2024（人教版）物理九年級全冊 第22章 能源與可持續(xù)發(fā)展 知識(shí)清單（學(xué)生版+解析版）

第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展（知識(shí)清單）

第1節(jié)能源

一、人類利用能源的歷程

1.能量

物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和相互作用的方式多種多樣，每種運(yùn)動(dòng)形式都對應(yīng)相應(yīng)的能量。常見的能量：如

______________等。

2.能源

能夠提供—的物質(zhì)資源叫做能源。生產(chǎn)和生活中利用的各種能量，是通過不同的—提供的。

3.常見的能源

（1）化石能源

我們使用的、、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動(dòng)、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形

成的，稱為化石能源?；竽茉词钱?dāng)今世界的能源（選填“主要”或“次要”）。

（2）生物質(zhì)能：由生命物質(zhì)提供的能量稱為生物質(zhì)能。生物質(zhì)能可以理解為生物機(jī)體物質(zhì)發(fā)生化

學(xué)變化時(shí)釋放的能量。例如食物分解和柴薪燃燒等都提供了生物質(zhì)能。

（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。

（4）水能、風(fēng)能：由自然界中的流水和風(fēng)提供的能量。

（5）地?zé)崮埽河傻厍騼?nèi)部提供的一種內(nèi)能。

（6）電能：由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的供各種用電器使用的能量。

4.人類利用能源的歷程

（1）火的利用

鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，開啟了以作為主要能源的時(shí)代。柴薪燃燒時(shí)

的能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能-能。

（2）化石能源的利用

蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑，直接導(dǎo)致了第二次能源革命，使人類進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)。

索汽機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能—內(nèi)能一能。

（3）電能的利用

19世紀(jì)初，根據(jù)原理，發(fā)明了發(fā)電機(jī)，使化石能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的—能,

電能的利用是人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會(huì)的標(biāo)志。

電能的優(yōu)點(diǎn)：①電能便于。②電能便于：電能通過用電器可以比較方便地轉(zhuǎn)化為機(jī)械

能、化學(xué)能光能、內(nèi)能等其他形式的能量，為人類所用。

發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化：能一電能。

（4）核能的利用

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一,拉開了以核能為代表的

新能源利用的序幕。核能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化：核能一電能。

5.能源的分類

（1）按照獲取方式分為：能源和能源。

①一次能源：可以從自然界獲得的能源稱為一次能源?；茉词且淮文茉矗渌Ｒ姷囊?/p>

些能源，如等也都是一次能源。

②二次能源：無法從自然界直接獲取，必須通過消耗能源才能得到的能源稱為二次能源。常

見的二次能源：能、汽油、柴油、酒精等。

（2）按照對環(huán)境的影響分為：能源和能源。

太陽能、電能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮艿榷紝儆谇鍧嵞茉?；煤、石油、柴薪等都屬「污染?/p>

源。

（3）按照人類開發(fā)早晚分為：能源和能源。

煤、石油、天然氣及水能等屬于常規(guī)能源；核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等屬

于新能源。

（4）按照是否可再生分為：可.再生能源和不可再生能源.

①化石能源、核能等能源會(huì)越用越少，不能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，這類能源稱為—能源。

②像風(fēng)能、水能、太陽能等可以在自然界里源源不斷地得到，所以我們把它們稱為能源。

二、21世紀(jì)的能源趨勢

1.近幾十年來世界能源消耗情況

近幾十年來，能源消耗增長速度明顯（選填“加快”或“減慢

2.能源危機(jī)

（1）能源危機(jī)發(fā)生原因：目前作為人類主要能源的化石能源儲(chǔ)量并不豐富，而且化石能源開發(fā)利

用后不能。

（2）解決能源問題的出路：開發(fā)使用能源；更好地利用已知能源。新能源是指人類新近

才開始利用的能源。例如，核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都屬于新能源。

第2節(jié)核能

一、核能

1.原子的結(jié)構(gòu)

（1）電子的發(fā)現(xiàn)

十九世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆生在對陰極射線的研究中發(fā)現(xiàn)了帶負(fù)電的,并得出電子是

所有物質(zhì)中原子的組成部分。

（2）原子核的發(fā)現(xiàn)

1898年，英國物理學(xué)家盧瑟福發(fā)現(xiàn)了a射線，做了“a粒子散射實(shí)驗(yàn)”。通過對電荷，質(zhì)量和偏轉(zhuǎn)角

度等的運(yùn)算，1911年提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型，即原子是由______和核外組成的。

（3）原子的“電子云模型”

1926年奧地利物理學(xué)家埃爾溫?薛定瀉提出“電子云模型”。該模型中，在原子核外很小的空

間內(nèi)做高速運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行沒有固定的規(guī)律，電子_____排布，接近現(xiàn)代人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。

