中考物理 第十九、二十章 材料世界、能量和能源配套课件 沪科版.ppt

第十九 二十章材料世界能量和能源 一 材料世界1 材料 1 材料分类 根据材料的不同特点分为 材料 材料 材料和 材料四大类 金属 无机非金属 有机高分子 复合 2 材料的物理性质 弹性 在一定限度内 材料受力会产生 等形变 除去外力后材料又自动 的性质 硬度 描述材料 即阻止其被刮伤 刮破或产生凹陷能力的物理量 延展性 具有延展性的材料可以 拉长 压缩或弯曲 回复原状 坚硬程度 锻打成片 拉成丝 2 半导体 1 材料按导电性能可分为三大类 导体 金 银 铜 铁等是 较好的物体 半导体 介于 之间 如硅 锗和砷化镓等 绝缘体 如 等不善于导电的材料 2 二极管的特性 具有 3 三极管的作用 具有 的作用 4 半导体材料的应用 如 条形码扫描器 微处理器 等 导电性能 导体与绝缘体 玻璃和橡胶 单向导电性 放大电信号 太阳电池 机器人 3 新材料 1 超导材料 定义 是一种 的材料 应用a 实现远距离大功率输电 不存在 b 超导磁浮现象可实现交通工具 运行 大大提高交通工具的运行速度 2 纳米材料 定义 合成材料的基本单元大小限制在 范围的材料 优点 可以提高材料的 降低 提高材料的 等 电阻为零 电能的损耗 无摩擦 1nm 100nm 强度和硬度 烧结温度 磁性 二 能量和能源1 能量的转化和守恒 1 能量的形式 根据特点可以分为 电磁能 化学能和 等 2 能量守恒定律 内容 能量既不会消灭 也不会创生 它只会从一种形式 为另一种形式 或者从一个物体 到另一个物体 而能的总量 能量的转化有 性 机械能 内能 核能 转化 转移 保持不变 方向 2 能源 1 可再生能源 可以 的能源 如 2 不可再生能源 一旦消耗就 的能源 如 和铀矿等化石或矿物能源 长期提供或可以再生 太阳能 风能 水能 很难再生 煤 石油 天然气 3 新能源 太阳能a 特点 一种既 又 的能源 b 两种利用方式 一是光转化为 二是光转化为 核能a 两种利用方式 和 b 应用 是利用核裂变的原理制成的 是利用核聚变的原理制成的 是安全利用核能的一个重要方向 其他新能源 等 都能用于发电 无污染 取之不尽 电 热 核裂变 核聚变 原子弹 氢弹 核电站 地热能 潮汐能 风能 活学巧用 核能发电 1 核电站是利用原子核发生 选填 裂变 或 聚变 释放能量来发电的 2 核电站所用的核燃料属于 选填 可再生 或 不可再生 能源 核反应堆是将能转化为内能的装置 3 发电机是 能转化为 能 提示 核电站是一种和平利用核能的方式 这种方式主要是利用核燃料在反应堆内部发生裂变产生热量 即将核能转化为内能 核燃料是一种矿物能源 一旦消耗 短期内很难再生 它是不可再生能源 发电机的原理是电磁感应 将机械能转化为电能 答案 1 裂变 2 不可再生核 3 机械电 一 材料的物理属性及其应用1 材料与材料之间总有区别 一种材料与其他材料的明显不同之处称为材料的物理属性 例如 导热性 导电性 磁性 密度 比热容 弹性 硬度 延展性以及熔点 沸点 气味 颜色 透光性等 2 不同的材料具有不同的物理属性 使材料有极其广泛的用途 我们利用各种材料 常常是利用它们的某种或几种物理属性 可以这样说 万物尽其用 所用皆属性 中考警示 1 要正确认识常见物质具有的物理属性 据此可对物质进行分类 2 新材料具有一些与常规材料不同的属性 它们在电子技术 航天科技 医学 建筑等领域有广泛的应用 典例1 2011 长沙中考 纳米陶瓷作为高科技材料应用广泛 它具有耐磨 耐腐蚀 耐高温 防浸透 完全无磁性等特点 但它不可用于下列哪项技术中 a 公交ic卡b 纳米陶瓷刀c 嫦娥二号 外表涂层d 装浓硫酸的容器 精讲精析 选a 解答本题的关键是根据题干所述了解纳米陶瓷材料的物理属性及各项技术中用到的物理属性 公交ic卡是磁性材料的应用 而纳米陶瓷完全无磁性 故不能应用于此项技术中 刀应具有硬度大 