教科版9年級(jí)物理下冊(cè)

實(shí)驗(yàn)探究動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，經(jīng)歷探究，是大家自主獲取物理知識(shí) 通過(guò)動(dòng)手動(dòng)腦的過(guò)程，促進(jìn)大家科學(xué)素養(yǎng)的全面 有好的創(chuàng)意嗎?可以通過(guò)自己的小發(fā)明、小設(shè)計(jì) 家用電 家庭電 安全用電與保 家庭生活自動(dòng)化、智能 神奇的電磁 電磁波的應(yīng) 改變世界的信息技 能量守恒定 能量轉(zhuǎn)化的方向性和效 能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā) 1 2 插座——家庭電路預(yù)留的電源接口…插頭——家用電器連接電源的接頭…量電裝置和配電裝 收音機(jī)的刻度 能量之間的轉(zhuǎn)

學(xué)會(huì)使用驗(yàn)電 練習(xí)使用家庭配電 安裝模擬家庭電 觀察聲光控開 探測(cè)電磁 做一個(gè)太陽(yáng)能集熱 預(yù)防電火 計(jì)算波 電磁波還有哪些應(yīng) 物體具有的能 能量從哪里 分析一種永動(dòng) 這些情形可能 各種“效率 能源的分 核泄 你家都有哪些家用電

用家用電器“檢驗(yàn)”電能 用火柴燒斷熔 制作一只會(huì)叫的電子 電磁波的屏 測(cè)量燒水過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化效 學(xué)會(huì)閱讀家用電器的說(shuō)明 認(rèn)識(shí)配電箱上的線路 家庭使用能源變化情況調(diào) 我國(guó)的能源狀況及發(fā)展戰(zhàn) 3雷 家庭發(fā) 電磁波是怎樣產(chǎn)生 電磁波在醫(yī)院中的應(yīng) 從模擬信號(hào)到數(shù)字信 貝爾的光電 能量轉(zhuǎn)化的方向 α粒子散射實(shí) 人類利用能源的歷 4 29-1-1電視機(jī)是常見(jiàn)的家用電你能想象沒(méi)有電的生活嗎？電對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)越來(lái)越重要，你只要留意一下現(xiàn)在的家庭中都有哪些家用電器就會(huì)明白。從20世紀(jì)初的電燈，到現(xiàn)在的電子計(jì)算機(jī)，電的應(yīng)用促進(jìn)了人類文明的快速 表9-1- 小明家的家用電

名稱數(shù)量名稱數(shù)量111浴1211111111211其他2合計(jì)將你家的家用電器和額定功率填入自制的照明類、信息類等。你能將表9-1-1中的家用電器進(jìn)行分類嗎？ （socket9-1-3如圖9-1-4（live（neutral，符earthing，符號(hào)為PE，俗稱接地線。保護(hù)接地線通常也不帶電。 電路。保護(hù)接地線則與用電器的金屬外墻壁上兩孔插座的左孔一般是中性

9-1-4 9-1-5每個(gè)家庭都應(yīng)該有一個(gè)家用電工工具包（圖9-1-。驗(yàn)電筆（9-1-7）是這（即是否與相線

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9-1-7 拆開驗(yàn)電筆，觀察里邊的元器件，并分析這些元器件都起什么作用。使用時(shí)，手要接觸驗(yàn)電筆后端的金屬部分（9-1-8，切 圖9-1-8用驗(yàn)電筆檢驗(yàn)插座的電筆后端的金屬掛鉤或金屬片，此時(shí)驗(yàn)電筆端、氖管、電阻、人體和大地形成回路。當(dāng)被測(cè)物體帶電查看你家里的家用電器，看看哪些使用兩腳插頭，哪些使用三腳插頭。你能分辨出三腳插頭的各腳哪個(gè)接相線、哪個(gè)接中性線、哪個(gè)接保護(hù)接地線嗎？看看它們各有什么標(biāo)記。9-2-19-2-20321kW220V10(20)A大地間沒(méi)有電壓，相線與中性線間的電壓是220V。的供電與配電，圖9-2-3所示的配電箱中的各種電 9-2-3器等組成。配電箱一般嵌裝在墻體內(nèi)，外面僅見(jiàn)其面板（圖9-2-3庭電路。圖9-2-4是傳統(tǒng)家庭電路中常用的家用閘刀開關(guān)，內(nèi)部裝有熔絲（也叫做保險(xiǎn)絲，以保證 圖9-2-4家用閘刀開 圖9-2-5瓷插式熔斷器中，圖9-2-7）取代了閘刀開關(guān)和熔絲。電路發(fā)生過(guò)載或家庭配電箱中還裝有如圖9-2-8所示的漏電保 在許多家庭電路的配電箱中都有空氣開關(guān)和漏電保護(hù)器，如圖9-2-9所示。按要求，用戶每月應(yīng)對(duì)漏電保護(hù)器進(jìn)行一次例行試鈕，此時(shí)漏電指示按鈕應(yīng)彈起，同時(shí)斷路器跳閘切斷電路，說(shuō)明漏電保護(hù)器工作正常。合閘時(shí)先要將漏電指示按鈕按平復(fù)位，然后請(qǐng)?jiān)诩议L(zhǎng)或技術(shù)人員的指導(dǎo)與幫助下，