2.原子核的結(jié)構(gòu)

（1）質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

1919年，盧瑟福用速度是2（）000km/s的a粒子去轟擊氮元素的原子核時(shí)，發(fā)現(xiàn)在原子核中還存在一

種帶電的質(zhì)量比電子大很多的微粒一。

（2）中子的發(fā)現(xiàn)

中子的概念是由英國物理學(xué)家盧瑟福提出，中子的存在是1932年英國物理學(xué)家詹姆斯?查德威克用

鐳的Q射線轟擊被原子時(shí)的實(shí)驗(yàn)中證實(shí)的。物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中又進(jìn)?步發(fā)現(xiàn)中子的質(zhì)量與相同、但

是不帶電。

（3）原子核的組成

原子核，簡稱“核”，位于原子的核心部分，由和兩種微粒構(gòu)成。原子核帶電

〔即質(zhì)子所帶的正電），中子電。

3.原子的組成及帶電情況

現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。

①核反應(yīng)堆：核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場所，它能夠控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的,緩慢、平穩(wěn)

地釋放的裝置。

②核電站的工作原理及能量轉(zhuǎn)化

核燃料

核反應(yīng)堆汽輪機(jī)

核電站將反應(yīng)堆中放出的核能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的內(nèi)能，通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

化為電能。核電站發(fā)電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況：能-能―能-能。

③我國的核電站

我國己經(jīng)自主設(shè)計(jì)、制造出具有世界先講水平的核電站。其中“華龍一號”核電站在30余年核電

科研、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)福島核事報(bào)經(jīng)驗(yàn)反饋以及中國和全球最新安全要求,

研發(fā)的先進(jìn)百萬千瓦級壓水堆核電技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代壓水堆核電創(chuàng)新成果。

（2）原子彈

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o原子彈就是根

據(jù)這一原理制造的。

三、聚變

1.聚變

如果將某些質(zhì)量很—的原子核，例如笊核（由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成）與瓶核（由一個(gè)質(zhì)子和

兩個(gè)中子構(gòu)成），在超—下結(jié)合成新的原子核——氮核，也會(huì)釋放出巨大的，這就是聚變。

氮

、O

僦中子

2.氫彈

笊核和旅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。利用的就是

聚變瞬間釋放的能量。

3.海水中的核能

如何實(shí)現(xiàn)可控聚變，如何利用可控聚變釋放的核能，科學(xué)家正在積極地探索著。海水中韁藏著豐富

的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的笊核?？茖W(xué)家預(yù)言，通過_____來利用核能，有望徹底解決人類能源問題。

1升海水所含笊產(chǎn)生的聚變能等同于升汽油所釋放的能量。海水中笊的儲(chǔ)量可使人類使用幾

十億年。

4.裂變與聚變的比較

裂變聚變

質(zhì)量較—的原子核分裂質(zhì)量很—的原子核結(jié)合

定義

成較_原子核的過程成較_原子核的過程

用一定速度的中子

條件超高溫

轟擊較大原子核

釋放核能大小巨大更加巨大

是否可以控制可—鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度目前—人為控制

應(yīng)用_____、原子彈—

5.核電站和核廢料處理

核反應(yīng)堆是通過可控裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備。反應(yīng)堆內(nèi)的鈾核發(fā)生裂變時(shí)，會(huì)釋放能量，也會(huì)產(chǎn)

生______線。如果放射線泄漏到反應(yīng)堆外面，會(huì)對人和其他生物造成傷害，所以核反應(yīng)堆都封閉在一個(gè)

厚厚的鋼筋混凝土殼中。

（1）核泄漏的危害

核電站一旦發(fā)生核泄漏事故，就可能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，所以核電站的安全性應(yīng)得到高度重視。為此,

科學(xué)家們制訂了嚴(yán)格的安全措施和安全標(biāo)準(zhǔn)。

（2）科學(xué)家們制定了嚴(yán)格的安全措施和安全標(biāo)準(zhǔn)

以秦山核電站為例，它有三道屏障，用于防止放射性物質(zhì)的外泄。

第一道屏障是倍-4合金包殼，它把核燃料及其裂變產(chǎn)物封閉起來。

第二道屏障是壁厚為175mm鋼板制成的反應(yīng)堆壓力容器及相應(yīng)的管道設(shè)施，它把反應(yīng)堆冷卻劑包

容在里面，防止有放射性的冷卻劑外泄。

第三道屏障是反應(yīng)堆安全殼，它是高72.5m、外徑38m、厚1米的鋼筋混凝土制成的圓柱形建筑，

內(nèi)襯6mm的鋼板。安全殼也能:氐御外部破壞。

（3）核廢料的處理

核電站使用過的核燃料成為o由于核廢料仍具有放射性，對環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)大的危害，因

