九年级物理全册 第十六章 粒子和宇宙课件 （新版）北师大版

第十六章粒子和宇宙,1.物质组成:常见物质是由_组成的。2.原子结构:,分子、原子,卢瑟福,原子核,汤姆孙,中子,夸克,正,3.纳米科技:(1)纳米:1nm=_m。(2)纳米科技:人们在_上了解和控制物质时,所发现的新现象、发明的新技术。,10-9,纳米尺度,1.能量转化与守恒定律:(1)内容:能量既不会凭空消失,也不会凭空产生,它只会从一种形式_为其他形式,或者从一个物体_到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量_。(2)方向性:能量在转化过程中有一定的_性,是不可逆的。,转化,转移,保持不变,方向,2.核能的获取途径及应用:(1)核裂变:定义:用_轰击铀,使铀分裂成两块_的原子核的反应。应用:_、_等。(2)核聚变:定义:把_聚合成质量_的核的反应。应用:太阳辐射的光和热来源于太阳内部的_、_等。3.可再生能源:可以认为是_的能源。如太阳能、风能、潮汐能、水力和地热能等。,中子,中等质量,原子弹,核电站,轻核,较大,核聚变,氢弹,无限,(1)核燃料中的铀原子是由和组成的。(2)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。,(3)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。(4)发电机工作过程中,能转化为能。参考答案：(1)原子核电子(2)裂变(3)不可再生核(4)机械电,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。,【典例1】(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,【思路导引】解答本题注意以下两个阶段:,【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。【失误档案】(1)在动能和势能的相互转化过程中,忽略“克服摩擦做功、机械能转化为内能”,错误地认为机械能守恒;(2)不理解能量转化的方向性,误认为永动机可以制成。,【变式训练】(2012莱芜中考)下列关于能量转化的说法正确的是()a.内燃机的做功冲程中机械能转化为内能b.陨石坠入地球大气层时,机械能转化为内能,成为流星c.跳绳时,下落过程中动能转化为重力势能d.跳伞运动员在空中匀速下落时机械能的总量保持不变,【解析】选b。本题主要考查能量转化的分析。内燃机的做功冲程中燃气推着活塞做功,将内能转化为机械能;陨石坠入地球大气层时与大气摩擦而生热,成为流星,并把机械能转化为内能;跳绳下落过程中重力势能转化为动能;跳伞运动员在空中匀速下落时,动能不变、重力势能减小,所以总的机械能减小。故选b。,1.特点:(1)消耗的燃料少、废渣少;(2)成本低,在一些发达国家核能已成为常规能源,我国的核电事业发展也很快;(3)特别适合缺少煤、石油和水力资源的地方;(4)需防止放射性物质的泄漏,避免放射性污染,确保安全;(5)核电站使用过的核燃料核废料,由于具有放射性,一般深埋在人烟稀少的地方。2.核能是不可再生能源,因为它不可以被无限地使用。,【拓展延伸】当今的核武器原子弹是第一代核武器,“原子弹”是利用核裂变原理由中子轰击铀235或钚239,使其原子核裂开产生巨大能量,包括冲击波、瞬间核辐射、电磁脉冲干扰、核污染、光辐射等杀伤作用。,“氢弹”是第二代核武器,是利用原子弹爆炸的能量点燃氢的同位素氘、氚等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量的核武器。氚和氘聚变产生比原子弹更加巨大的能量,对于相同质量的核燃料,氢弹的聚变反应放出的能量是铀核裂变反应放出能量的4倍以上;而且氢弹爆炸实际上是两颗核弹爆炸(原子弹和氢弹),所以说氢弹的威力比原子弹更大。当然,不能用大当量的原子弹与小当量的氢弹来比较了。