耐磨等特点 在太空中 嫦娥二号 外表涂层应耐高温 装浓硫酸的容器应耐腐蚀 防浸透 故纳米陶瓷材料能应用于此三项技术中 二 能量转化和守恒定律1 分析某过程中能量转化的步骤 1 明确研究的对象和所要研究的过程 2 物体在起始位置所具有的能量的形式 3 物体在最终位置所具有的能量的形式 4 物体在运动中是否有内能或其他不易察觉的能量产生和转化 2 理解能量守恒定律应注意以下五点 1 每一种运动形式都可以用一种形式的能来量度 任何能量转化都遵循能量守恒定律 2 各种运动形式可以在一定条件下互相转化 而运动形式的转化过程中必然伴随着能量的转化和守恒 3 能量也能够以同种形式从一个物体转移到另一个物体 4 在能量守恒中 转化 和 转移 是有区别的 转化是一种能转变为另一种能 而转移则是能量从一个物体转移到另一个物体上 或从物体的一部分转移到另一部分 5 能量的转化和转移是有方向性的 例如 永动机不可能制成 是因为机械在运动过程中 不可避免地存在摩擦 将机械能转化为热 向四周扩散 称为 无用的能量 所以任何运动着的机械需要不断补充能量 中考警示 剖析 能量不守恒 1 悬挂的小球在摆动过程中 摆动幅度减小 其机械能减少 但小球的机械能与克服摩擦所产生的内能的总量是守恒的 2 火箭加速升空过程中 机械能逐渐增大 是因为燃料的化学能在不断地转化为机械能 典例2 2012 济南中考 如图所示的国产 和谐号 动车进站前的减速过程分两个阶段进行 第一阶段采用 再生刹车 技术 这期间关闭动车 列车依靠惯性前行并带动发电机发电 速度从250km h减至90km h 第二阶段采用传统的 机械刹车 速度从90km h不断减小直至停下来 国产 和谐号 动车在进站前减速的整个过程中 发生的能量转化情况主要是 a 第一阶段 动能转化为电能 第二阶段 动能转化为内能b 第一阶段 电能转化为动能 第二阶段 动能转化为内能c 第一阶段 动能转化为电能 第二阶段 内能转化为动能d 第一阶段 电能转化为动能 第二阶段 内能转化为动能 精讲精析 选a 本题考查动能 电能和内能之间的转化 当 和谐号 关闭发动机后 列车依靠惯性向前运动并带动发电机发电时 是将动能转化为电能 所以b d选项均错 当采用传统的 机械刹车 时 是将动能转化为内能 所以a选项正确 c选项错误 三 能源及其分类 一次能源 二次能源 是否可直接获得 化石能源 地热能 核能 生物质能等 电能等 可再生能源 不可再生能源 消耗后能否短期内获得 水能 风能 太阳能 生物质能等 化石能源 核能等 化石能源 生物质能 常规能源 新能源 提供的方式 是否新开发 煤 石油 天然气等 动植物体内存储的化学能等 煤 石油等 太阳能 地热能 核能等 中考警示 1 可再生能源和不可再生能源是相对于一次能源而言 对于二次能源不能说是可再生能源或者不可再生能源 2 辨别可再生能源和不可再生能源是看其是否能得到源源不断的补充 3 区别一次能源和二次能源的关键是看其是直接从自然界中获得还是经过加工转换而来 延伸拓展 氢能氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量 氢在地球上主要以化合态的形式出现 是宇宙中分布最广泛的物质 它构成了宇宙质量的75 由于氢气必须从水 化石燃料等含氢物质中制得 因此是二次能源 工业上生产氢的方式很多 常见的有水电解制氢 煤炭气化制氢 重油及天然气水蒸气催化转化制氢等 氢能主要具有以下优点 燃烧热值高 每千克氢燃烧后的热量 约为汽油的3倍 酒精的3 9倍 焦炭的4 5倍 燃烧的产物是水 是世界上最干净的能源 资源丰富 氢气可以由水制取 而水是地球上最为丰富的资源 目前 氢能技术在美国 日本 欧盟等国家和地区已进入系统实施阶段 典例3 2012 烟台中考 太阳能清洁无污染 是人类能源的宝库 太阳能属于 选填 一次 或 二次 能源 太阳能是在太阳内部氢原子核发生 释放出的能 精讲精析 太阳能可以直接从自然界中获取 