此要將核廢料深埋到人跡稀少的地帶。

第3節(jié)太陽能

一、太陽一一巨大的“核能火爐”

1.太陽的結(jié)構(gòu)

如圖所示，從內(nèi)到外依次是太陽核心、、、太陽大氣。

2.太陽能的來源一氫核聚變

在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)牛,釋放出巨大的能。太陽核心每時(shí)每刻都在發(fā)

生氫彈爆炸，核心溫度高達(dá)15（）0萬攝氏度，太陽就像一個(gè)巨大的“核能火爐”。太陽至今已經(jīng)穩(wěn)定地

“燃燒”了近50億年，而且還能繼續(xù)“燃燒”億年。

3.太陽能的傳遞——熱輻射

太陽距地球1.5億千米，直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬倍,質(zhì)量是地球的33萬倍。

太陽核心釋放的能量向外擴(kuò)散，可以傳送到太陽表面。太陽表面溫度約℃,就像一個(gè)高溫氣體

組成的海洋。大部分太陽能以和的形式向四周輻射開去。

二、太陽是人類能源的寶庫

1.地球上大多數(shù)能源來自亍太陽能

由于化石能源、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都是來太陽能，所以說太陽是人類能源的寶庫。人類利用

這些能量，實(shí)際上都是間接地利用能。

2.化石能源的形成

遠(yuǎn)古時(shí)期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能?；癁樯矬w的能。在它們死后，

奧體埋在地下和海底，經(jīng)過幾百萬年的沉枳、化學(xué)變化、地層的運(yùn)動(dòng)，在高壓下漸漸變成了

和o在石油形成過程中還放出________。

3.風(fēng)能的形成

由于地球表面各個(gè)部位吸收太陽熱量的不均勻性，空氣的冷暖程度就不一樣，于是，暖空氣膨脹變

輕后（密度變小）上升，冷空氣冷卻（密度變大）后下降，這樣冷暖空氣便產(chǎn)生一，形成一。

4.水能的形成

陽光曬暖「地球表面的水，水吸熱蒸發(fā)變?yōu)樗魵馍仙礁呖罩校魵庖夯纬傻男∷位蚰A

成的小冰晶懸浮在高空中形成云；云中的小水滴或小冰晶相互聚集，最后下降成為，雨落到地

面，匯入江、河、湖、海中而流動(dòng)，成為具有動(dòng)能的。

5,太陽能的能量守恒

植物通過光合作用從太陽獲取能量，以化學(xué)能的形式存儲(chǔ)在植物體內(nèi)，人類和動(dòng)物從植物或其他動(dòng)

物獲取生物質(zhì)能以維持生命和人類的各種活動(dòng)。地球上幾乎所有的能源都來自太陽能，太陽能在轉(zhuǎn)移和

轉(zhuǎn)化過程中總量保持。

三、太陽能的利用

太陽能的直接利用有光電轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換；間接利用有轉(zhuǎn)換。

1.光電轉(zhuǎn)換

（1）太陽能電池

太陽能電池，是一種在光的照射下產(chǎn)牛電動(dòng)勢的半導(dǎo)體元件，直接杷太陽能轉(zhuǎn)變成能。光電

范的種類很多，常用的有硒光電池、硅光電池和硫化泥、硫化銀光電池等。

（2）太陽能電池的一些應(yīng)用

太陽能電池在生活、生產(chǎn)、航空航天、交通、通信等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。

2.光熱轉(zhuǎn)換

（1）集熱器

集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)，把太陽能直接轉(zhuǎn)化為能。

（2）集熱器的原理

集熱器的箱面是玻璃，內(nèi)部有涂的吸熱板，可以吸收太陽福射并轉(zhuǎn)化為能，從而將集熱

器管道內(nèi)的水流加熱。

（3）太陽能熱電站

這種發(fā)電站先將太陽能轉(zhuǎn)變成能，然后再通過機(jī)械能裝置轉(zhuǎn)變成能。

電站中心有一個(gè)集熱塔，塔頂上裝有接收器（鍋爐），塔的周圍裝有平面反射鏡（也叫定口鏡），它

把陽光反射后集中在鍋爐上，把鍋爐內(nèi)的水加熱成高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)

電機(jī)發(fā)電。

3.光化轉(zhuǎn)換

光化轉(zhuǎn)換是指把太陽能轉(zhuǎn)化為能，儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)。比如綠色植物的生長就是靠太陽能轉(zhuǎn)化

的化學(xué)能，所以通過光合作用的植物把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

4.太陽能的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)

①太陽能取之不盡、用之不竭，是人類可以利用的最豐富的永久性能源。

②太陽能分布廣闊，不需要挖掘、開采和運(yùn)輸。

③太陽能是一種清潔能源，使用時(shí)沒有0

（2）缺點(diǎn)