9-2-69-2-79-2-8圖9-2-9 圖9-2- 白熾燈螺絲口燈

如圖9-2-2和圖9-2-12所示的家庭配電線路是單回路配電線路，其中各燈具以及插座相互并聯(lián)，確保斷開開關(guān)時(shí)燈具上不帶電。如我們常用的白熾燈，螺絲口燈座中心的金屬片接相線，螺絲套接中9-2-10

請(qǐng)按圖9-2-2安裝模擬家庭電路。圖9-2-11城市由無(wú)數(shù)個(gè)家庭

一般采用多回路配電線路，如圖9-2-13所示。圖9-2-13中有兩個(gè)分支回路，一個(gè)分支回路供照明用電，由一個(gè)斷路器單獨(dú)控制；另一個(gè)分支回路供插座用電，且裝有漏電保護(hù)器。如果接插座的用電設(shè)備發(fā)生故障，漏電保護(hù)器觸發(fā)動(dòng)作還將空調(diào)插座和洗手間插座分別組成回路，形成 接戶 電能 圖9-2-12單回路配電線 圖9-2-13多回路配電線圖9-2-14是一幅貼在住宅 DZ47-63/1P DZ47-63/1P DZ47-63/1P DZ47L-1P+N20ADZ47-63/2P DZ47L-1P+N20A 調(diào)插座。如果你是這套住宅的 DZ47L-1P+N20A DZ47L-1P+N20ADZ47L-1P+N20A圖9-2-14 自20世紀(jì)電被廣泛應(yīng)用以來(lái)，人類文明發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化。但是，9-3-2不能用濕手摸或用濕

ltc的。但是并不是說(shuō)只要有電流通過(guò)，就會(huì)對(duì)人體造成傷害，相反，在醫(yī)學(xué)上經(jīng)常用弱電流治療疾病。電流對(duì)人體造成傷害的關(guān)鍵因素有兩點(diǎn)：一是電流的大小，二是通電時(shí)間的長(zhǎng)短。人體能感知的最小電流一般為0.5mA；當(dāng)人體通過(guò)的電流在1mA左右時(shí)，會(huì)有痛麻的感覺(jué)；通過(guò)的電流為20mA～35mA時(shí)，會(huì)引起劇痛和呼吸困難；當(dāng)通過(guò)人體電流大于50mA時(shí)，會(huì)發(fā)生心室觸電電流的大小取決于加在人體上的接觸電壓和人體電阻。人體電阻因人而異，并與清潔與否、干濕程度有關(guān)系。在考慮觸電時(shí)，人體電阻常取1500Ω～2000Ω，干燥時(shí)取較大值，潮濕時(shí)取較小值，浸水時(shí)取值最小為500Ω?？梢?jiàn)，安全電壓值與環(huán)境條件有很大關(guān)系。我國(guó)規(guī)定了適用于不同環(huán)境的安全電壓（safetyvoltage，其額定值分為五個(gè)等級(jí)：42、36、24、12V6。高壓（1000V以上）

LLLN 9-3-5遠(yuǎn)離人們的活動(dòng)范圍，并設(shè)有危險(xiǎn)標(biāo)示（9-3-4另一種是跨步電壓觸電，如圖9-3-5所示。高壓線9-3-5使人觸電。兩腳之間的距離越大，跨步電壓越大。與此類似，發(fā)生雷擊的樹下、避雷針引下線的接地點(diǎn)周圍也9-3-9-3- 圖9-3-6無(wú)保護(hù)接地，發(fā)生相PE圖9-3-7有保護(hù)接地，發(fā)生相

插座中的保護(hù)接地線PE直接與大地連接（俗稱保稱保護(hù)接零。采用了這些保護(hù)措施，當(dāng)發(fā)生用電器金屬外殼與其內(nèi)的相線L連通時(shí)，其故障電流Id電源，從而消除險(xiǎn)情（圖9-3-6、圖9-3-7 取一段家庭電路中常用的熔絲和一根與熔絲差不多長(zhǎng)短、粗細(xì)的銅導(dǎo)線，如圖9-3-8所示，然后用火柴的火焰分別燒它們，觀察哪一根更容易被燒斷。為什么？9-3-8?

9-4-1住宅樓道燈（圖9-4-2）的自動(dòng)控制已相當(dāng)完善，現(xiàn)在多用聲光控制，并配有延時(shí)裝置（圖9-4-3。用光和聲音共同控制開關(guān)，白天聲控開關(guān)不起作5n后燈熄滅。這種開關(guān)的光控傳感元件多用光敏電阻或光電二極管。光敏電阻的阻值隨光照的強(qiáng)弱而改變，從而可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)控制開關(guān)；光電二極管也可以起到同樣的作用。聲控傳感元件與電話機(jī)的話筒類似，能將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)來(lái)控制開關(guān)。 圖9-4-2