不是通过人类加工获得 属于一次能源 太阳能是太阳内部原子核发生聚变释放的能量 答案 一次聚变 一 材料世界1 2012 茂名中考 北方的寒冬 自来水管往往因管内水结冰膨胀而破裂 在自来水管外捆扎发泡塑料 可以有效解决该问题 这是因为发泡塑料的 a 硬度较小b 隔热性好c 密度小d 导电性好 解析 选b 本题考查物质属性的应用 发泡塑料是热的不良导体 在冬天捆扎在自来水管外面起到隔热保温的作用 防止自来水管因管内水结冰膨胀而破裂 故b选项正确 中考警示 导体和绝缘体的转化 导体和绝缘体之间没有绝对的界限 在一定条件下可以相互转化 如干木头变湿了就是导体 玻璃在红炽状态下是导体 在常温下则是绝缘体 2 2011 临沂中考 下列说法正确的是 a 机械钟表中的发条可以储存时钟运转所需要的能量 主要是由于制成发条的材料具有很好的延展性b 橡胶是一种很好的弹性材料 用橡胶轮胎可以大大减轻汽车的震动与颠簸c 铜是一种很好的导体 是因为它具有较高的硬度d 银锭具有很高的硬度 所以可以将其拉成丝 解析 选b 本题考查材料的物理属性 机械钟表工作时把发条的弹性势能转化为表针的机械能 制作发条的材料具有良好的弹性 故a选项错 轮胎采用橡胶制作 利用橡胶具有良好的弹性 故b选项正确 铜用作导体 因为铜具有良好的导电性 银的硬度很低 易拉成银丝 故c d错 3 2012 泸州中考 2011年11月 美国研究人员研制出一种世界上重量最轻的固体金属材料 这种新材料可以放在蒲公英上面而不会压坏它的籽 这里说的 重量最轻 用确切的物理语言来说是指这种材料的 很小 纳米材料是由纳米颗粒经过特殊制备得到的 室温下外形相同的纳米铜比普通铜可多拉长50倍而不断裂 这一事例表明纳米铜具有较好的 选填 硬度 延展性 或 磁性 纳米是 选填 长度 时间 或 质量 单位 解析 本题考查了新材料的应用 我们所说的 重量轻 指的是相同体积的物质的质量轻 即密度小 纳米铜比普通铜可多拉长50倍指的是延展性的比较 纳米是长度的单位 1纳米 10 9米 答案 密度延展性长度 4 2011 衡阳中考 科学 技术 社会 sts 石墨烯 改变世界的神奇新材料一片碳 看似普通 厚度为单个原子 却使两位科学家海姆和诺沃肖洛夫赢得2010年度诺贝尔物理学奖 这种全新材料名为 石墨烯 石墨烯不仅 最薄 最强 作为电导体 它和铜有着一样出色的导电性 作为热导体 它比目前任何其他材料的导热效果都好 利用石墨烯 科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料 比如 石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅 晶体管 因此有希望应用于全新超级计算机的研发 石墨烯还可以用于制造触摸屏 发光板 甚至太阳能电池 如果和其他材料混合 石墨烯还可用于制造更耐热 更结实的电导体 从而使新材料更薄 更轻 更富有弹性 从柔性电子产品到智能服装 从超轻型飞机材料到防弹衣 甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料 因此其应用前景十分广阔 1 这种新材料属于 选填 导体 或 绝缘体 2 石墨烯应用于超级计算机的研发 是因为 3 石墨烯的应用领域十分广泛 请你从材料中找出两例 解析 本题属于阅读题 由材料所给的信息可以看出 这种新材料有着和铜一样出色的导电性 属于导体 石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 故可应用于超级计算机的研发 石墨烯可应用于电导体 智能服装 超轻型飞机 防弹衣 太空电梯等 答案 1 导体 2 石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管 3 电导体 智能服装 超轻型飞机 防弹衣 太空电梯等 任选其二 二 能量的转化与守恒5 