①太陽能到達(dá)地球上非常分散，接收裝置的面積大，造價(jià)高。

②太陽能的利用受氣候、晝夜的影響很大。因此必須有貯存裝置.，這不僅增加了技術(shù)上的困難，也

使造價(jià)增加。

③太陽能電池的成本高，而且每個(gè)太陽能電池產(chǎn)生的電壓較（選填"高"或"低"）。

5.核能、潮汐能與地?zé)崮懿皇翘柲?/p>

（1）潮汐能來源于太陽能。潮汐能是因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，導(dǎo)致海平面周期性

升降，因海水漲落及潮水流動(dòng)用產(chǎn)生的能量。

（2）地?zé)崮軄碓从谔柲?。地?zé)崮軄碓从诘厍蛉廴趲r漿和放射性物質(zhì)衰變，這部分能量通

過地殼運(yùn)動(dòng)被推壓到地面，從而被發(fā)現(xiàn)和利用。

（3）核能來源于太陽能。是來自于原子核內(nèi)部裂變或聚變釋放的能量。（以上均選填“是”

或“不是”）

第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展

一、能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性

1.能量的轉(zhuǎn)移具有方向性

在熱傳遞的過程中，熱量只能自發(fā)地從_____溫物體轉(zhuǎn)移到______溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物

體轉(zhuǎn)移到高溫物體，所以能量的轉(zhuǎn)移具有性.

2.能量的轉(zhuǎn)化具有方向性

火力發(fā)電廠把煤中貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，供生產(chǎn)和生活用。用電器將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能、

機(jī)械能多種形式的能后，但是這些能量無法再變回可以被的能源。

汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了輪胎、地面和空氣的能，但這些能量不能自動(dòng)地收

集起來再次驅(qū)動(dòng)汽車。這些能量雖然沒有消失，但也不能再被我們。

3.結(jié)論：能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性。

4.節(jié)約能源

實(shí)際上，能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的，人們是在能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中利用

能量的。有些能量可以利用，有些則不能。能源的利用是有的，我們所能利用的能源是有限的，

所以需要能源。

二、能源消耗對環(huán)境的影響

人類消耗各種能源時(shí)給自己帶來了便利，但不可避免地對環(huán)境造成影響，對環(huán)境造成污染。例如，

化石能源是現(xiàn)代的主要能源，化石燃料在燃燒利用過程中，產(chǎn)生的各種氣體與固體廢物和余熱對環(huán)境造

成污染。

1.能源消耗對環(huán)境的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

（1）熱污染：化石能源通過燃燒轉(zhuǎn)化為能，相當(dāng)一部分內(nèi)能沒有被有效利用，從而造成了

熱污染。汽車是造成空氣污染和城市熱島效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)字弧?/p>

（2）大氣污染：化石能源在使用中會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉塵等，會(huì)造成大

氣的污染，形成，導(dǎo)致水、土壤的酸化，對植物、建筑物、金屬構(gòu)件造成危害。

（3）溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是指透射陽光的空間由于與外界缺乏熱對流而形成的保溫效應(yīng)。大氣中

的二氧化碳就像?層厚厚的玻璃，給地球穿上了一件保暖羽絨服。而燃料燃燒產(chǎn)生的大量二氧化碳，大

大加劇了地球的溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)會(huì)造成全球氣候變暖，冰川融化，海平面上升，出現(xiàn)極端高溫、

干早、颶風(fēng)、許多生物物種滅絕，也給人類帶來直接威脅。

（4）生態(tài)破壞：一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)過分依靠柴薪能源，破壞了森林和植被，加劇水土流失和土地荒

漠化。

（5）有害輻射：核能的開發(fā)和利用，并不絕對清潔和安全的，處理不當(dāng)或遇到特殊情況（如地震）

發(fā)生核泄漏時(shí)，會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重的輻射危害。2011年3月12日，地震導(dǎo)致福島第一核電站、第二核

電站電廠的放射性物質(zhì)泄漏到外部。

（6）廢物污染：煤、柴薪等能源在使用后，會(huì)產(chǎn)生廢物，對環(huán)境也會(huì)造成一定的污染.