9-4-39-4-4

樓道燈的自動(dòng)控制還有觸摸式的（-4-4）和紅外感應(yīng)式的。如果采用的是觸摸開關(guān)，當(dāng)用手觸摸按鈕后觸發(fā)電路，燈亮，3～5min后燈熄滅。紅外感應(yīng)式開關(guān)則是通過(guò)感應(yīng)人體發(fā)出的紅外線進(jìn)行控制，只要有人在一定范圍內(nèi)（內(nèi)，即可觸發(fā)開關(guān)，直到人離開此范圍30s行控制，只要有人在一定范圍內(nèi)（內(nèi)，即可觸發(fā)開關(guān)，直到人離開此范圍30s 如果你有興趣，可以查詢有關(guān)電子制作實(shí)驗(yàn)方面的網(wǎng)站，它可以提供給你具體方案，其中包括電路圖、元器件的選購(gòu)、制作方法等。當(dāng)然，除了制作會(huì)叫的電子鳥之外，還有很多其他制作課題供你選擇。?是什么樣的已經(jīng)在有些地區(qū)得以實(shí)現(xiàn)。例如，可以在自家房頂上安裝太陽(yáng)能電池板（945，或在院子里架起風(fēng)力發(fā)電機(jī)，還可以在地下室安置燃料電池裝置。家庭發(fā)電的不足部分由電網(wǎng)補(bǔ)充，如有剩余還可以輸送給電網(wǎng)，電能表會(huì)雙向計(jì)費(fèi)。

9-4-5家用電器是將電能轉(zhuǎn)變成其他形式的能或進(jìn)行某種信息處理、服務(wù)于家庭生活的電器設(shè)備。家用電器通常通過(guò)插頭和插座與電源連接。20041月４日在火星表面成功著陸，10-1-2

大家一定對(duì)電磁波（electromagneticwave）這電磁波看不見(jiàn)（可見(jiàn)光除外、摸不著，如何 10-1-3

池的負(fù)極，另一端時(shí)斷時(shí)續(xù)地與電池的正極接觸。從收音機(jī)里可以聽(tīng)到與導(dǎo)線接觸或離開正極瞬間同步的“嚓嚓”聲，那就是你發(fā)射的神的學(xué)習(xí)中，用到了頻率、聲速等概念電磁波和聲波、給在空間中傳播的波“照個(gè)相”，可以看到波的形狀是不斷重復(fù)的。波峰和波峰之間，或波谷和波谷之間的最小間隔，就是波長(zhǎng)（給在空間中傳播的波“照個(gè)相”，可以看到波的形狀是不斷重復(fù)的。波峰和波峰之間，或波谷和波谷之間的最小間隔，就是波長(zhǎng)（wavelengt波長(zhǎng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)10-1-4抽去玻璃鐘罩內(nèi)的空氣，我們就聽(tīng)不到鐘罩中電鈴發(fā)出的聲音了，這是因?yàn)槁曇舻膫鞑バ枰橘|(zhì)。然而，“勇氣號(hào)”卻可以利用電磁波，穿越空無(wú)一物的漫漫太空，與地面科學(xué)家取得聯(lián)系。也就是說(shuō)，電磁波的傳播是不需要介質(zhì)的，它可以在真空中傳播。這是電磁波不同于聲波、水波的地方。 10-1-5外線、Ｘ射線、射線等，都是家族中的成員，只X X 紅外線

1010 10-1-6在圖10-1-6中，波長(zhǎng)的單位是納米，符號(hào)是nm，1nm=10-9m。于可見(jiàn)光了，它在真空中以c=3.０×108m/s的速度設(shè)電磁波的波長(zhǎng)是λ，頻率是f，那么根據(jù)波長(zhǎng)cc=λ 640kHzcλf計(jì)算這套節(jié)目用來(lái)發(fā)射信每個(gè)成員都具有不同的能量和不同的頻率范收音 圖10-1-7電磁波有極其廣泛的應(yīng)，看看是否還能257.75MHz1640kHz940nm122mm10-1-810-2-1我們已經(jīng)知道，電磁波是一個(gè)龐大的家族，從無(wú)線電波、可見(jiàn)光、X射線到射線，不同頻因此，電磁波具有十分廣泛的用途。不過(guò)綜合其各種應(yīng)用，基本上都集中在兩個(gè)方面的性質(zhì)上：或者是利用了電磁波的信息特征；或者是利用了電磁波在信息方面的應(yīng)用，源于三個(gè)方面：第一，電磁波攜帶信息，在許多情況下，向外輻射電磁波的物質(zhì)，其固有信息會(huì)被電磁波“帶”出來(lái)；第二，電磁波可以幫助人們獲得信息，充當(dāng)測(cè)量或檢測(cè)工具；第三，電磁波能承載并傳播信息，充當(dāng)信息傳播的媒介。（a）鈉鹽燃燒時(shí)發(fā)出波長(zhǎng)為589nm和589.6nm的黃光，告

10-2-2但它利用的是電磁波。借助雷達(dá)，第一張照片，后來(lái)人們常用X微觀結(jié)構(gòu)研究。在DNA雙螺旋 射線來(lái)進(jìn)行器官和骨骼檢查結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)中，X射線起到了10-2-3

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利用移動(dòng)電話發(fā)射和接收10-2-5 （a）葉綠素以太陽(yáng)光為能量把

10-2-6高頻電磁波、X射線、射線和激光，具有巨大的能量，能對(duì)所照射到的物體產(chǎn)生很強(qiáng)的作用。如X射線、射線是醫(yī)生手術(shù)治療的強(qiáng)大助手。激光除 （a）高頻淬火——用高頻電磁