2010 肇庆中考 根据能量守恒定律 下列四幅图中仅发生能量转移的一组是 a b c d 解析 选d 冷水放入热水中 属于热传递 发生了内能的转移 煤气燃烧时 将化学能转化为内能 然后内能发生了转移 一球上升一球下降 属于机械能的转移 小灯泡通电发光 将电能转化为内能和光能 方法技巧 1 能量在 转化 的过程中 能量的形式发生了改变 例如 利用做功的方式改变物体的内能 是其他形式的能量与内能之间的相互转化 2 能量在 转移 的过程中 能量的形式没有发生改变 例如 利用热传递的方式改变物体的内能 是内能从一个物体转移到另一个物体 或从同一物体的一部分转移到另一部分 6 2011 常州中考 近年来 我国沿海地区利用潮汐现象建成了潮流能发电站 其原理就是利用海水的流动来推动发电机工作 从能量转化的角度 潮流能发电是将 a 海水的机械能转化为电能b 海水的化学能转化为电能c 电能转化为海水的势能d 电能转化为海水的机械能 解析 选a 流动的海水具有动能 推动发电机转动产生电能 是将机械能转化为电能 7 2011 济宁中考 各种形式的能之间可以在一定的条件下相互转化 请按表中示例完成表格 解析 本题考查能量之间的转移或转化 电熨斗熨烫衣服时消耗了电能 获得了内能 是电能转化为内能的过程 机械能转化为内能的实例很多 如钻木取火 汽油机的压缩冲程等 答案 电能转化为内能钻木取火等 8 2012 重庆中考 不用电池点火 打开热水器的水龙头 就有源源不断的热水流出 如图所示是2012年重庆市第27届青少年科技创新大赛中重庆市一名中学生的发明 燃气热水器水流供电打火装置 这个装置可以让燃气热水器再也不用电池 既省钱又环保 据发明者介绍 他制作了一个 水流发电机 放在热水器的入水口 里面有一个涡轮 当自来水冲击涡轮转动时 转动的涡轮带动小型发电机发电 电压可达3v 供给热水器点火装置完成点火 请参照示例写出这种热水器在使用过程中所涉及的物理现象和对应的物理知识 不得与示例重复 示例 物理现象 燃气燃烧物理知识 化学能转化为内能作答 物理现象 物理知识 解析 本题考查能量的转移与转化 自来水冲击涡轮时发电机发出电来 是机械能转化为电能 给热水器点火装置完成点火 是电能转化为内能 燃气燃烧过程给水加热 是内能的转移 答案 物理现象 自来水冲击涡轮时发电机发出电来物理知识 机械能转化为电能物理现象 给热水器点火装置完成点火物理知识 电能转化为内能物理现象 燃气燃烧过程给水加热物理知识 内能的转移 任选其一 三 能源及其利用9 2012 南充中考 人类生活 生产 学习 研究都离不开能源的消耗 由于人口的急剧增加和经济的不断发展 能源的消耗持续增长 下列能源中既属于一次能源又属于可再生能源的是 a 石油b 太阳能c 天然气d 核能 解析 选b 石油 太阳能 天然气 核能都是一次能源 但石油 天然气 核能不能在短时间内从自然界中得到补充 是不可再生能源 而太阳能是取之不尽用之不竭的 可以从自然界中源源不断地得到 是可再生能源 故选b 10 2011 无锡中考 关于能源的利用 下列说法正确的是 a 大量使用石油产品会造成大气污染 所以应该停止开采石油b 安全利用核能特别要注意防止核泄漏 以免造成环境污染c 修筑拦河坝建造水电站利用水能发电 有百利而无一害d 天然气是一种清洁能源 人类可以无穷无尽地开发 解析 选b 虽然石油会造成大气污染 但是目前仍然是主要的能源之一 不能禁止使用石油 因此a错误 核能的威力巨大 合理的利用可以造福人类 但是要注意防止核泄漏 因此b正确 修筑拦河坝建造水电站利用水能发电 也有不利的一面 例如可能造成水太多或太少 破坏生态平衡 因此c错误 天然气虽然是一种清洁能源 但它是不可再生能源 不可能无穷无尽地开发 因此d是错误的 11 2012 滨州中考 能源 信息和材料是现代社会发展的三大支柱 关于能源 信息和材料 下列说法错误的是 a 在倡导 节能环保 低碳生活 的今天 人类特别重视太阳能