3.利用能源的建議

（1）人類不應(yīng)當(dāng)無限制地向大自然索取，我們必須在提升物質(zhì)文明的同時(shí)，保持與自然環(huán)境的和

諧與平衡。

（2）不要因?yàn)槔媚茉磿r(shí)會(huì)對環(huán)境造成污染而停止使用能源，也不能為了促進(jìn)文明和社會(huì)的發(fā)展

而過量使用能源，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。使用能源和保護(hù)環(huán)境可以做到有機(jī)地統(tǒng)一、和諧地發(fā)展。要解

決這個(gè)問題，當(dāng)然離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展。

三、能源與可持續(xù)發(fā)展

1.可持續(xù)發(fā)展的兩個(gè)方向

能源的利用要考慮持續(xù)性發(fā)展，既要滿足當(dāng)代人的需要，又要考慮后代人的需求。

（1）提高能源的，減少在能源使用中對環(huán)境的破壞。

（2）開發(fā)和利用新的能源。

2.不可再生能源和可再生能源

（1）不可再生能源

、核能等能源會(huì)越用越少，不能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，這類能源稱為不可再生能源。

由于全世界能源的消耗逐年上洸，這些不可再生能源會(huì)在不太長的時(shí)間內(nèi)消耗殆盡。

（2）可再生能源

像風(fēng)能、能、能等可以在自然界里源源不斷地得到，所以把它們稱為可再生能源“可

再生能源是未來理想能源的一個(gè)重要發(fā)展方向。

3.未來理想能源

未來理想能源須滿足的條件：

（1）必須足夠豐富，可以保證長期:

（2）必須足夠便宜，可以保證________人用的起；

（3）相關(guān)技術(shù)耍成熟，可以保證大規(guī)模使用；

（4）必須足夠安全、,可以保證不會(huì)嚴(yán)重影響環(huán)境。

4.我國新能源開發(fā)和利用的一些實(shí)例

（1）敦煌光伏電站吸熱塔；（2）河南黃河小浪底發(fā)電工程；（3）新疆達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電；（4）秦山

核電站；（5）羊八井地?zé)犭娬荆唬?）藍(lán)鯨一號南海開采可燃冰等。

第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展（知識(shí)清單）

第1節(jié)能源

一、人類利用能源的歷程

1.能量

物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和相互作用的方式多種多樣，每種運(yùn)動(dòng)形式都對應(yīng)相應(yīng)的能量。常見的能量：如機(jī)械能、

內(nèi)能、化學(xué)能、電能、核能等。

2.能源

能夠提供能呈的物質(zhì)資源叫做能源。生產(chǎn)和生活中利用的各種能量，是通過不同的能源提供的。

3.常見的能源

（1）化石能源

我們使用的煤、石通、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動(dòng)、植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，稱

為化石能源?；茉词钱?dāng)今世界的士整能源（選填“主要”或“次要”）O

（2）生物質(zhì)能：由生命物質(zhì)提供的能量稱為生物質(zhì)能。生物質(zhì)能可以理解為生物機(jī)體物質(zhì)發(fā)生化

學(xué)變化時(shí)釋放的能量。例如食物分解和柴薪燃燒等都提供了生物質(zhì)能。

（3）太陽能：由太陽輻射提供的能量。

（4）水能、風(fēng)能：由自然界中的流水和風(fēng)提供的能量。

（5）地?zé)崮埽河傻厍騼?nèi)部提供的一種內(nèi)能。

（6）電能：由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來的供各種用電器使用的能量。

4.人類利用能源的歷程

（1）火的利用

鉆木取火是從利用自然火到利用人工火的轉(zhuǎn)變，開啟了以柴薪作為主要能源的時(shí)代。柴薪燃燒時(shí)的

能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能一內(nèi)能。

（2）化石能源的利用

蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類利用能量的新里程碑，直接導(dǎo)致了第二次能源革命，使人類進(jìn)入工業(yè)化社會(huì)。

蒸汽機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能-內(nèi)能一極械能。

（3）電能的利用

19世紀(jì)初，根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理,發(fā)明了發(fā)電機(jī)，使化石能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的生能,

電能的利用是人類進(jìn)入現(xiàn)代文明社會(huì)的標(biāo)志。

電能的優(yōu)點(diǎn)：①電能便于輸送.②電能便于轉(zhuǎn)化:電能通過用電器可以比較方便地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、

化學(xué)能光能、內(nèi)能等其他形式的能量，為人類所用。

發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化：機(jī)械能一電能。

（4）核能的利用

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一核反應(yīng)堆,拉開了以核能為代表的新

能源利用的序幕。核能發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化：核能一電能。

5.能源的分類

（1）按照獲取方式分為：一次能源和二次能源。

①一次能源：可以直接從自然界獲得的能源稱為一次能源?；茉词且淮文茉?，其他常見的一些

能源，如風(fēng)能、水能、太陽能、地?zé)醿?chǔ)、核能等也都是一次能源。

②二次能源：無法從自然界宜接獲取，必須通過消耗—^能源才能得到的能源稱為二次能源。常見

的二次能源：蟲能、汽油、柴油、酒精等。

（2）按照對環(huán)境的影響分為：清潔能源和污染能源。

太陽能、電能、風(fēng)能、水能、潮汐能、地?zé)崮艿榷紝儆谇鍧嵞茉?；煤、石油、柴薪等都屬「污染?/p>

源。

（3）按照人類開發(fā)早晚分為：常規(guī)能源和新能源。

煤、石油、天然氣及水能等屬于常規(guī)能源；核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等屬

于新能源。

（4）按照是否可再生分為：可.再生能源和不可再生能源.

