九年级物理 第22章 能源与可持续发展全章课件

1、第第2222章章 能源与可持续发展能源与可持续发展 本章结构本章结构22.122.1能源；能源；22.222.2核能；核能；22.322.3太阳能；太阳能；22.422.4能源与可持续发展能源与可持续发展 2第一节第一节 能源能源2012年年7月月4日，三峡水电站日，三峡水电站32台机组全部投入台机组全部投入工作。自工作。自2003年三峡工程正式开始发电，到年三峡工程正式开始发电，到2012年年7月之间，三峡电站发电量累计达到月之间，三峡电站发电量累计达到5 648亿千瓦时，亿千瓦时，相当于从滚滚长江中捞起了近相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤，减排二亿吨标准煤，减排二氧化碳氧化碳4亿吨、

2、二氧化硫亿吨、二氧化硫500多万吨。多万吨。三峡水电站是如何发电的呢？三峡水电站是如何发电的呢？电能只是人类生活、生产活动中广为使用的能电能只是人类生活、生产活动中广为使用的能量的一种。人类的生活、生产活动，无法离开能量量的一种。人类的生活、生产活动，无法离开能量的使用。的使用。提高上游水位增提高上游水位增加水的势能加水的势能高水位的水快速高水位的水快速向下流推动水轮向下流推动水轮机转动机转动发电机在水轮机发电机在水轮机的带动下旋转发的带动下旋转发电电三峡水电站的发电原理三峡水电站的发电原理能源家族能源家族v能源能源v化石能源化石能源v一次能源和二次能源一次能源和二次能源v可再生能源和不可再生

3、能源可再生能源和不可再生能源能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能量来源就叫能源能源。金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通工具的行驶需要能量，生活中烧饭、取暖、照明等工具的行驶需要能量，生活中烧饭、取暖、照明等也需要能量。也需要能量。生产和生活中利用的这些生产和生活中利用的这些能量能量，是通过不同的，是通过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。人类文明的发展。一、能源概念一、能源概念地球上的能源是否是无尽的呢？地球上的能源是

4、否是无尽的呢？我们的生活中都用到哪些能源呢？我们的生活中都用到哪些能源呢？什么是能源?v像煤、天然气、汽油、水流、像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等风、电、太阳光等能够提供能能够提供能量的物质资源量的物质资源，我们把它们都，我们把它们都叫做叫做能源能源.能源家族能源家族钻木取火这项技术的出现，钻木取火这项技术的出现，使人类实现了从利用自然火到利使人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变。开启了人类以用人工火的转变。开启了人类以柴薪柴薪为主要能源的时代。为主要能源的时代。柴薪柴薪主要通过砍伐森林获得，主要通过砍伐森林获得，大面积的砍伐森林严重破坏地球大面积的砍伐森林严重破坏地球的生态平衡

5、。同时由于燃烧柴薪的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。要开发其他的能源。二、人类利用能源的历程二、人类利用能源的历程蒸汽机的发明令人类成功地蒸汽机的发明令人类成功地将燃烧获取的内能转化为机械能将燃烧获取的内能转化为机械能。实现了以机械动力大规模代替人实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。能源从柴薪转向热值更高的煤。煤、石油、天然气是煤、石油、天然气是千百万千百万年前埋在地下的动、植物经过漫年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为长的地质年代

6、形成的，所以称为化石能源化石能源。这三种能源是当今世这三种能源是当今世界界一次能源一次能源的三大支柱。的三大支柱。1能直接从自然界获取的能源称为能直接从自然界获取的能源称为一次能源一次能源煤煤石油石油风能风能地热能地热能水能水能三、能源的类型三、能源的类型天然气天然气2由一次能源经过加工得到的能源称为由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源二次能源汽油、柴油汽油、柴油风力发电风力发电水力发电水力发电太阳能发电太阳能发电地热发电地热发电电能的利用电能的利用一次能源一次能源二次能源二次能源天然气天然气化石能源化石能源煤煤石油石油核能核能电能电能汽油风能风能太阳能太阳能水能水能地热能地热能柴油柴油能

7、源分类能源分类如果把全世界的能源消耗量折合成热值为如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93107 J/kg的标准煤来计算，的标准煤来计算，1950年为年为26 亿吨，亿吨，1987年为年为110 多亿吨，多亿吨，2003年接近年接近140 亿吨，亿吨，2007年年达到达到160 亿吨。亿吨。四、四、21世纪的能源趋势世纪的能源趋势化石能源化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一于其属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一天。天。而且在开采化石能而且在开采化石能源的过程中因意外而对源的过程中因意外而对环境的破坏也十分

8、严重。环境的破坏也十分严重。所以开发新能源、更好所以开发新能源、更好地利用已知能源是全球地利用已知能源是全球范围的重要课题。范围的重要课题。20世纪世纪40年代，科学家发明了可以年代，科学家发明了可以控制核能释控制核能释放的装置放的装置核反应堆核反应堆，拉开了以，拉开了以核能核能为代表的为代表的新新能源能源利用的序幕。利用的序幕。第二节第二节 核核 能能v我国用了短短我国用了短短4 4年时间完成了原子弹的年时间完成了原子弹的研制工作，并于研制工作，并于19641964年年1010月月1616日成功日成功地爆炸了第一颗地爆炸了第一颗原子弹原子弹. . v19671967年年6 6月月1717日又