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電磁波的應(yīng)用已成為人類文明的重要標(biāo)環(huán)境中，并沒(méi)有做好接收人為產(chǎn)生的各種各樣的電磁波的準(zhǔn)備?？臻g中越來(lái)越多的電磁波不同程度地影響著我們的健康，給我們帶以下設(shè)備中，主要利用電磁波的能量特性進(jìn)行工作的是 A.微波 B.手 C.雷 D.電吹為減少電磁污染對(duì)我們的影響，以下做法正確的是 X 熱紅外掃 X射線斷層掃描照10-2-9

在太空，有數(shù)以百計(jì)的通信衛(wèi)星環(huán)繞著地球；在高山之巔，有數(shù)不清的通信發(fā)射塔；在高樓大廈的天臺(tái)，有無(wú)數(shù)大大小小的無(wú)線通信接收裝置；在地下和海底,有密如蛛網(wǎng)的通信線纜。這就形成了一個(gè)從空中、陸地到海底的立體通信網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，連接了億萬(wàn)部電話、計(jì)算機(jī)和大型數(shù)據(jù)庫(kù)，將整個(gè)世界從國(guó)家、地區(qū)到家庭、個(gè)人緊密地我們常能聽(tīng)到某顆通信衛(wèi)星發(fā)射成功的新聞， 傳遍全球（圖10-3-4

圖10-3-4由通信衛(wèi)星組成的信圖10-3-5光在光纖中傳播光能損耗非常 圖10-3-6光纖1988年，在美國(guó)與英國(guó)、法國(guó)之間鋪設(shè)了越洋海底光纜（TAT-8）系統(tǒng)，全長(zhǎng)6700km。這是第一條跨越大西洋的通信海底光

到每百人73.6部。手機(jī)已成為我們工作、生活的一20世紀(jì)七八十年代數(shù)字技術(shù)、電子圖10-3-7數(shù)字蜂窩系統(tǒng)。為了獲得最好的資源利用效率，每個(gè)基站的工作范圍經(jīng)過(guò)合理調(diào)配之后呈一個(gè)小六角形，排列起來(lái)像蜂窩一樣，這就是“蜂窩系

它們都與移動(dòng)交換中心連接。移動(dòng)交換中心（MSC）息都要經(jīng)由它分揀、處理、傳遞。同時(shí)，移動(dòng)交換中心還擔(dān)負(fù)著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與固定電話網(wǎng)（座機(jī)，甚至是與互聯(lián)網(wǎng)的連接，是一個(gè)業(yè)務(wù)龐大、頭緒繁多的信息樞紐。在我國(guó)古代，人們用烽火臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)距離緊急信令的人工傳遞方式。雖然相比于今天，古代的技術(shù)的人們尋找各種傳遞信息的手段。例如，利用鴿子具有的歸巢本能并加以訓(xùn)練，就可以使它成為合格9電流來(lái)傳遞信息。1835年，美國(guó)畫家莫爾斯經(jīng)過(guò)苦1862年，偉大的物理學(xué)家麥克斯韋通過(guò)理論預(yù)

圖10-3-81967年，墨西哥為紀(jì)念當(dāng)年在墨西哥城舉行的國(guó)際正是他們?cè)?00多年前的杰出 光通信的出現(xiàn)比無(wú)線電通信還早。亞歷山大·貝爾在1876年發(fā)明了電話之后，就想到利用光來(lái)通電話的問(wèn)題。1880213。181年，貝爾宣讀了一篇題為“關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制”的論文，報(bào)告了他的光電話裝置。在貝爾本人看來(lái)，在他的所有發(fā)明中，光電話是最偉大的發(fā)明。請(qǐng)查詢互聯(lián)網(wǎng)或去圖書館查閱關(guān)于貝爾的光電話的資料，了解它的工作原理。速度為3.0×108m/s

從八年級(jí)上冊(cè)第二章我們開始接觸“能量”這一概念至今，在兩年的初中物理學(xué)習(xí)中，我們已經(jīng)知道能量有多種多樣的形式，不同的運(yùn)動(dòng)形式，對(duì) 11-1-皮球在空中運(yùn)動(dòng)；太陽(yáng)內(nèi)部的原子核在發(fā)生劇烈的變化；暖氣片內(nèi)的水中，大量水分子在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)；電池一旦接入閉合回路，它內(nèi)部的化學(xué)成分將持續(xù)發(fā)生反應(yīng)……運(yùn)動(dòng)形式的多樣性，對(duì)應(yīng)著能量的多樣性。 十 十 vab到b點(diǎn)停止，木塊的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。11-1- 圖11-1-4電能在現(xiàn)代生活中具有重要的地 輻射到地球的太陽(yáng)能總功率為1.7×10

11-1-5通過(guò)圖11-1-5可以發(fā)現(xiàn)，我們生產(chǎn)、生活中利械能守恒，為什么圖11-1-3中的小球在來(lái)回?cái)[動(dòng)過(guò)鐘（圖11-1-6）要定時(shí)上發(fā)條？這是因?yàn)樾∏蚴艿搅丝諝獾淖枇Γ跀[動(dòng)過(guò)程中不斷生熱，小球的機(jī)械能不守恒。但是如果也就是說(shuō)，考慮機(jī)械能和增加的內(nèi)能，能量仍然