①化石能源、核能等能源會(huì)越用越少，不能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充，這類能源稱為丕亙豆生能

源。

②像風(fēng)能、水能、太陽能等可以在自然界里源源不斷地得到，所以我們把它們稱為可再生能源。

二、21世紀(jì)的能源趨勢

1.近幾十年來世界能源消耗情況

近幾I年來，能源消耗增K速度明顯加抉（選填“加快”或“減慢

2.能源危機(jī)

（1）能源危機(jī)發(fā)生原因：目前作為人類主要能源的化石能源儲(chǔ)最并不豐富，而且化石能源開發(fā)利

用后不能再生。

（2）解決能源問題的出路：開發(fā)使用新能源；更好地利用已知能源。新能源是指人類新近才開始

利用的能源。例如，核能、太陽能、潮汐能、地?zé)崮堋L(fēng)能、生物質(zhì)能等都屬于新能源。

第2節(jié)核能

一、核能

1.原子的結(jié)構(gòu)

（1）電子的發(fā)現(xiàn)

十九世紀(jì)末，英國物理學(xué)家湯姆生在對陰極射線的研究中發(fā)現(xiàn)了帶負(fù)電的蟲壬，并得出電子是所有

物質(zhì)中原子的組成部分。

（2）原子核的發(fā)現(xiàn)

1898年，英國物理學(xué)家盧瑟福發(fā)現(xiàn)了。射線，做了“。粒子散射實(shí)驗(yàn)”。通過對電荷，質(zhì)量和偏轉(zhuǎn)角

度等的運(yùn)算，1911年提出了原子結(jié)構(gòu)的行星模型，即原子是由原子核和核外電子組成的。

原子核

原子的組成

（3）原子的“電子云模型”

1926年奧地利物理學(xué)家埃爾溫?薛定謂提出“電子云模型”。該模型中，電工在原子核外很小的空

間內(nèi)做高速運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)行沒有固定的規(guī)律，電子金層排布，接近現(xiàn)代人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。

2.原子核的結(jié)構(gòu)

（1）質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

1919年，盧瑟福用速度是20000km/s的a粒子去轟擊氮元素的原子核時(shí)、發(fā)現(xiàn)在原子核中還存在一

種帶正電的質(zhì)量比電子大很多的微粒一質(zhì)壬。

（2）中子的發(fā)現(xiàn)

中了的概念是由英國物理學(xué)家盧瑟福提出，中了的存在是1932年英國物理學(xué)家詹姆斯爸德威克用

鐳的Q射線轟擊鉞原子時(shí)的實(shí)驗(yàn)中證實(shí)的。物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)中子的質(zhì)量與質(zhì)壬相同、但

是不帶電。

（3）原子核的組成

原子核，簡稱“核”，位于原子的核心部分，由質(zhì)子和中子兩種微粒構(gòu)成。原子核帶正電（即質(zhì)子

所帶的正電），中子不帶電。

3.原子的組成及帶電情況

—質(zhì)子

—原子核_（帶正電）

（帶正電）中子

原子一（不帶電）

—核外電子

（帶負(fù)電）

原子核極小，它的直徑在1016m?io」4m之間，體枳只占原于體枳的幾千億分之一，在這極小的原

子核里卻集中了99.95%以上原子的質(zhì)量。

4.核能

（1）核能：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,就有可能釋放出驚人的

能量,這就是核能。

（2）釋放核能的方式：核裂變和核聚變。

二、裂變

1.裂變

1934至1938年，科學(xué)家先后用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生裂變，發(fā)現(xiàn)一個(gè)核

分裂成兩個(gè)質(zhì)量中等大小的原子核,同時(shí)釋放出大晟的能量。奇妙的是，鈾235核在分裂成兩個(gè)別的原

子核的時(shí)候，乂放出至上個(gè)中子。核裂變的能量巨大:1kg鈾全部裂變，釋放的能量超過20001煤完

全燃燒時(shí)釋放的能量。

氮核

*鰥。一

中子中子。,

鈾核會(huì)徽懸殿

o—?中子

鈾235

釧核

核裂變示意圖鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖

2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

當(dāng)中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，釋放大量核能的同時(shí)產(chǎn)生出幾個(gè)新的史上，這此中子又會(huì)轟擊

其他鈾核……于是就導(dǎo)致?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)。

3.裂變的應(yīng)用

（1）核電站

核電站利用裂變產(chǎn)生的核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。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。

