苏科版九年级物理下册四、能源与可持续发展（教学课件）

苏科版

九年级下册第十八章

能源与可持续发展

四、能源与可持续发展0102030405CONTENTS

能量转化的效率

能源与可持续发展学习目标1.由机械效率到能量转化效率；2.分析不同机械或装置中的能量转化情况；3.知道任何机械或装置的能量转换效率都不可能达到100%；4.

熟悉能量转化效率的计算公式，并学会应用；5.分析由热机效率到电动机效率；6.能源与可持续发展。重点难点教学重点：

1.任何机械或装置的能量转换效率都不可能达到100%；2.能量转化效率的计算公式；3.能源与可持续发展。1.分析不同机械或装置的能量转化图；2.能量转化效率的计算公式的综合应用。教学难点：情景引入

前面我们学习了机械效率，下面我们将它拓宽至能量转化的效率，如太阳能转化效率；温室效应，冰川熔化，能源的可持续发展任重而道远。

PARTONE

能量转化的效率

我们在学习“简单机械”一章时，知道了机械效率。在利用动滑轮提升重物的过程中，从能量转化的角度来看，输入的能量来源于人体的化学能，它等于手拉绳所做的功，输出的能量是重物及滑轮被提升后获得的机械能和此过程中因摩擦而产生的内能，如图18-28所示。探究新知

再如，一辆利用热机做功的小轿车，输人的能量是燃油的化学能，输出的能量是小轿车的动能、声能和内能等。其能量的转化关系如图18-29所示。

又如，某节能灯在使用过程中输人的是电能，输出的是光能和内能，其能量的转化关系如图18-30所示。

大量事实表明，任何机械或装置都可看成能量转换器，输人的能量只有一部分转化为有用的能量，还有一部分在转化过程中损失掉了。例如，机械因摩擦而生热，内燃机做功必然要散热等。因此，能量转化的过程存在效率问题。由于转化过程中能量损失不可避免，所以任何机械或装置的能量转换效率都不可能达到100%。任何机械的能量转换效率都不可能达到100%通常，能量转换装置的效率可用下式计算：若用字母表示，则上式可写为能量转化效率的计算公式

图18-29所示的小轿车正常工作时的效率图18-30所示的节能灯正常工作时的效率

可见，一盏100W的这种节能灯正常工作，1s产生的光能约为32J,而过去使用的白炽灯效率只有10%左右，即相同功率的白炽灯1s产生的光能只有约10J,其他的电能都转化成了内能。正因为如此，如今白炽灯已经逐渐被各类节能灯所取代。从白炽灯到节能灯

随着科学技术的发展，各种机械或装置在工作过程中的能量转换效率在不断提高。下表列出了各类热机的效率：由蒸汽机发展到喷气发动机，能量利用效率从6%提高到60%左右。如今，各类汽油机、柴油机的效率与以往相比都有了一定幅度的提升，混合动力汽车发动机的效率较高，超出了40%,但是，和电动汽车中的电动机相比仍相形见绌，电动汽车的电动机将电能转化为动能的效率还要高得多。可见，能源利用效率的提高离不开科学技术的进步。从热机的效率到电动机的效率

PARTTWO

能源与可持续发展

从人类社会发展的进程看，每次能源变革都无一例外地把人类社会推向一个新的发展阶段。能源为人类文明发展作出了重大贡献。但是，当前能源的开发与利用问题也使人类产生了深深的忧虑与困惑。

从19世纪开始，随着化石能源的使用，大气中二氧化碳等温室气体浓度不断增加，导致地球气温升高、全球变暖。联合国政府间气候变化专门委员会预测，到2100年，全球平均气温将比工业化前上升1.5～4.8℃。若气温上升2℃,则极地冰川和冰层熔化(图18-31),导致海平面上升，将会淹没全球大批沿海城市，对数以亿计的居民造成威胁。此外，气候变化还会导致生物多样性下降、水资源短缺等严重问题。

2015年，在各国的共同努力下，第21届联合国气候变化大会通过了《巴黎协定》,首次提出让所有国家共同致力于实现以下目标：与前工业化时期相比，将全球平均温度升幅控制在2℃以内，并继续争取把温度升幅限定在1.5℃以内。2020年9月，我国在第75届联合国大会上发言，将力争于2030年前实现“碳达峰”,争取在2060年前实现“碳中和”。信息快递“碳达峰”是指二氧化碳年排放的总量在某一个时期达到历史最高值，之后逐步降低。“碳中和”是指在一定时期内，通过植树造林、节能减排等方式抵消人为产生的二氧化碳。“碳达峰”、“碳中和”

要实现碳排放持续大幅下降，一方面要优化能源结构，加快发展太阳能、水能、风能等清洁能源；另一方面要大力提倡低碳消费，落实节能举措，降低能耗。让我们从力所能及的小事做起，积极践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念，实现社会可持续发展，共创人类美好未来。1

．下列做法符合“绿色环保，节能减排”理念的是(

)A

．电器长期处于待机状态B

．教室无人时要及时关灯C

．废旧电池随意丢弃D

．夏天，将空调温度调到最低B课堂练习2

．下列选项可能符合能量流向的是(

)B．C．D．A．D3

．中国空间站首次使用柔性太阳电池翼作为能量来源，太阳电池翼把太阳能直接转化为

能（填写能量形式）；

当电池翼接收太阳能的功率为1.1×105

W

时，发电效率达30%，则展开

10s后能够接收太阳能

J

，可提供电能

J。电1.1×106

3.3×105

4

．人工智能让我们的生活更加便捷，某医院导诊机器人能为病人提供业务指引等服务若这一过程中机器人做匀速直线运动，通过的路程为

30m，所受阻力为

20N，机器人的相关参数如下表所示，求：整机质量：40kg行进时间：30s工作电压：

24V工作电流：

1A(1)机器人全程消耗的电能；(2)电能转化成的机械能的效率。(1)720J(2)83.3%5

．为了倡导低碳生活，太阳能热水器被广泛应用于现代生活.小明家的太阳能热水器吸热板面积

S=3m2，水箱内装质量

m=

100kg

的水.小明观察发现:这些水在

t=

10h

时间内温度由

20℃升高到

80℃

,

查阅资料获知:当天当地的太阳辐射平均功率

P0=

1.68×106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指

1h内投射到

1m2

面积上的太阳能)

，c

水=4.2x

103J/(kg·℃).求:(1)水箱内所装的水吸收的热量

Q1;(2)吸热板吸收到的太阳辐射能量

Q2;(3)该太阳能热水器的能量转化效率η

.（1）2.52×107J；（2）5.04×107

J；（3）50%课堂小结1

．为积极响应江阴市创建“全国文明典范城市”活动，小明提出以下环保节能建议，其中不可行的是

(

)A

．使用洗衣机时每次只洗一件衣服B

．手机充电完毕后及时拔下充电器C

．夏天使用空调时，把温度设置得尽量高些D

．大力开发太阳能A布置作业A

．该机器可能是电动机B

．该机器的热效率为

10%C

．图示过程是能量的转移过程D

．图示过程不遵循能量守恒定律2

．如图所示为某机器的能量流向图。下列关于该机器的说法中正确的是(

)A(1)抽水蓄能电站在用电低谷时，利用过剩的电能把山下水库中的水抽到山顶水库内，将电能转化为水的

（填“机械能”或“内能”）；(2)标准煤在燃烧时，其热值

（填“变大”“变小”或“不变”）。若火力发电站将内能转化为电能的效率为30%，则需要

t标准煤完全燃烧，才能产生