圖11-1-6鐘表在走動(dòng)過(guò)程 十 能量既不能創(chuàng)造，也不會(huì)消滅；當(dāng)能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體或從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式時(shí)，總量不變。這稱為能量守恒定律（能量既不能創(chuàng)造，也不會(huì)消滅；當(dāng)能量從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體或從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式時(shí)，總量不變。這稱為能量守恒定律（lawofconservationofenergy。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，不少人想發(fā)明一種永動(dòng)機(jī)（permanetmachin，它不消耗能量，就可以永遠(yuǎn)地運(yùn)動(dòng)下去，并連續(xù)不斷地做功。有些永動(dòng)機(jī)，看一個(gè)個(gè)都失敗了。永動(dòng)機(jī)的失敗，從反面證明了能量守恒定律的正確性。

11-1-7達(dá)· 動(dòng)機(jī)。他的設(shè)想是：利用上水池的水向下的11-1-8 根據(jù)能量守恒定律，以下情形可能發(fā)生的是 冰水2能量轉(zhuǎn)化冰水2能量轉(zhuǎn)化 試著分析以下過(guò)程能否實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)過(guò)

從北京開到天津的汽車，掉轉(zhuǎn)車頭，汽車可以從空氣中、已排放的尾氣中吸收能量，不再消耗新的燃料，返回北京11-2-2上一節(jié)中提到的，給機(jī)上一節(jié)中提到的，給機(jī)圖11-2-3熱水瓶?jī)?nèi)表面鍍銀，

生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，這些理想情況都不可能發(fā)壺體中。如果把天然氣完全燃燒釋放的化學(xué)能稱為 十 十 η=在任何情況下，η1

11-2-4能量可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化中能量總量不變。除此之外，能量轉(zhuǎn)化還存在一定的方向性。例如，熱量總是自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，而不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體；水從高處往低處流下后，無(wú)法自發(fā)回到同樣的高度處，等等。請(qǐng)查詢互聯(lián)網(wǎng)或查閱相關(guān)書籍，進(jìn)一步了解關(guān)于能量轉(zhuǎn)化方向性的內(nèi)容。能11-3-1能

11-3-2

簡(jiǎn)而言之，能源（energysource）就是能量的常規(guī)能源是指當(dāng)前被廣泛利用的一次能源；新11-3-3形成而短期內(nèi)無(wú)法再生的一次能源，如煤、石油、存儲(chǔ)量已經(jīng)不多，如表11-3-1所示。因此，有所謂“能源危機(jī)”之說(shuō)。人11-3-3可再生能源是能夠不斷得到補(bǔ)充以供使用的一 十 十 儲(chǔ)量（按標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)煤鈾 需要，21世紀(jì)人類社會(huì)正面臨嚴(yán)重的能源匱乏。表11-3-2是人類為了生存與發(fā)展對(duì)能源的需求。傳統(tǒng) 人類對(duì)能源需求情少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴程度，是世界各國(guó)面臨的重要 以下能源形式中屬于可再生能源的 A.風(fēng) B.太陽(yáng) C.電 D.天然核11-4-1核我們已經(jīng)知道,物體是由分子組成的，分子又原子原子 核經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索，到1932年，物理學(xué)家終于11-4-2子電核（這樣的性質(zhì)稱為放射性。要人為拆分原子核energy們常說(shuō)的原子能（atomicenergy。重原子核分裂成較輕的原子核，叫作裂變（?ssion11-4-3nn11-4-3nnnn（（例144使反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)reaction圖11-4-4推倒骨牌A，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn) 圖11-4-5鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的示意核反應(yīng)堆（nuclearreactor）是一種能夠控制鏈電站（nuclearpowerplant，如圖11-4-6所示。

鈾

水

11-4-6核電站消耗的燃料很少，一座1.0×106kW的核電站，每年約消耗30t鈾燃料，而同樣功率的火力發(fā)電站卻要消耗約3.0×106t煤。所以，核電站大家一定發(fā)現(xiàn)，核反應(yīng)堆有厚重的保護(hù)層，這是為什么呢？原來(lái)，用于核反應(yīng)的燃料（如鈾235

20113119.0級(jí)地震。強(qiáng)震引發(fā)劇烈的海嘯，對(duì)日本沿發(fā)事件使附近區(qū)域居民甚至周邊鄰國(guó)陷入一片恐慌之中。大家的擔(dān)心是什么？這樣的事故能驗(yàn)室中，要用鉛板、有機(jī)玻璃等材料做好隔離防11-4-7

輕原子核結(jié)合成較重的原子核，也會(huì)（fusion例如，氫的同位素氘和氚，其原子核在超高溫下就可能聚合成氦核，釋放出巨大的子不帶電，不需要費(fèi)太大力氣。聚變就不一樣了，原子核帶有正電，兩個(gè)較輕的核在靠近過(guò)程中，彼此排斥，難以接近。目的溫度，要消耗不少能量，一旦發(fā)生聚變，獲得的核能能彌補(bǔ)之前的付出嗎？不會(huì)有“入不敷出”的現(xiàn)象發(fā)生吧？事實(shí)上，聚變釋放的核能遠(yuǎn)大于我們這把“火”自從46億年前“點(diǎn)燃”后，至今未熄。圖11-4- 可控核聚變的研究已在實(shí)驗(yàn)室取得重大進(jìn)展，但是可控核聚變的利用還有相當(dāng)長(zhǎng)的路程要走。?？煽睾司圩兊难芯恳言趯?shí)驗(yàn)室取得重大進(jìn)展，但是可控核聚變的利用還有相當(dāng)長(zhǎng)的路程要走。海核能是指原子核 過(guò)程中釋放出的能量關(guān)于核聚變，下列說(shuō)法正確的是 在核電站中 太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)中占太陽(yáng)系主要質(zhì)量的太陽(yáng)只占很小的空間一樣。原子核幾乎集中了