①核反應(yīng)堆：核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場所，它能夠控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，緩哽、平穩(wěn)地

釋放核能的裝置。

②核電站的工作原理及能量轉(zhuǎn)化

核燃料■

A__?I

HH唧胴唧0%，加

核反應(yīng)堆汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)電網(wǎng)

核電站將反應(yīng)堆中放出的核能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的內(nèi)能，通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

化為電能。核電站發(fā)電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況：核能—內(nèi)能T機(jī)械能一里能。

③我國的核電站

我國已經(jīng)自主設(shè)計(jì)、制造出具有世界先講水平的核電站。其中“華龍一號”核電站在30余年核電

科研、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)福島核事報(bào)經(jīng)驗(yàn)反饋以及中國和全球最新安全要求,

研發(fā)的先進(jìn)百萬千瓦級壓水堆核電技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代壓水堆核電創(chuàng)新成果。

（2）原子彈

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。原子彈就是根據(jù)

這一原理制造的。

三、聚變

1.聚變

如果將某些質(zhì)量很小的原子核，例如笊核（由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成）與福:核（由一個(gè)質(zhì)子和兩

個(gè)中子構(gòu)成），在超子溫下結(jié)合成新的原子核——氮核，也會(huì)釋放出巨大的核能,這就是聚變。

負(fù)4氮

-—

M中子

2.氫彈

笊核和瓶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。氫理利用的就是聚

變瞬間釋放的能量。

3.海水中的核能

如何實(shí)現(xiàn)可控聚變，如何利用可控聚變釋放的核能，科學(xué)家正在積極地探索著。海水中韁藏著豐富

的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的笊核?？茖W(xué)家預(yù)言，通過亙控聚變來利用核能，有望徹底解決人類能源問題。

1升海水所含笊產(chǎn)生的聚變能等同于迦升汽油所釋放的能量。海水中笊的儲(chǔ)量可使人類使用幾十

億年。

4.裂變與聚變的比較

裂變聚變

質(zhì)量較大的原子核分裂質(zhì)量很小的原子核結(jié)合

定義

成較小原子核的過程成較太原子核的過程

用一定速度的中子

條件超高溫

轟擊較大原子核

釋放核能大小巨大更加巨大

是否可以控制可控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度目前不能人為控制

應(yīng)用核電站、原子彈氫彈

5.核電站和核廢料處理

核反應(yīng)堆是通過可控裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備。反應(yīng)堆內(nèi)的鈾核發(fā)生裂變時(shí)，會(huì)釋放能量，也會(huì)產(chǎn)

生放射線。如果放射線泄漏到反應(yīng)堆外面，會(huì)對人和其他生物造成傷害，所以核反應(yīng)堆都封閉在一個(gè)厚

厚的鋼筋混凝土殼中。

（1）核泄漏的危害

核電站一旦發(fā)生核泄漏事故，就可能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，所以核電站的安全性應(yīng)得到高度重視。為此,

科學(xué)家們制訂了嚴(yán)格的安全措施和安全標(biāo)準(zhǔn)。

（2）科學(xué)家們制定了嚴(yán)格的安全措施和安全標(biāo)準(zhǔn)

以秦山核電站為例，它有三道屏障，用于防止放射性物質(zhì)的外泄。

第一道屏障是倍-4合金包殼，它把核燃料及其裂變產(chǎn)物封閉起來。

第二道屏障是壁厚為175mm鋼板制成的反應(yīng)堆壓力容器及相應(yīng)的管道設(shè)施，它把反應(yīng)堆冷卻劑包

容在里面，防止有放射性的冷卻劑外泄。

第三道屏障是反應(yīng)堆安全殼，它是高72.5m、外徑38m、厚1米的鋼筋混凝土制成的圓柱形建筑，

內(nèi)襯6mm的鋼板。安全殼也能:氐御外部破壞。

（3）核廢料的處理

核電站使用過的核燃料成為核廢料。由于核廢料仍具有放射性，對環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)大的危害，因此

要將核廢料深埋到人跡稀少的沙謨地帶。

第3節(jié)太陽能

一、太陽一一巨大的“核能火爐”

1.太陽的結(jié)構(gòu)

如圖所示，從內(nèi)到外依次是太陽核心、輻射層、對流層、太陽大氣。

2.太陽能的來源一氫核聚變

在太陽內(nèi)部，氫原子核在起高溫下發(fā)生塞變，釋放出巨大的核能。太陽核心每時(shí)每刻都在發(fā)牛氫彈

爆炸，核心溫度高達(dá)1500萬攝氏度，太陽就像一個(gè)巨大的“核能火爐”。太陽至今已經(jīng)穩(wěn)定地“燃燒”

