北師大九年級(jí)物理下冊 （能源 危機(jī)與希望）粒子和宇宙教學(xué)課件

第十六章粒子和宇宙能源：危機(jī)與希望

3.初步了解人類發(fā)現(xiàn)、開發(fā)、利用能源的歷史，能通過具體的事例，說出能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系.1.通過實(shí)例認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，但自然轉(zhuǎn)化過程不可逆.新課目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)4.了解核裂變及核聚變.2.永動(dòng)機(jī)是不可能存在的.新課引入

你們知道我們生活的地球上有哪些能源嗎，人類怎樣利用它們呢？觀察與思考自然界中的物質(zhì)存在著不同的運(yùn)動(dòng)形式汽車的運(yùn)動(dòng)新課講解能量轉(zhuǎn)化與守恒定律一電荷的運(yùn)動(dòng)分子的運(yùn)動(dòng)觀察與思考

觀察下面圖片中的情形，各種不同的運(yùn)動(dòng)形式都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)聲相互轉(zhuǎn)化？不同形式的能連之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？飛行的飛機(jī)柯受良駕車飛越黃河交流與討論水力發(fā)電站太陽能電池板大亞灣核電站風(fēng)力發(fā)電能的轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

大量事實(shí)表明：不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，在一定量的某種形式的能量減少的同時(shí)，總伴隨著其他形式的能量在等量地增加.就是說：能量不會(huì)憑空消失，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化成其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.這就是能量轉(zhuǎn)化與守恒定律.失敗的永動(dòng)機(jī)觀察與思考幾個(gè)失敗的永動(dòng)機(jī)利用磁鐵對車前端鐵板的吸引，牽引車前進(jìn)

很顯然，這些永動(dòng)機(jī)全是失敗的，因?yàn)樗鼈冞`背了能量守恒定律，能量不可能被創(chuàng)生，因此永動(dòng)機(jī)是不存在的.利用磁鐵A將沿軌道下滑的鐵球從軌道M吸上來

值得一提的是,能量轉(zhuǎn)化的過程可以自發(fā)地朝某個(gè)方向進(jìn)行，卻不能只發(fā)地朝相反的方向進(jìn)行.例如用火燒水時(shí)，水越來越冷而火更旺的情況是不會(huì)發(fā)生的；又如小孩坐冰車被推走速度只會(huì)越來越慢而不會(huì)越來越快.這些事例說明，自發(fā)的能量轉(zhuǎn)化過程是有一定的方向性的，即自發(fā)能量轉(zhuǎn)化過程不可逆.回答：煤，煤氣，柴草、天然氣、電……，這些都是能源.想一想：我們每天要吃飯、喝水，用什么來煮飯、燒水呢？

能量是與物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系的.對應(yīng)于不同形式的運(yùn)動(dòng)，有不同形式的能量，如機(jī)械能、電磁能、內(nèi)能、化學(xué)能等.自然界存在著可以為人類提供能量的自然資源，稱為能源.能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ).能量與能源二2003年美國與加拿大東部地區(qū)當(dāng)?shù)貢r(shí)間8月14日下午四時(shí)十四分突然大范圍停電，由加拿大東部城市多倫多以至美國東部的紐約地區(qū)都受影響.美國東部大停電觀察與思考

由此可見能量對人類的重要人類的生活、生產(chǎn)離不開能源的利用.能源的現(xiàn)狀又是如何呢？停電引發(fā)的交通癱瘓1.煤炭資源：地質(zhì)儲(chǔ)量約1.44萬億噸，占世界煤炭總儲(chǔ)量的13%.我國的能源消耗狀況中國能源資源真的豐富嗎?

2.石油資源：保有儲(chǔ)量為600億噸，但后備資源不足，而且石油可采儲(chǔ)量的增長速度低于老油田的遞減速度，儲(chǔ)采比呈下降趨勢.3.天然氣資源：保有儲(chǔ)量為7000億立方米，但后備資源不足；水力資源：理論儲(chǔ)量為6.8億千瓦，但可開發(fā)儲(chǔ)量只有3.78億千瓦，且其中67.8%的水力資源集中分布在西南地區(qū)，要開發(fā)不易.無疑：我國是世界上能源豐富的國家之一，但我國人口眾多，人均能源占有量遠(yuǎn)低于俄羅斯、美國，只有世界人均能源占有率的1/2.