9、成功地爆炸了第一颗日又成功地爆炸了第一颗氢弹氢弹，完成了其他国家要十几年或几，完成了其他国家要十几年或几十年才完成的工作十年才完成的工作. .核能核能v原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？力呢？v因为它们都利用了因为它们都利用了核能核能. .v化学能化学能是在分子发生变化时放出的能量是在分子发生变化时放出的能量v核能核能是在原子核发生变化时放出的能量是在原子核发生变化时放出的能量. .原子结构示意图原子结构示意图v一切物质由分子组成，一切物质由分子组成，分子又由原子组成。分子又由原子组成。原子又有居于原子中原子又有居于原子中心的原子核和核外电心的原子核和核

10、外电子组成，原子核由质子组成，原子核由质子和中子组成。质子子和中子组成。质子带正电荷，电子带负带正电荷，电子带负电荷，中子不带电。电荷，中子不带电。1 1、核能：核、核能：核 和核和核 是获得核是获得核能的两种主要形式。能的两种主要形式。2 2、核裂变、核裂变裂变裂变聚变聚变裂变裂变 用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。实验表明，铀核裂变时，还同时放出实验表明，铀核裂变时，还同时放出2 23 3个中子，放个中子，放出的中子又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变。出的中子又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变。这样，裂变将不断地自行继续下去，这种现

11、象叫这样，裂变将不断地自行继续下去，这种现象叫 。原子弹与核反应堆原子弹与核反应堆原子弹原子弹对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会放出巨大的对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会放出巨大的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的核反应核反应堆堆控制链式反应的速度，使核能慢慢地平稳释放出来，便于和平控制链式反应的速度，使核能慢慢地平稳释放出来，便于和平利用。能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做核利用。能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做核 ，用于核能发电，用于核能发电反应堆反应堆链式反应链式反应我我国国第第一一颗颗原原子子弹弹

12、3、聚变又叫热核反应、聚变又叫热核反应v一个氘核和一个氚核发生聚变反应结合成氦核时，要一个氘核和一个氚核发生聚变反应结合成氦核时，要放出一个中子，并释放出核能放出一个中子，并释放出核能. .v一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍铀核裂变时放出的能量大几倍. .v聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫热核反应变又叫热核反应. .v自然界中，自然界中，太阳内部太阳内部的温度高达摄氏的温度高达摄氏1 1千万度以上，在千万度以上，在那里就进行着大规模的那里就进行

13、着大规模的聚变反应聚变反应. .太阳辐射出的光和热，太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的正是由聚变反应释放的核能转化而来的. .可以说，地球可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量上的人类每天都享用着聚变释放出的能量. .v氢弹就是利用氢核聚变制成的。氢弹是一种比原子弹氢弹就是利用氢核聚变制成的。氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器。威力更为巨大的核武器。聚聚 变变在氢弹里面包含了一颗原子弹，利用原子弹引爆的能量，在氢弹里面包含了一颗原子弹，利用原子弹引爆的能量，将氘（重氢）和氚融合成氦分子，然后将过程中微量的将氘（重氢）和氚融合成氦分子，然后将过程中微量的质量损失

14、转化成庞大的能量质量损失转化成庞大的能量我我国国第第一一颗颗氢氢弹弹原子弹原子弹核能的和平利用核能的和平利用:核反应堆和核电站核反应堆和核电站我国大陆已建成我国大陆已建成:浙江浙江秦山秦山、广东、广东大亚湾大亚湾和和岭澳岭澳建设中建设中:江苏江苏田湾田湾核反应堆外围包裹核反应堆外围包裹着厚厚的混凝土罩着厚厚的混凝土罩以吸收辐射以吸收辐射水在核反应堆中心循环流水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生动，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能的热量，并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水传递给蒸汽发生器内的水吸收了热量的水汽吸收了热量的水汽化变成蒸汽化变成蒸汽蒸汽推动发电机运转，蒸汽推动发电机

15、运转，将蒸汽的机械能转化为将蒸汽的机械能转化为电能电能核能发电的原理核能发电的原理二次能源二次能源 电能电能不造成空气污染不造成空气污染不排放不排放CO2消耗核能源少消耗核能源少发电成本低发电成本低产生放射性废料产生放射性废料排热量大排热量大建厂成本大建厂成本大核泄漏污染大核泄漏污染大核能发电的利弊核能发电的利弊第三节第三节 太阳能太阳能太太 阳阳 能能太阳能的利用太阳能的利用光光-热转换热转换光光-电转换电转换光光-化学转换化学转换v1 1、太阳能：、太阳能：在太阳内部，氢原子核在超高温下在太阳内部，氢原子核在超高温下发生发生聚变聚变，释放出巨大的核能。，释放出巨大的核能。v2 2、利用太阳