了近50億年，而且還能繼續(xù)“燃燒”烈_億年。

3.太陽能的傳遞——熱輻射

太陽距地球1.5億千米，直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬倍,質(zhì)量是地球的33萬倍。

太陽核心釋放的能量向外擴(kuò)散，可以傳送到太陽表面。太陽表面溫度約則￡C,就像一個(gè)高溫氣體組成

的海洋。大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射開去。

二、太陽是人類能源的寶庫

1.地球上大多數(shù)能源來自亍太陽能

由于化石能源、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都是來太陽能，所以說太陽是人類能源的寶庫。人類利用

這些能量，實(shí)際上都是間接地利用太也能。

2.化石能源的形成

遠(yuǎn)古時(shí)期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能?；癁樯矬w的化至能。在它切死后，軀

體埋在地下和海底，經(jīng)過幾百萬年的沉積、化學(xué)變化、地層的運(yùn)動(dòng)，在高壓下漸漸變成了五池和煤。在

石油形成過程中還放出天然氣。

3.風(fēng)能的形成

由于地球表面各個(gè)部位吸收太陽熱量的不均勻性，空氣的冷暖程度就不一樣，于是，暖空氣膨脹變

輕后（密度變?。┥仙?，冷空氣冷卻（密度變大）后下降，這樣冷暖空氣便產(chǎn)生流動(dòng),形成風(fēng)。

4.水能的形成

陽光曬暖「地球表面的水，水吸熱蒸發(fā)變?yōu)樗魵馍仙礁呖罩?，水蒸氣液化形成的小水滴或凝華

成的小冰晶懸浮在高空中形成云；云中的小水滴或小冰晶相互聚集，最后下降成為幽，雨落到地面，匯

入江、河、湖、海中而流動(dòng)，成為具有動(dòng)能的水。

5,太陽能的能量守恒

植物通過光合作用從太陽獲取能量，以化學(xué)能的形式存儲(chǔ)在植物體內(nèi)，人類和動(dòng)物從植物或其他動(dòng)

物獲取生物質(zhì)能以維持生命和人類的各種活動(dòng)。地球上幾乎所有的能源都來自太陽能，太陽能在轉(zhuǎn)移和

轉(zhuǎn)化過程中總量保持不變。

三、太陽能的利用

太陽能的直接利用有光電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換；間接利用有光化轉(zhuǎn)換。

1.光電轉(zhuǎn)換

（1）太陽能電池

太陽能電池，是一種在光的照射下產(chǎn)牛電動(dòng)勢的半導(dǎo)體元件，直接杷太陽能轉(zhuǎn)變成電能，光電池的

種類很多，常用的有硒光電池、硅光電池和硫化詫、硫化銀光電池等。

（2）太陽能電池的一些應(yīng)用

太陽能電池在生活、生產(chǎn)、航空航天、交通、通信等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。

2.光熱轉(zhuǎn)換

（1）集熱器

集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)，把太陽能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

（2）集熱器的原理

集熱器的箱面是玻璃，內(nèi)部有涂瞿的吸熱板，可以吸收太陽輻射并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而將集熱器管道

內(nèi)的水流加熱。

（3）太陽能熱電站

這種發(fā)電站先將太陽能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，然后再通過機(jī)械能裝置轉(zhuǎn)變成電能。

電站中心有一個(gè)集熱塔，塔頂上裝有接收器（鍋爐），塔的周圍裝有平面反射鏡（也叫定口鏡），它

把陽光反射后集中在鍋爐上，把鍋爐內(nèi)的水加熱成高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)

電機(jī)發(fā)電。

3.光化轉(zhuǎn)換

光化轉(zhuǎn)換是指把太陽能轉(zhuǎn)化為化至能，儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)。比如綠色植物的生長就是靠太陽能轉(zhuǎn)化的

化學(xué)能，所以通過光合作用的植物把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

4.太陽能的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)

①太陽能取之不盡、用之不竭，是人類可以利用的最豐富的永久性能源。

②太陽能分布廣闊，不需要挖掘、開采和運(yùn)輸。

③太陽能是一種清潔能源，使用時(shí)沒有運(yùn)染。

（2）缺點(diǎn)

①太陽能到達(dá)地球上非常分散，接收裝置的面積大，造價(jià)高。

②太陽能的利用受氣候、晝夜的影響很大。因此必須有貯存裝置.，這不僅增加了技術(shù)上的困難，也

使造價(jià)增加。

③太陽能電池的成本高，而且每個(gè)太陽能電池產(chǎn)生的電壓較低（選填“高”或"低”）。

5.核能、潮汐能與地?zé)崮懿皇翘柲?/p>

（1）潮汐能丕是來源于太陽能。潮汐能是因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，導(dǎo)致海平面周期性升

降，因海水漲落及潮水流動(dòng)所產(chǎn)