,第三代核武器是中子弹,以氘和氚聚变原理制作,以高能中子为主要杀伤力的核弹。第四代核武器是核定向能武器,正在研制中,因为这些核弹不产生剩余核辐射,因此可作为“常规武器”使用,主要种类有:反物质弹、粒子束武器、激光引爆核炸弹、干净的聚变弹、同质异能素武器等。第四代的另一特点是突出某一种效果,如突出电磁效应的电磁脉冲弹,使通讯信号混乱。它可以使高能激光束、粒子束、电磁脉冲等离子体定向发射,有选择地攻击目标。能量更集中,有可控制的特殊杀伤破坏作用。,【典例2】(2013梅州中考)下列说法正确的是()a.核能是指原子核发生变化时所释放的能量b.煤炭、石油、天然气、太阳能都是不可再生能源c.原子弹和氢弹都利用了核裂变d.目前正在运行的核电站获得核能的途径是核聚变【思路导引】解决本题的关键点:(1)核裂变、核聚变的区别;(2)可再生能源和不可再生能源的区别。,【精讲精析】选a。原子核十分牢固,一旦使原子核分裂或聚合,就可以释放出惊人的能量,这就是核能,故a正确;煤、石油、天然气是化石能源,不可再生,而太阳能及水能、风能、生物质能等可以在自然界里源源不断地得到,所以它们属于可再生能源,故b错误;原子弹是利用核裂变,氢弹是利用核聚变,故c错误;核聚变会释放出更大的能量,目前的科技水平很难控制核聚变,所以核电站的核反应堆利用的是可控核裂变,故d错误。【失误档案】核能是原子核发生变化时释放的能量,不是原子核具有的内能,也不是物质发生化学反应的化学能。,【变式训练】(2011岳阳中考)2011年3月11日,日本地震导致福岛核电站发生爆炸,引起人们极度恐慌,向全球敲响安全利用核能的警钟。核电站的核反应堆中发生的是核(选填“聚变”或“裂变”),此次核电站爆炸引起人们恐慌的原因是_(写出一点即可)。【解析】本题考查核裂变和核聚变的问题。核能的利用有裂变和聚变两种方式,裂变分:可控核裂变,如核电站的核反应堆的核裂变;不可控核裂变,如原子弹爆炸时的裂变。聚变是不能控制的。由于核电站爆炸后会发生核泄漏,发生核辐射,故引起人们的恐慌。答案：裂变发生核辐射,1.关于微观粒子,说法正确的是()a.分子是不可再分的最小微粒b.原子由质子和电子组成c.原子中的电子绕原子核运动,就像太阳系中的行星绕太阳运动d.只要视力足够好,我们凭肉眼就能直接看到电子,【解析】选c。本题考查微观世界的有关知识。分子是保持化学性质不变的最小微粒,不是不可再分的,故a错;原子是由位于中心的原子核和核外高速旋转的电子组成,故b错;电子的体积很小,直径只有10-15m左右,肉眼是看不到的,故d错。所以选c。,2.下列常见的能源,属于可再生的是()a.风能b.石油c.煤炭d.天然气【解析】选a。本题考查的是能源分类的知识。b、c、d不能被无限地使用,是不可再生能源,而风能是可以无限使用的,故风能是可再生能源。,3.下列图中,以消耗不可再生能源来获取电能的设备是()【解析】选d。本题考查电能获取的方法。a项利用太阳能,b项利用风能,c项利用水能,d项利用核能。水能、风能、太阳能是可以在自然界中源源不断地得到的能源,属于可再生能源,而核能是不可能在短期内从自然界得到补充的能源,属于不可再生能源,故选d。,4.福州江滨大道缤纷园入口处安装了两盏“风光互补”景观节能灯,如图所示,它“头顶”小风扇,“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是()a.太阳能电池板是将太阳能转化为电能b.小风扇是用来给太阳能电池板散热的c.小风扇是风力发电机,将电能转化为机械能d.蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能,【解析】选a。本题考查能量的转化。太阳能电池板工作时将太阳能转化为电能,a项正确;小风扇是风力发电机,工作时将机械能转化为电能,b、c项错;蓄电池放电时,将化学能转化为电能,d项错。,5.原子是由原子核和组成的。