圖11-4-9α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)α粒子都能自由地穿過(guò)金5能源開發(fā)與5能源開發(fā)與的中斷（2003年發(fā)生在美國(guó)和加拿大的“大11-5-2要解決能源問(wèn)題：一方面必須形成全民節(jié)能意11-5-2120世紀(jì)70年代以來(lái)，新能源的開發(fā)與利用在性使其在世界能源結(jié)構(gòu)中的比例不斷提高，已達(dá)20%以上。圖11-5-3核電 圖11-5- 廣東大亞灣核電11-5-5JET11-5-6架設(shè)在屋頂?shù)奶?yáng)

在20年至30年內(nèi)將進(jìn)入工業(yè)化實(shí)際應(yīng)用階段。核聚變的原料（氘4.0×1013t太陽(yáng)每年投射到地球上的能量為5.29×1024J，是現(xiàn)在每年人類總消耗能量的10000多倍。因此，太陽(yáng)能技術(shù)包括太陽(yáng)跟蹤系統(tǒng)、各種太陽(yáng)能收陽(yáng)能電池（硅太陽(yáng)能電池、砷化鎵太陽(yáng)能電池等、太空太陽(yáng)能發(fā)電站（0的同步軌道上建造一個(gè)功率為W的太陽(yáng)能發(fā)電站）以及各種太陽(yáng)能熱水器等，目前這些技 圖11-5-7太陽(yáng)能汽 圖11-5-8綠色建地?zé)豳Y源是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?。全球地?zé)醿?chǔ)量相當(dāng)于3.57×1016t標(biāo)準(zhǔn)煤，500m內(nèi)地?zé)醿?chǔ)量相當(dāng)于4.95×1015t標(biāo)準(zhǔn)煤。目前，世界各國(guó)的地?zé)嵫芯繖C(jī)構(gòu)有500多個(gè)，

