【初中物理】能源与可持续发展复习与提高课件-2025-2026学年物理人教版九年级全一册

第二十二章能源与可持续发展

复习与提高本章知识结构图能源利用的现状和面临的挑战能源与可持续发展新能源的发展利用能源历程：生物质能、化石能源、风能、水能、电能……可再生能源、不可再生能源一次能源、二次能源能量转化与转移的方向性、不可逆性能源利用是有条件的、能源是有限的能源利用对环境的影响核能太阳能原子核结构图核能裂变链式反应可控性：核发电站不可控性：原子弹爆炸聚变热核反应太阳核聚变氢弹爆炸直接利用：光电转换、光热转换间接利用：化石能源第1节能源利用的现状和面临的挑战一、人类利用能源的历程1.能量2.能源能够提供______的物质资源叫做能源。生产和生活中利用的各种能量，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。（1）物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。（2）常见的能量：如机械能、内能、化学能、电能、核能等。能量3.常见的能源（1）化石能源煤、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。（2）生物质能自然界中有生命的物质提供的能量，食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。（3）太阳能由太阳辐射提供的能量，主要表现就是常说的太阳光线。（4）水能、风能由自然界中的流水和流动的空气提供的能量。（5）地热能由地球内部提供的一种内能，来自地球内部的熔岩。（6）电能由其他形式的能转化而成供各种用电器使用的能源。4.人类利用能源的历程（1）火的利用钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源.这是第一次能源革命的标志，使人支配了一种自然力化学能内能（2）化石能源的利用蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械动力在大规模代替人力和畜力，导致了第二次能源革命，使人类进入工业化社会。化石能源是当今世界的主要能源。这是第二次能源革命的标志，引发了世界性的工业革命化学能内能机械能（3）电能的利用19世纪以来，电磁感应现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能最终通过用电器转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，为人类所用。电能的利用是人类进人现代文明社会的标志。机械能电能（4）核能的利用20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。这是第三次能源革命的标志，开始了开发利用核能的新纪元。核能电能5.能源的分类（1）按照获取方式：一次能源可直接从自然界获得的能源。如化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、核能、潮汐能等。二次能源无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源。如电能、酒精、木炭、煤气、柴油、液化气、氢气、汽油等。（2）按照是否可再生不可再生能源越用越少，不能在短期内从自然界得到补充的能源。如煤、石油、天然气等化石能源，核能等。可再生能源可以在自然界里源源不断地得到的能源。（3）按照人类开发早晚常规能源人类已经利用多年的能源。如煤、石油、天然气及水能等。新能源人类新近才开始利用的能源。核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等。（4）按照对环境的影响清洁能源使用时对环境没有污染或污染较轻的能源。如太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等。污染能源使用时对环境污染较重的能源。如煤、石油、柴薪等。二、能源利用面临的挑战1.能量转化和转移过程是有方向性、不可逆的。如汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地用来驱动汽车。在发生热传递时，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，或从同一物体的高温部分转移到低温部分，都不能相反。如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。2.能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。但是有些能量可以利用，有些则不能。例如化石能源是当今世界的主要能源，大多数汽车、飞机、轮船等交通工具都离不开它。由于世界人口的增加和经济的不断发展，能源的消耗量持续增长。特别是近几十年来，能源消耗量的增长速度明显加快。3.能源危机两个多世纪以来，人类能源消耗急剧增长，化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽。如果把全世界的能源消耗量折合成热值为2.93×107J/kg的标准煤来计算，1950年为26亿吨，1987年为110多亿吨，2007年达到160亿吨，2022年达到205亿吨。如果长期大规模开采，化石能源最终将会消耗殆尽。4.耗用各种能源时不可避免地对环境造成影响。现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。开发新能源、更好地利用已知能源，是全球范围内的重要课题。开发新能源是指人类新近才开始利用的能源。例如，核能、太阳能、潮汐能、地热能、风能、生物质能等都属于新能源。面对能源危机，我们应该怎样做？剧了地球的温室效应。第2节新能源的发展一、核能1.原子的组成及带电情况2.核能（1）核能：质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。（2）释放核能的方式：

和

。核裂变核聚变3.裂变（1）裂变①裂变用______轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。用中子轰击铀原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的_______，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。②裂变的能量巨大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。（2）链式反应中子中子（3）裂变的应用①核电站核电站利用裂变产生的核能发电，核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。核电站发电时的能量转化：内能机械能核能电能②原子弹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。根据这一原理，人们（4）核电站和核废料处理①核泄漏的危害核电站一旦发生核泄漏事故，就可能产生严重的危害。科学家们制定了严格的安全措施和安全标准。②核废料的处理制造出毁灭性武器——原子弹。4.聚变（1）聚变核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的_______地带。沙漠如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是_______，也称为热核反应。聚变（2）氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。（3）裂变与聚变的比较质量较大的原子核分裂为较小原子核的过程用一定速度的中子轰击较大原子核可控制链式反应速度巨大核电站、原子弹质量很小的原子核结合成较大原子核的过程超高温更加巨大目前不能人为控制氢弹二、太阳能（一）、太阳——巨大的“核能火炉”1.太阳的结构从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。2.太阳能的来源——氢核聚变在太阳内部，氢原子核在超高温下发生______，释放出巨大的核能。聚变1.地球上大多数能源来自于太阳能由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用_______能。太阳（二）、太阳是人类能源的宝库3.太阳能的传递——热辐射大部分太阳能以热和_____的形式向四周辐射开去。光2.化石能源的形成远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和______。在石油形成过程中还放出天然气。煤3.风能的形成由于地球表面各个部位吸收太阳热量的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后（密度变小）上升，冷空气冷却变重（密度变大）后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。4.水能的形成阳光晒暖了地球表面的水，水吸热蒸发变为水蒸气上升到高空中，水蒸气液化形成的小水滴或凝华成的小冰晶悬浮在高空中形成云；云中的小水滴或小冰晶相互聚集，最后下降成为雨，雨落到地面，汇入江、河、湖、海中而流动，成为具有动能的水。（三）、太阳能的利用1.光电转换指太阳能直接转化为______能。电（1）光电池（太阳能电池）光电池也叫太阳能电池，是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件，直接把太阳光转变成电。（2）太阳能电池的一些应用太阳能电池在生活、生产、航空航天、交通、通信等领域中有着重要的应用。（3）光伏发电光伏发电光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，将光能直接转变为电能的一种技术。2.光热转换（1）集热器集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为____能。这种发电站先将太阳能转变成内能，然后再通过机械能装置转变成

能。（2）太阳能热电站内电3.光化转换光化转换是指把太阳能转化为______能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化学化为化学能。4.太阳能的优缺点（2）缺点（1）优点①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的永久性能源。②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较低。5.风能、海洋能风能和海洋能也是人们可以利用的新能源，它们都可以用来发电。风能发电是利用风力驱动风力发电机叶片旋转，通过机械传动系统带动发电机将机械能转化为电能的过程。其核心原理是将风的动能转化为叶片的机械能，再转化为电能。潮汐能发电就像给地球的“呼吸”装上发电机，利用海水涨落的动能来发电，是一种清洁又可再生的能源。它和普通水力发电类似，但用的是海水潮汐，水轮机得适应低水头、大流量的特点。核心是利用潮汐涨落的水位差驱动水轮机发电。常见方式有：