人類對能源的需求日益擴(kuò)大，煤、石油、天然氣等不可再生能源日益減少，二十一世紀(jì)人類最迫切的需要是改變能源嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)狀.新能源的開發(fā)已經(jīng)迫在眉睫.物質(zhì)與能量三1905年，愛因斯坦以驚人簡潔的公式E=MC2揭示了以質(zhì)量M為標(biāo)志的物質(zhì)與能量E的關(guān)系.式中C為光在真空中的速度.愛因斯坦的質(zhì)能方程為核能的開發(fā)和利用提供了理論支持.1938年，物理學(xué)家用中子轟擊鈾核，使之分裂并放出中子及能量，這個(gè)過程就叫作核裂變.另外，放出的中子會(huì)繼續(xù)撞擊其它的核，并再次放出中子，如果不加控制將會(huì)一直進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng),原子彈就是這樣子造出來的.1KG鈾全部裂變時(shí)釋放的能量相當(dāng)于2500T優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒釋放的能量.人們把這種能量稱為核能.

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)“小男孩”原子彈核能首先被用來制造恐怖武器原子彈，威力十分巨大.原子彈爆炸威力驚人

現(xiàn)在，原子核能已被用于和平目的，十幾個(gè)國家都已建成核電站.但是核電站一旦泄露，就會(huì)帶來和污染等問題，危及人類生命安全，因此和平安全使用核能，做好防護(hù)措施是很重要的事情.核電站核能內(nèi)能機(jī)械能電能↓↓↓秦山核電站大亞灣核電站嶺澳核電站陽江核電站核聚變

不久，人類發(fā)現(xiàn)氘核和氚核在超高溫下聚合成氦核，同時(shí)放出大量能量.這種2個(gè)質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時(shí)釋放出能量的反應(yīng)稱為核聚變.

人們從太陽的光譜中發(fā)現(xiàn)，太陽中在激烈的進(jìn)行著核聚變，同時(shí)釋放出巨大的能量.氫彈就是利用裂變的高溫使氘核與氚核發(fā)生聚變從而引發(fā)巨大爆炸的.聚變氫彈

核聚變的優(yōu)越性不僅只能量釋放多出4倍于裂變，更可喜的是，所需的氘核在海水中就含量巨大，堪稱用之不竭.現(xiàn)今許多國家都在運(yùn)行改進(jìn)可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，爭取早日實(shí)現(xiàn)可控核聚變.中國“環(huán)流器”裝置

物理學(xué)的研究表明，有些能源，如太陽能、風(fēng)能、潮汐能、水力和地?zé)崮艿瓤梢哉J(rèn)為是無限的，所以也把它們叫作可再生能源.科學(xué)與人類四風(fēng)能觀察與思考潮汐能發(fā)電地?zé)崮馨l(fā)電太陽能能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點(diǎn)舉例按形成或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)分一次能源自然形成，未經(jīng)加工太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能、潮汐能二次能源由一次能源?jīng)加工轉(zhuǎn)換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術(shù)分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣、水能新能源正在開發(fā)或有新的利用方式太陽能、核能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣、風(fēng)能能源按不同的分類方法就會(huì)有不同的分類結(jié)果.能源分類方法能源分類名稱特點(diǎn)舉例按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用、不斷補(bǔ)充水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮懿豢稍偕茉炊唐趦?nèi)無法轉(zhuǎn)換獲得煤、石油、天然氣、核燃料按對環(huán)境污染情況分清潔能源對環(huán)境基本上沒有污染太陽能、海洋能、風(fēng)能、水能污染能源會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境化石燃料(煤、石油、天然氣)