11-5-911-5-10

相開發(fā)氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。我國(guó)也把開發(fā)這 中國(guó)能源供需變化情一定的生產(chǎn)規(guī)模。蒸汽機(jī)的發(fā)明，使生產(chǎn)力發(fā)生了劃時(shí)代的革命，從而推動(dòng)了人類市和鄉(xiāng)村生產(chǎn)、生活的需要。20世紀(jì)人類文明迅速發(fā)展，大規(guī)模的廣泛應(yīng)用電能20世紀(jì)是人類社會(huì)空前發(fā)展的時(shí)代，人類用自己的智慧和勞動(dòng)，創(chuàng)造了從未有過(guò)的越來(lái)越豐富的物質(zhì)文明。但由于能源的大量消耗，也使人類面臨嚴(yán)重的能源危機(jī)。地球上煤炭、石油等礦物能源的儲(chǔ)量有限；大量礦物能源的燃燒，已經(jīng)造成大氣污染、溫室效應(yīng)等嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。2060呼聲日漸高漲。開發(fā)包括新能源（如核能）和可再生能源（包括水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能）等綠色能源，以逐步代替礦物能源，建立一個(gè)以綠色能源為主的多元21世紀(jì)發(fā)展的必然方向。2006年9月28日，我國(guó)自行研究設(shè)計(jì)的世界上第一座全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）進(jìn)行首輪實(shí)驗(yàn)，成功地獲得持續(xù)時(shí)間3s的高溫等離子體放電，電流大小為200kA。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的成功，為探索核聚變能的利用，最終解決人類未來(lái)EAST研究的下一步目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)1000kA的電流，持續(xù)1000s的放電時(shí)間，為一，有取之不盡的原料。它的主要原料氘可以從海水中提取，1L海水中的氘，在完全的聚變反應(yīng)中，釋放的能量相當(dāng)于300L汽油燃燒所產(chǎn)生的能量。一座1.0×106kW304kg釋放的能量足夠人類使用100億年。第二，與核裂變反應(yīng)堆的廢料有強(qiáng)烈放射性污11-5-11目前，由世界各主要國(guó)家聯(lián)合計(jì)劃建設(shè)的大型超導(dǎo)托卡馬克核聚變裝置ITER，自1985年120年之后終于決定在法國(guó)開建，但需10年至15EAT與國(guó)際上的ITER屬同一類型，只是在規(guī)模上有差別。因此，我國(guó)率先研制成功的超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置必將成為國(guó)際超導(dǎo)托卡馬克核聚變研究的一個(gè)平臺(tái)。2030年左右。同學(xué)們，人類最終攻克能源技術(shù)難關(guān)的重任在等待著你們！希望大家努力學(xué)習(xí)，刻苦鉆研，為攀登科學(xué)高峰做好準(zhǔn)備！η能源是指能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。能源有不同的分類，各類能源的儲(chǔ)量和開發(fā)利用程度也不同。原子核裂變及聚變可以釋放出巨大的核能，這是解決能源問(wèn)題極富前景的一個(gè)方向。人類利用能源經(jīng)歷了古代（燃木取火，畜力、水力的利用、第一次工業(yè)革命（以燃煤為主的蒸汽機(jī)、以燃油為主的內(nèi)燃機(jī)、第二次工業(yè)革命（電能）及現(xiàn)代（以綠色能源為主的多元能量結(jié)構(gòu)）幾個(gè)主要發(fā)展階段。人類利用能源的歷史，也就是人類文明進(jìn)步的歷史。能源利用目前面臨三個(gè)問(wèn)題：傳統(tǒng)能源的日漸枯竭、能源利用對(duì)環(huán)境的破壞、能源利用中的安全問(wèn)題。目前，世界各國(guó)正在采取相應(yīng)的對(duì)策解決這些問(wèn)題，以保證社會(huì)的穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展。小聰：是的，我就是來(lái)找小明討論如何進(jìn)行初中物理總復(fù)習(xí)的，也希望能得到爺爺?shù)闹笇?dǎo)！小明：收獲很大！首先，學(xué)習(xí)了一系列物理知識(shí)。八年級(jí)學(xué)習(xí)了如何描述運(yùn)動(dòng)，聲現(xiàn)象，光的傳播和成像規(guī)律，物質(zhì)狀態(tài)的變化和物質(zhì)的密度及應(yīng)用；力學(xué)方面學(xué)了力現(xiàn)象，壓強(qiáng)、浮力、簡(jiǎn)單機(jī)械和功、機(jī)械能等；九年級(jí)學(xué)習(xí)了分子動(dòng)理論、內(nèi)能、利用內(nèi)能做功、熱機(jī)；還有電和磁方面的內(nèi)容。小聰：有電路，歐姆定律、電流做功、電能、焦耳定律、磁現(xiàn)象、電磁感應(yīng)，還有電磁波與信息技術(shù)，家庭用電和能源技術(shù)創(chuàng)新等。小明：感覺(jué)眼界寬了，看問(wèn)題的視角也不一樣了?，F(xiàn)在再觀察生活中的東西好像都可以與物理聯(lián)系起來(lái)了。記得當(dāng)初爺爺跟我們說(shuō)“物理學(xué)是認(rèn)識(shí)爺爺：能把生活中的事情和周圍看到的許多東西都與物理聯(lián)系起來(lái)，很好啊！那么，請(qǐng)你們給我說(shuō)說(shuō)，物理與生活、與周圍世界都有哪些聯(lián)系？小聰：先從家里說(shuō)起吧，晚上進(jìn)門，一摁開關(guān)，整個(gè)房間就亮堂堂的。參觀回來(lái)的勞動(dòng)模范說(shuō)“樓上樓下電燈電話”，覺(jué)得簡(jiǎn)直就是天堂！電燈就是物理技術(shù)創(chuàng)造的；再看看現(xiàn)在的廚房里，抽油煙機(jī)、微波爐、熱水器、豆?jié){機(jī)、電磁爐……這些現(xiàn)代化的炊具都是電磁學(xué)發(fā)展帶來(lái)的技術(shù)創(chuàng)造。一類是利用電動(dòng)機(jī)做功，把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；另一類是利用電流的熱效應(yīng)，把電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能來(lái)炒菜做飯。還有一類是信息類家用電器。小明，你說(shuō)說(shuō)其他的吧。小明：好，到我家客廳里去看看吧，電視機(jī)、音響、電子鐘、空調(diào)、形形色色的漂亮燈具，還有爺爺?shù)淖惆茨ζ?，都是電器；再到爺爺?shù)臅靠纯?，電腦、音箱、打印機(jī)、電動(dòng)模型、電話、小型數(shù)字投影儀等，這是爺爺?shù)睦碚娼o我們?cè)炀土松裨挵愕默F(xiàn)代化生活。爺爺：說(shuō)得挺好，看來(lái)不出屋子，你們就看到了滿屋子物理學(xué)帶來(lái)的技術(shù)成果了！