教科九年级物理下册 能量守恒定律 副本

教科九年级物理下册能量守恒定律副本第1页/共69页第十一章物理学与能源技术第2页/共69页能量转化的方向性和效率能量守恒定律能源核能能源开发与可持续发展第3页/共69页能量守恒定律第4页/共69页1.能量守恒定律

1、你能说出下面物体都具有什么形式的能量吗？运动的足球煤阳光照射烫手的暖气核电站电流一、能量以及不同能量之间的相互转化第5页/共69页2、各种形式的能可以互相转化机械能转化为内能机械能转化为电能电能转化为机械能水电站里水轮机带动发电机发电钻木取火不同形式能量的相互转化电风扇运转第6页/共69页光能转化为电能化学能转化为内能光能转化为化学能植物吸收太阳光进行光合作用燃料燃烧时发热光太阳能电池第7页/共69页结合图中给出的实例，你能做些补充吗？第8页/共69页电能在现代生活中具有重要的地位第9页/共69页（1）拿一个弹力小球由手中释放，观察小球的运动情况。（2）结合小球在地面弹跳的频闪照片，想一想，为什么它的高度会逐渐降低？是否丢失了能量？减少的机械能到哪去了？二、能量守恒定律想想议议第10页/共69页

实验和事实证明：能量既不能创造，也不会消灭；当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量不变。这称为能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有能量转化和转移过程，都遵守能量守恒定律。能量守恒定律第11页/共69页

有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。这种机器有可能制成吗？为什么？永动机是不可能实现的第12页/共69页事实证明：能量在转化过程中只要有运动，摩擦就是不可避免的，从而产生热，这样运动的能量就会减小，如果不补充能量，运动就会停止。永动机违背能量守恒定律，是不可能研制成功的。第13页/共69页能量以及不同能量之间的相互转化能量守恒定律永动机是不可能实现的第14页/共69页能量转化的方向性和效率第15页/共69页如同水总是自发地从高处往低处流，能量的流向也并不是随意的。一、能量转化的方向性第16页/共69页这

些情形可能吗？第17页/共69页我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。第18页/共69页

火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量无法再变回能源。第19页/共69页

汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。虽然能量转化是守恒的，但能量的转化和转移是有方向性的，并非什么能量都可以利用，因此，我们应该节约能源。第20页/共69页能量转化中的效率这些愿望能实现吗：烧水时将天然气燃烧产生的热量完全传递给水壶中的水？使用电梯时每消耗1度的电能完全转化成人或物体的势能？骑自行车时我们消耗的每一分体能全部转化自行车和人的动能？不能在所有能量利用的过程中，能量损耗不可避免二、能量转化中的效率第21页/共69页输入能量：天然气完全燃烧释放出的化学能；输出有效能量：水吸收的那部分能量；输出无效能量：散发到大气、壶体中的那部分能量；输入能量=输出有效能量+输出无效能量以烧水为例能量转化效率η=输出有效能量/输入能量第22页/共69页1、【电热水壶烧水】：如功率为100W的电热水壶正常工作28分钟，可将4Kg水从20℃加热到100℃，其效率多大？2、【锅炉烧水】：如某锅炉将100Kg水从32℃加热到100℃，需要燃烧3.36Kg热值为3.4×107J/Kg的无烟煤，其效率多大？3、【太阳能热水器】：如有一总集热面积为1.35m2的热水器10h可将100Kg水从20℃加热到80℃，而每m2每小时地球表面接收的太阳能为3.6×106J，其效率多大？4、【热机】.某新款汽车发动机输出功率为69Kw，1h耗油20Kg（汽油热值为q=4.6×107J/Kg），其效率多大？第23页/共69页能量转化的方向性能量转化中的效率第24页/共69页能源第25页/共69页

能为人类提供某种形式能量的物质资源就叫能源。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、照明等也需要能量。生产和生活中利用的这些能量，是通过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。