當(dāng)代的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，已經(jīng)使人類具有了認(rèn)識(shí)和利用自然環(huán)境的能力，推動(dòng)著人類社會(huì)的進(jìn)步，提高了人類生活的質(zhì)量.但隨著新技術(shù)的應(yīng)用，也引發(fā)了環(huán)境污染、能源短缺、全球變暖、臭氧枯竭、物種滅絕等一些列問題.因此，我們應(yīng)該樹立科學(xué)發(fā)展觀，在利用科學(xué)技術(shù)改善生活的同時(shí)，也要注意避免因?yàn)E用技術(shù)而導(dǎo)致的社會(huì)問題，促使人類社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)地發(fā)展.1.解決能源問題的主要措施是()A.大力開發(fā)新能源B.大量利用太陽能、地?zé)崮蹸.大量利用水能、風(fēng)能D.采用新技術(shù)、新設(shè)備，更新落后的技術(shù)裝備A典例與精析2.“溫室效應(yīng)”是怎樣形成的，有什么危害？答案：“溫室效應(yīng)”的產(chǎn)生是由于石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量．它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升淹沒沿海城市、海水向河流倒灌、耕地鹽堿化等．1.人類與能源的關(guān)系.2.能量轉(zhuǎn)化與守恒定律.3.永動(dòng)機(jī)不存在.4.能量存在的形式以及人類對各種能源的利用.5.核裂變與核聚變.6.能源及環(huán)境等問題和可持續(xù)發(fā)展.課堂小結(jié)1.下列關(guān)于核能的說法正確的是()A.物質(zhì)是由原子構(gòu)成的，原子中有原子核，所以利用任何物質(zhì)都能得到核能B.到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即重核裂變和輕核聚變C.原子彈和氫彈都是利用原子核裂變和聚變的原理制成的D.自然界只有在人為的條件下才會(huì)發(fā)生裂變C課堂訓(xùn)練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.太陽能

2.下列能源中與太陽能無關(guān)的是（）

A.水能和風(fēng)能B.煤和石油C.潮汐能D.干木柴

AA

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.可減少對化石燃料的開采輕聚變重C裂變

5.你在家務(wù)勞動(dòng)的過程中，需要消耗哪些能源，請你說出兩個(gè)場景，并分別說明每一場景所消耗能源的種類.場景一：

能源

場景二：

能源

煤氣做飯化學(xué)能用洗衣機(jī)洗衣電能能源：危機(jī)與希望第十六章粒子和宇宙

觀察與思考問題：圖中都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？觀察與思考問題：圖中都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？問題：圖中都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？觀察與思考問題：圖中都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？觀察與思考問題：圖中都存在著什么能量？分別有哪些不同形式的能量在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化？能量之間的相互轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？觀察與思考太陽能內(nèi)能用集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)。實(shí)現(xiàn)了把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。1．光熱轉(zhuǎn)化一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律太陽能電能太陽能電池可以將太陽能轉(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)化一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律水力發(fā)電廠把機(jī)械能轉(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)械能等多種形式的能量。機(jī)械能機(jī)械能內(nèi)能電能一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律3．機(jī)械能電能轉(zhuǎn)化內(nèi)燃機(jī)把能源中儲(chǔ)備的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能?；瘜W(xué)能機(jī)械能內(nèi)能一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律4．內(nèi)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律大量事實(shí)表明：能量既不會(huì)憑空消失，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。

在熱傳遞的過程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能自發(fā)地向相反方向進(jìn)行。如果要使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。二、能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性小孩坐在冰車上沿水平冰面推出去后，由于摩擦，在冰面上運(yùn)動(dòng)得越來越慢，最后停止運(yùn)動(dòng)。汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成輪胎、地面和空氣的內(nèi)能，這些消耗的能量不能再自動(dòng)地收集起來用于驅(qū)動(dòng)汽車。能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，有些能量可以利用，有些則不能。我們所能利用的能源是有限的，所以需要節(jié)約能源。二、能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性能夠提供化學(xué)能、光能、機(jī)械能和電能等各種形式能量的資源就叫能源。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。三、能量與能源1．能源三、能量與能源（1）能直接從自然界獲取的能源稱為一次能源?；茉?、核能、太陽能、地?zé)崮?、水能、風(fēng)能（2）由一次能源經(jīng)過加工得到的能源稱為二次能源。柴油、汽油2．能源的類型（4）可再生能源：

太陽能、風(fēng)能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到

。（3）不可再生能源：

化石能源、核能等能源會(huì)越用越少。三、能量與能源2．能源的類型質(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。3．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。三、能量與能源愛因斯坦質(zhì)能方程：重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放核能的反應(yīng)叫做核裂變?！肆炎儼演p核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)