，是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，關(guān)于核能，下列說法正確的是（）A．核反應(yīng)堆中，核能是通過聚變釋放的能量B．核反應(yīng)堆中，核能是通過裂變釋放的能量C．核能是可再生能源D．核能是二次能源3．（2014?東營）核電站發(fā)電流程如圖所示，在核電站的發(fā)電過程中，下列所述能量轉(zhuǎn)化順序正確的是（） A．核能→化學(xué)能→內(nèi)能→電能 B． 核能→化學(xué)能→機(jī)械能→電能 C．核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能 D． 核能→機(jī)械能→內(nèi)能→電能4.（2015北京）科技小組的同學(xué)們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北京地區(qū)存在幾種