第26页/共69页我们的生活中都用到哪些能源呢？第27页/共69页

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用人工火的转变。开启了人类以柴薪为主要能源的时代。

柴薪主要通过砍伐森林获得，大面积的砍伐森林严重破坏地球的生态平衡。同时由于燃烧柴薪获取能量的效率较低，人类仍需要开发其他的能源。人类利用能源的历程第28页/共69页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。实现了以机械动力大规模代替人力和畜力的新时代，人类的主要能源从柴薪转向热值更高的煤。煤、石油、天然气是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。这三种能源是当今世界一次能源的三大支柱。第29页/共69页（1）能直接从自然界获取的能源称为一次能源。煤石油风能地热能水能一、能源的分类1、一次能源和二次能源第30页/共69页（2）由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源。汽油、柴油风力发电水力发电太阳能发电地热发电第31页/共69页2、常规能源和新能源（1）常规能源：当前被广泛利用的一次能源如：化石能源（2）新能源：目前尚未广泛利用而正在积极研究以便推广的一次能源如：太阳能，地热能，潮汐能等第32页/共69页（1）不可再生能源：须经地质年代才能形成，不可能在短期内从自然界得到补充（2）可再生能源：可以在自然界里源源不断地得到如：化石能源、核能如：水能、风能、太阳能、生物质能3、不可再生能源和可再生能源第33页/共69页第34页/共69页一次能源化石能源核能太阳能地热能水能风能天然气石油煤电能柴油汽油二次能源可再生能源不可再生能源第35页/共69页种类储量（按标准煤计）/（1012kg）已探明潜在煤9002700石油10036天然气7460铀13001600地球上不可再生能源情况二、世界能源储量及需求第36页/共69页世界能源储量及需求人类对能源需求情况年份需求量（按标准煤计）/（1012kg）19807.519847.8200011.0202015.0204018.0206021.0研究开发新能源，以减少对传统能源的依赖程度，是世界各国面临的重要任务。第37页/共69页能源的分类世界能源储量及需求第38页/共69页核能第39页/共69页一、原子核核能第40页/共69页★核能：在原子核发生变化时放出的能量.

★获得核能的两条途径是：（1）重核的裂变（2）轻核的聚变第41页/共69页1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。

1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？1．发生裂变的条件二、核裂变能及其利用裂变：重原子核分裂成较轻的原子核，叫做裂变第42页/共69页

将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？2．链式反应用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。第43页/共69页核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。

1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。3．核电站利用核能发电第44页/共69页核反应堆有厚厚的保护层，这是为什么呢？原来，用于核反应的燃料，是具有强烈放射性的物质，能够发出射线。如果没有足够的保护措施，这些射线会对人体健康造成严重伤害。对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定要防止其扩散，人体切莫随便靠近；在放射性实验室中，要用铅板、有机玻璃等材料做好隔离防护。核辐射标志第45页/共69页链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变。释放出极大的能量。在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。第46页/共69页轻原子核结合成较重的原子核，也会释放出核能，这种核反应叫做聚变。氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。三、核聚变氘氚氦核中子能量聚变第47页/共69页聚变又叫热核反应

一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能。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。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。第48页/共69页自然界中的热核反应自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万摄氏度以上，在那里就进行着大规模的聚变反应。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。可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量。第49页/共69页比较裂变聚变定义条件释放核能的大小是否可控应用核裂变和核聚变的区别较大原子核分裂为较小原子核的过程质量小的原子核结合成较大原子核的过程中子轰击较大原子核超高温巨大更加巨大裂变的链式反应可控聚变目前不可控原子弹、核电站氢弹、太阳内部爆炸第50页/共69页核能裂变聚变第51页/共69页巩固练习1.核电站是由反应堆、汽轮机、发电机三部分组成．在核电站发电过程中，能量转化顺序正确的是（）A核能→机械能→内能→电能B核能→内能→机械能→电能C内能→核能→机械能→电能D电能→机械能→内能→核能B2.关于核能的下列说法中正确的是（）A核电站是利用轻核聚变反应产生的能量来发电的B核能的和平利用必须对核反应要可控制C原子弹是利用轻核聚变制成的核武器D核电站可将核能直接转化为电能B第52页/共69页能源开发与可持续发展第53页/共69页能源利用中的问题及相应对策1、能源利用中的问题及相应对策（1）能源危机：传统能源煤、石油、天然气随着不断开采会逐渐枯竭，人们称其为“能源危机”。（2）环境问题：能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘的大量排放对环境及生态造成破坏。（3）能源安全问题：由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断，这称为能源利用的安全问题。第54页/共69页要解决能源问题：（1）节约能源，注重技术创新，提高能源利用率，减少废气、废物排放的污染因素。（2）开发核能、太阳能、风能、地热能等清洁型能源，加强能源利用中的防护措施，提高能源使用的安全性。第55页/共69页新能源的开发与利用1.核能的开发与利用芜湖核电站广东大亚湾核电站1、新能源的开发和利用第56页/共69页直接利用太阳能的方式主要有两种。用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。（1）光热转化2.太阳能的开发与利用第57页/共69页

太阳能电池可以将太阳能转变为电能；在航空、航天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。（2）光电转化第58页/共69页太阳能发电站

集热塔加热水，通过水蒸气推动汽轮机发电定日镜

追着太阳转，反射阳光第59页/共69页

2010年，上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420万千瓦时，减排二氧化碳约4100吨。第60页/共69页能源易获取不排放CO2能源量大可持续性强能源分散受自然条件限制转化效率低成本较高太阳能技术的优缺点第61页/共69页3.地热能的开发与利用目前，世界各