九年級北師大版粒子和宇宙能源危機與希望（柴文平）PPT

第十六章粒子和宇宙

一、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律

1、能量的形式：

自然界中的物質(zhì)存在著不同的運動形式，不同的運動形式對應(yīng)著不同的能量。運動的物體具有

；被舉高的物體具有

；發(fā)生彈性形變的物體具有

；由大量粒子構(gòu)成的系統(tǒng)具有

。動能重力勢能彈性勢能內(nèi)能

高空飛行的飛機騰空而上的火箭飛船的太陽能電池板

風力發(fā)電廠水力發(fā)電站核電站觀察下圖所示的各種情景，請你說明：它們在工作時能量的轉(zhuǎn)化情況？不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化有怎樣的規(guī)律？2、能量的轉(zhuǎn)化

大量事實表明：

不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化3、能量守恒定律

【問題1】

人們?yōu)榱藵M足生產(chǎn)對動力日益增多的需要，幻想制造一種機器，它不需要任何動力和燃料，卻能不斷地對外做功，這種機器稱為“第一類永動機”。

你認為這樣的永動機可以制造成功嗎？【問題2】

在自然界，有許多現(xiàn)象的自然發(fā)生、發(fā)展都有方向性。例如“水往低處流”。

你認為能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是否也具有方向性呢？能量轉(zhuǎn)化與守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(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?！菊f明】1.能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然規(guī)律之一。任何形式的能量之間都可以轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化過程并不減少它們的總量。2.自發(fā)的能量轉(zhuǎn)化過程是有一定方向性的，即自然進行的能量轉(zhuǎn)化過程是不可逆的。總結(jié)：

凡是能提供能量的物質(zhì)資源都可以叫作能源。

同學(xué)們知道生活中有哪些可以稱為能源呢?什么是能源呢？二、能量與能源人類利用能源的歷史四個時期1、能源以是否能直接使用來劃分：一次能源：可以直接從自然界取來使用的能源。如煤炭、石油、天然氣

二次能源：經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換而來的能源。如電能、汽油、酒精

（二次能源的“驕子”——電能）2、能源以是否能循環(huán)再生來劃分：不可再生能源：可再生能源：二、能源的分類一旦被消耗，是不能再增加的能源。如煤炭、石油、天然氣，由古代生物在長期地質(zhì)變遷中形成的。不會隨開發(fā)利用而日益減少的能源。如太陽能、水能、風能、地熱能、海洋能、潮汐能，這類能源可以在自然界里源源不斷地得到。我國的能源結(jié)構(gòu)以下我國的能源結(jié)構(gòu)圖反映了什么問題？目前，我國的能源消耗中不可再生能源的比例也很大，且以煤炭為主，結(jié)構(gòu)不是很合理。以下兩幅圖說明了什么？我國和世界的煤能源消耗世界的液化天然氣（LNG）能源消耗

國際能源機構(gòu)的統(tǒng)計，地球上的石油、天然氣、煤供人類開采的年限，分別只有40年、50年和240年?，F(xiàn)在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源，其中石油約占40%，煤約占35%，天然氣約占20%。三、能源危機的存在物質(zhì)與能量

1、核裂變：

物理學(xué)家用中子轟擊鈾，使鈾這種原子核分裂成兩個中等質(zhì)量的原子核，這種原子核反應(yīng)叫作核裂變。舉例：中子轟擊鈾235產(chǎn)生核能鏈式反應(yīng)：如果產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊其他鈾核，就會導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變。原子彈―根據(jù)核裂變的原理制成。屬于不可控制的鏈式反應(yīng)的結(jié)果！

2、核聚變：

把輕核聚合成質(zhì)量較大的核的反應(yīng)稱為核聚變。舉例：氘核和氚核在超高溫下聚合成氦核，同時放出大量能量。由于聚變反應(yīng)需要在很高的溫度下才可發(fā)生，所以也叫熱核反應(yīng)。氫彈―根據(jù)核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。設(shè)疑：核能這么巨大，難道只能用于戰(zhàn)爭嗎？如何才能有效地控制核能的釋放？核電站

—利用原子核裂變時產(chǎn)生的大量熱量，使水變成蒸汽，推動汽輪機運轉(zhuǎn)，再帶動發(fā)電機發(fā)電。大亞灣核電站秦山核電站核電站在工作時

能的轉(zhuǎn)化：核能電能→內(nèi)能機械能→→核電站的特點：

(1)消耗的燃料最少。與同功率的火電廠相比較，一座100萬千瓦的火力發(fā)電廠每年約耗用300萬噸煤，一座100萬千瓦的核電站僅耗用30噸濃縮鈾，而且可以再生使用。