尽管原子核非常小且十分牢固,但却蕴含着巨大的能量核能,利用原子核发生_时产生的核能来发电是人们和平利用核能的一个重要方向,目前我国利用这一原理已建成并运营的核电站有秦山核电站等六座。【解析】原子是由原子核和核外电子组成的。原子核发生裂变或聚变时会产生巨大的能量即核能,目前人类利用原子核裂变时产生的核能建立了核电站。答案：电子裂变,6.芜湖核电项目已定址繁昌县荻港镇徐圩村芭茅山。核电站所用的核燃料属于(选填“可再生”或“不可再生”)能源,在反应堆中,核燃料发生释放出大量的核能,最后发电机利用原理产生电。芜湖核电项目建成后,四台机组年发电总量约为31010kwh,这些电能相当于完全燃烧kg的烟煤释放出的热量(烟煤的热值为3107j/kg)。,【解析】本题考查核能的利用。核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，内能转化成汽轮机的机械能，带动发电机利用电磁感应原理转化为电能，q=w=31010kwh=1.081017j，相当于完全燃烧烟煤释放出的热量。答案：不可再生核裂变电磁感应3.6109,1.(2013济宁中考)关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是()a.分子间只存在吸引力，没有排斥力b.分子在永不停息地运动着c.在中子、氢原子和水分子中，水分子最小d.宇宙是一个有层次的天体结构系统，地球是宇宙的中心【解析】选b。本题考查粒子和宇宙的有关知识。分子间既存在引力又存在斥力，a错；一切物质的分子都在不停地做无规则运动，b对；由原子结构知识可知，水分子最大，中子最小，c错；地球是太阳的一颗行星，不是宇宙的中心,d错。,2.(2012上海中考)在原子核中，带正电的粒子是()a质子b中子c电子d原子【解析】选a。在原子内部，质子带正电，电子带负电，中子不带电。,3.(2012聊城中考)市场上有一种装有太阳能电风扇的帽子,如图所示,阳光照射太阳能电池板,扇叶快速转动,能在炎热的夏季给人带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是()a.机械能太阳能电能b.太阳能机械能电能c.电能太阳能机械能d.太阳能电能机械能【解析】选d。本题考查能量的转化。阳光照射太阳能电池板,太阳能转化为了电能,扇叶快速转动,电能转化为了机械能。故选d。,4.(2012天津中考)我们在节约能源的同时,还应开发新的能源,作为未来的理想能源应满足一定的条件。下列不符合理想能源必要条件的是()a.必须足够丰富,可以保证长期使用b.必须足够便宜,可以保证多数人用得起c.必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境d.必须足够昂贵,可以保证节约使用,【解析】选d。本题考查理想能源的条件。理想能源的条件:第一,必须足够丰富,可以保证长期使用;第二,必须足够便宜,可以保证多数人用得起;第三,相关的技术必须成熟,可以保证大规模使用;第四,必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境。显然d是不符合理想能源必要条件的,故选d。,5.(2013镇江中考)下列说法正确的是()a.江苏田湾核电站是利用核裂变方式来发电的b.天然气是可再生能源c.太阳能热水器中的水是通过做功来改变内能的d.“永动机”是可以制造出来的【解析】选a。本题考查能量和能源的利用。获得核能的方式有核裂变和核聚变两种,核聚变基本是不可控的,目前核电站都是利用核裂变方式来发电的,a正确;天然气是不可再生能源,b错误;太阳能热水器中的水是通过热传递方式来改变内能的,c错误;“永动机”违反了能量守恒定律,是不可能制造出来的,d错误。,6.(2013宜昌中考)汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为地面、空气的能,这些能量不能自动地用来再次开动汽车,这说明能量的转化、转移具有