16、能的方式、利用太阳能的方式v间接利用：间接利用：化石能源化石能源v直接利用：直接利用：a a集热集热b b太阳能电池太阳能电池 (1)(1)利用太阳能的四个渠道利用太阳能的四个渠道通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。料的形式释放出来。能源与可持续发展能源与可持续发展 回眸教材析知识回眸教材析知识通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等释放出来。波浪、海流等释放出来。被海洋吸收，成为海洋内能。被海洋吸收，

17、成为海洋内能。被人们直接利用，如太阳能热水器等。被人们直接利用，如太阳能热水器等。(2)(2)直接利用太阳能的两种方式直接利用太阳能的两种方式将太阳能直接转化成内能，如：太阳能热水器等。将太阳能直接转化成内能，如：太阳能热水器等。将太阳能直接转化成电能，如：太阳能电池等。将太阳能直接转化成电能，如：太阳能电池等。太阳能的特点太阳能的特点1、普遍、普遍 2、清洁无污染、清洁无污染 3、可长期持续利用、可长期持续利用 4、能量巨大、能量巨大物理物理新课标（新课标（RJRJ）兔子吃草兔子吃草草草人吃兔子人吃兔子太阳太阳太阳能太阳能草的能量草的能量兔子的能量兔子的能量人或其他动物能量人或其他动物能量光

18、合作用光合作用兔子吃草兔子吃草人或其他动物吃兔人或其他动物吃兔人工取火人工取火蒸汽机蒸汽机核能核能第一次第一次第二次第二次第三次第三次以柴薪为燃料以柴薪为燃料化石燃料化石燃料铀铀一万年一万年二百年二百年几十年几十年发电机发电机输电输电电灯电灯电扇电扇空调空调电车电车电力机车电力机车电能的优点：便于输送和转化电能的优点：便于输送和转化物理物理新课标（新课标（RJRJ）开发新能源和能源利用中的主要污染开发新能源和能源利用中的主要污染在开采和使用化石能源时，会排放二氧在开采和使用化石能源时，会排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物以及磷、氟、汞、化碳、二氧化硫、氮氧化物以及磷、氟、汞、砷、铅等有害物质和粉

19、尘等，这些有害物质砷、铅等有害物质和粉尘等，这些有害物质造成的危害主要有造成的危害主要有 效应、酸雨和对人效应、酸雨和对人体的直接伤害等。体的直接伤害等。温室温室火灾火灾伊朗大地震伊朗大地震雪崩雪崩海啸海啸雷电雷电能源消耗对环境的影响能源消耗对环境的影响 v空气污染、固体废物污空气污染、固体废物污染、有害辐射、水土流染、有害辐射、水土流失和沙漠化失和沙漠化 未来的理想能源必须满足的条件：未来的理想能源必须满足的条件： v第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；v第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；起；v第三，相关的

20、技术必须成熟，可以保证大规第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；模使用；v第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。严重影响环境。小结：小结：v1 1、能源革命、能源革命v第一次能源革命：钻木取火第一次能源革命：钻木取火v第二次能源革命：蒸汽机的发明第二次能源革命：蒸汽机的发明v第三次能源革命：核能的利用第三次能源革命：核能的利用v2 2、能量转移的方向性、能量转移的方向性v能量的转化、能量的转移，都是有能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。方向性的。 堂堂清练习巩固堂堂清练习巩固v1关于原子核和核能的利用，下列说法中正关于原子核和核能

21、的利用，下列说法中正确的是确的是v A原子核是由质子和电子组成的原子核是由质子和电子组成的v B原子核占据了原子的大部分空间原子核占据了原子的大部分空间v C现阶段的核电站主要是利用原子核现阶段的核电站主要是利用原子核裂变时释放出的能量裂变时释放出的能量v D.核能属于可再生能源核能属于可再生能源v 答案答案C物理物理新课标（新课标（RJRJ）2 2、目前，核电站只能利用原子、目前，核电站只能利用原子_变释放的核能来变释放的核能来发电。现在世界都在关注节能减排问题，太阳能被人们列入使发电。现在世界都在关注节能减排问题，太阳能被人们列入使用的新能源。直接利用太阳能的方式：太阳能转化成内能，用的新

22、能源。直接利用太阳能的方式：太阳能转化成内能，太阳能转化成化学能；太阳能转化成太阳能转化成化学能；太阳能转化成_能。太阳能能。太阳能是是_(_(选填选填“可再生可再生”或或“不可再生不可再生”) )能源。能源。答案答案 核裂电可再生核裂电可再生中考链接v3关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是 【 】v A.人类大量使用太阳能会导致温室效应人类大量使用太阳能会导致温室效应v B.因为能量是守恒的，所以不存在能源危机因为能量是守恒的，所以不存在能源危机v C核能的利用会造成放射性污染，所以应该关核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站闭核电站v D现在人