小聰：對(duì)，出門走路，騎自行車，乘車，都聯(lián)系著物理。沒(méi)摩擦力，我們就走不了路，路上結(jié)冰車輛就打滑。爺爺曾經(jīng)跟我們說(shuō)過(guò)，“車輛交通的物理道理多著呢!”小聰：我們?cè)诮炭茣弦呀?jīng)知道，利用內(nèi)能做功轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的原理，18世紀(jì)人們發(fā)明了蒸汽機(jī)，后來(lái)又發(fā)明了內(nèi)燃機(jī)、蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等，相應(yīng)地創(chuàng)造了蒸汽機(jī)車，汽車、輪船、飛機(jī)；進(jìn)一步發(fā)明了多級(jí)火箭，把人造衛(wèi)星、宇宙飛船送上太空，登上月球、火星，到那里進(jìn)行科學(xué)考察。爺爺：現(xiàn)在陸地上的交通工具又有小明：我從電視上看到，2012年月26全線開通，設(shè)計(jì)時(shí)速350km/h，北 圖1高速列到廣州不到8個(gè)小時(shí)，與坐飛機(jī)花的總時(shí)間差不多。短途的優(yōu)越性就更大了，有了高速鐵路，從天津、保定到北京僅需半小時(shí)，方便極了。報(bào)道說(shuō)中國(guó)已經(jīng)成為世界上高鐵里程最長(zhǎng)的國(guó)家。2爺爺：高鐵技術(shù)用到的物理原理很多，機(jī)車的動(dòng)力問(wèn)題、阻力問(wèn)題、高速列車結(jié)構(gòu)特性和材料問(wèn)題；軌道的穩(wěn)定性，包括地基隨氣候變化的適應(yīng)性，鐵軌本身技術(shù)參數(shù)在使用中隨熱學(xué)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)變化的控制等問(wèn)題，這些問(wèn)題的攻克都是科技創(chuàng)新，都涉及基本的物理原理，我國(guó)科技人員都已經(jīng)將其一一解決。小明：爺爺，最近我還在網(wǎng)上看到一個(gè)與物理學(xué)有關(guān)的重大科技創(chuàng)新成1000千伏特高壓輸電線路，路線是陜北—晉東南—南陽(yáng)—荊門—武漢，已經(jīng)正常運(yùn)行。一條1000千伏特高壓輸電是現(xiàn)有的500千伏超高壓輸電能力的5倍，但輸送過(guò)程的電能損耗和占地面積都可以節(jié)省一半以上，整個(gè)工程的投資比500爺爺：是的，有了特高壓輸電技術(shù)，可以在煤礦附近就地建電站發(fā)電，將其輸送到很遠(yuǎn)的地方，既緩解交通壓力，節(jié)約土地、降低工程造價(jià)，還可以降低輸電能耗等，優(yōu)點(diǎn)非常顯著，對(duì)國(guó)家的發(fā)展有著重大的戰(zhàn)略意義。圖3特高壓線路鋪 圖4特高壓輸電小聰：就是信息技術(shù)。教科書上有專門章節(jié)介紹，并強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)正在改變著人類的生活方式、學(xué)習(xí)方式和工作方式，正在發(fā)生劃時(shí)代的革命。上個(gè)星期天，我們?nèi)C(jī)床廠參觀，看見(jiàn)工人師傅把一張圖紙輸入電腦，一摁電鈕，機(jī)器就自動(dòng)開始加工，過(guò)了一會(huì)兒，一個(gè)嶄新的零件就做成了。暑假我們一家開車去天津，爸爸對(duì)天津的道路并不熟悉，但車上的GPS把我們準(zhǔn)確地引領(lǐng)到一個(gè)又一個(gè)的目的地。還有我家的全自動(dòng)洗衣機(jī)，只要設(shè)置好程序，甜頭了，現(xiàn)在常常有獨(dú)自思考想不明白的問(wèn)題就到網(wǎng)絡(luò)上去查，還利用聊天工具與老師、同學(xué)討論問(wèn)題、相互傳發(fā)資料，都非常方便。小明：爺爺，我們對(duì)當(dāng)初您說(shuō)的“物理學(xué)是改變世界的科學(xué)”也已經(jīng)感爺爺：一方面，網(wǎng)絡(luò)需要軟件技術(shù)支持，包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序；另一方面，網(wǎng)絡(luò)要靠硬件支撐。電腦、網(wǎng)絡(luò)的連接和傳輸?shù)扔布到y(tǒng)都離不開物理。電腦的基本結(jié)構(gòu)是電子線路、芯片、存儲(chǔ)器和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，這些都是基于物理原理的技術(shù)創(chuàng)造的。你看，現(xiàn)在一個(gè)很小的移動(dòng)硬盤就能儲(chǔ)存海量信息，這是磁學(xué)在技術(shù)層面的不斷創(chuàng)新。爺爺：那很好啊！這就是說(shuō)，你們下面要與我一起討論物理學(xué)的第三個(gè)特征了，即物理學(xué)具有的特殊科學(xué)素質(zhì)教育功能。小聰：是的，通過(guò)物理學(xué)習(xí)，我們養(yǎng)成了觀察、思考和質(zhì)疑的習(xí)慣。碰到一些問(wèn)題會(huì)去查資料，通過(guò)聊天工具找同學(xué)、問(wèn)老師，總想把問(wèn)題弄清楚。有時(shí)還會(huì)考慮結(jié)論是否可靠，會(huì)想法設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證一下。如關(guān)于“一個(gè)暖瓶里面盛滿開水還是不盛滿開水保溫時(shí)間更長(zhǎng)”這個(gè)問(wèn)題，我們不是停留在一般的思考和猜想上，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)去解決。實(shí)驗(yàn)結(jié)果出乎我們意料之外——既不是最滿，也不是水很少，而是在瓶不太滿的情況下保溫時(shí)間最長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)前，我們只是簡(jiǎn)單地考慮水多水少與保溫的關(guān)系，沒(méi)注意瓶口有空氣與沒(méi)空氣的絕熱條件的差別，總以為裝滿了保溫時(shí)間長(zhǎng)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)啟示我們研究問(wèn)題時(shí)應(yīng)該仔細(xì)全面地考慮所有的相關(guān)因素。爺爺：你們的體會(huì)挺深呀！這叫學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)了！對(duì)人一生的發(fā)展都有重要意義。小明：爺爺，我覺(jué)得很重要的是通過(guò)學(xué)習(xí)物理課程，理解了“科學(xué)探究”的基本思想和基本做法。我已經(jīng)習(xí)慣于類比教科書中創(chuàng)設(shè)的情境，去聯(lián)系周圍的現(xiàn)象，思考書上要我們探索的問(wèn)題。爺爺：你是在構(gòu)建自己的學(xué)習(xí)情境，去經(jīng)歷問(wèn)題的提出過(guò)程，很好！如果同學(xué)們都能這樣做，就能進(jìn)入自主