(2)發(fā)電成本低。根據(jù)國外的報道，核電站的建廠投資比燃煤電廠高20％—50％，但是經(jīng)濟效益明顯，發(fā)電成本低于火電廠。

(3)運行可靠，利于環(huán)境保護。核電站不排放二氧化硫、二氧化碳及二氧化氮等有害的污染物，不產(chǎn)生煤灰。核燃料的安全屏障以及嚴格的監(jiān)督和控制，保證不會發(fā)生核泄漏。

想一想：面對能源危機，我們中學(xué)生應(yīng)該怎么做？可能會出現(xiàn)能源危機，我們中學(xué)生應(yīng)做到：1、從節(jié)約能源做起。2、現(xiàn)在努力學(xué)習科學(xué)文化知識，將來發(fā)展科學(xué)技術(shù)水平，提高能源的利用率，開發(fā)新能源?？茖W(xué)與人類一、選擇題1．下列能源屬于二次能源的是()A.石油B.核能C.天然氣D.電能2.以下能源中屬于可再生能源的是()A.風能B.石油C.天然氣D.煤3.開發(fā)新能源是本世紀人類關(guān)注的熱點之一，除了開發(fā)新能源，我們還應(yīng)該從節(jié)約身邊的能源做起，下圖中符合節(jié)約能源且安全的做法是()4．出行是人們工作、生活中不可缺少的環(huán)節(jié)，出行的工具多種多樣，使用的能源也不盡相同。自行車、電動自行車和燃油汽車所消耗的能源類型分別是（）①生物能②核能③電能④太陽能⑤化學(xué)能Ａ．①③⑤Ｂ．①④⑤Ｃ．①②③Ｄ．①③④隨堂練習DABA二、填空題1．凡是能提供

的物質(zhì)資源，都可以叫做能源。2．煤、石油、天然氣，是千百萬年前埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，一旦被消耗，是不能再生的，所以稱為

能源。

3．我們使用的能源按能否直接從自然界獲得可分為

能源和

能源；按能否在短期內(nèi)從自然界得到補充，可分為

能源和

能源。4．我國將于2006年１月１日開始實施《可再生能源法》．這部法律不僅向人們顯示了可再生能源對于未來社會生活的重大意義，同時，也為可再生能源未來的發(fā)展指出了更明確的方向．（1）目前我國常用的能源有煤炭、石油、天然氣、風能、水能、核燃料、太陽能等，其中屬于可再生能源的是______________________________________________．（2）與不可再生能源相比，可再生能源的主要優(yōu)點是：(只要求寫出1條)________________________________________________________________．能量

不可再生

一次

二次

不可再生

可再生

風能、水能、太陽能

可以從自然界源源不斷地獲得（可再生）；清潔（無污染）等

5．如圖是1995年與2001年世界能源消耗情況。由圖19-1-2可知，世界能源的消耗呈

趨勢（填“增長”或“減少”）。

圖19-1-2增長

[課后反饋檢測]

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.水能和風能B.煤和石油C.潮汐能D.干木柴

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AA輕聚變重C裂變5、在各種形式的能量轉(zhuǎn)化的過程中，下列說法中正確的是（）A.機械能一定守恒B.各種形式的能量都守恒C.各種形式的能的總量一定守恒D.只有機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C6、冰塊沿地面滑動，往往會逐漸融化，在這一過程中是

能轉(zhuǎn)化為

能,但能量的總量_______。機械內(nèi)不變①摩擦生熱（

→

）②氣體膨脹做功（→

）③電燈發(fā)光（→

）

④電飯鍋做飯（→

）

⑤煤炭燃燒（→

）⑥用洗衣機甩干衣服（→

）

⑦手搖發(fā)電機發(fā)電

（→

）7、分析下列各現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化機械能內(nèi)能

內(nèi)能機械能

電能光能+內(nèi)能

電能

內(nèi)能

內(nèi)能化學(xué)能

電能機械能機械能

電能

8.一個多世紀以來，人類能源消耗急劇增長，能源是否取之不盡，用之不竭嗎？請你設(shè)想一下再過500年，人類能源的利用情景，寫出兩個場景。再見一、四次能源革命柴薪時期煤炭時期石油時期第一次第二次第三次以柴薪為能源以煤為能源以石油為能源一萬年二百年幾十年第四次多元化時期以鈾等為能源現(xiàn)在人類從鉆木取火學(xué)會了利用柴薪為主要能源蒸汽火車蒸汽輪船18世紀末，蒸汽機的發(fā)明引起了資本主義國家的工業(yè)革命，煤炭成為了這場工業(yè)革命的動力基礎(chǔ)，工廠、船舶、火車等都離不開它。耗油的交通工具中國最大的風力發(fā)電場太陽能熱水器日本大阪核電站氫能汽車