苏科版九年级物理下册第十八章 能源与可持续发展（单元复习课件）

九年级物理下册

义务教育教科书第十八章能源与可持续发展（单元复习）宇宙中只有一个地球，她是人类赖以生存的地方.呵护地球，不仅仅是为了现在，更是为了千秋万代.保护好环境，利用好资源，人类社会才能实现“可持续发展”.这些都和能源问题息息相关.知识结构第十八章

能源与可持续发展第一节能源利用与社会发展第十八章

能源与可持续发展知识一、能源利用的历史1.火的利用钻木取火的能量转化：机械能转化为______能。2.化石能源的利用（1）____________________是当今人类利用的主要能源，称为化石能源。是主体能源。（2）蒸汽机工作时的能量转化是把化石燃料的化学能转化为内能，再转化为_______能的过程。煤、石油、天然气机械内知识一、能源利用的历史18世纪末，意大利人伏打发明了电池，实现了化学能向电能的转化。接着，人们就利用伏打电池，进行水和硫酸铜溶液的电解，发现了电流的化学效应，实现了电能向_____能的转化。19世纪20年代初，人们发现了温差电偶和电流通过导线发热的现象，实现了电能和内能的相互转化。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，实现了电能向______能的转化。1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象，随后人们发明了发电机，实现了机械能向_____能的转化。各种用电器的发明，实现了电能向其他形式能的转化。3.电能的利用机械电化学知识一、能源利用的历史4.核能的发现20世纪初，科学家发现，某些原子核的结构发生变化时会释放出巨大的能量，这种能量叫作______能。

核知识二、能源的分类（1）一次能源：可以直接从__________获得的能源称为一次能源。化石能源（煤、石油、天然气）、风能、水能、太阳能、地热能、核能等都是一次能源。（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过消耗_________才能得到的能源称为二次能源。电能属于____次能源，因为电能是消耗一次能源得到的；汽油、柴油也是二次能源。1.一次能源和二次能源能源的种类繁多，为了便于认识和研究，人们从不同角度对能源进行了分类。自然界一次能源二知识二、能源的分类2.可再生能源和不可再生能源（1）可再生能源：太阳能、水能、风能等可以从自然界源源不断地得到，这类能源被称为________能源。（2）不可再生能源：而煤、石油、天然气以及核燃料等一旦消耗就很难再生，这类能源被称为____________能源。3.常规能源和新能源（1）常规能源：也叫传统能源，是指目前已经大规模生产和广泛利用的能源，如可再生的水能和不可再生的煤炭、石油、天然气等化石能源。（2）新能源：是指由于技术、经济等因素而迄今尚未大规模使用的能源，如太阳能、核能、地热能、氢能、风能等。可再生不可再生知识二、能源的分类4.清洁能源与非清洁能源（1）清洁能源：是指对环境无污染或污染很小的能源，如_______能、水能、风能等。（2）非清洁能源：是指对环境污染较大的能源，如______、石油、天然气等化石能源。太阳煤题型训练题型一、能源利用与分类【例题1】下列能源中，属于可再生能源的是（）A．水能 B．天然气C．石油 D．核燃料AA．水能可以从自然界中源源不断地获得，属于可再生能源，故A符合题意；BCD．天然气、石油、核燃料使用后，在短时间内都无法得到补充，属于不可再生能源，故BCD不符合题意。故选A。题型训练题型一、能源利用与分类【例题2】绿色办奥运是冬奥会的办赛理念之一、在电力方面，考虑使用清洁能源和可再生能源，实现绿电入网。据此，你推荐使用下列哪一组能源（）A．水能、核能 B．风能、太阳能C．地热能、天然气 D．煤、石油B根据可再生和不可再生能源的区别可以知道，风能、水能、太阳能、地热能可重复利用，在短时间内可以再次产生，是可再生能源、清洁无污染；核能和天然气、石油、煤炭等化石能源是短时间内不能再次产生的，是不可再生能源；所以推荐使用风能、太阳能。故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。题型训练题型一、能源利用与分类【例题3】现在很多城市公交车开始采用气、电混合动力，例如我市302路公交。这种车用天然气和电能作为能源，与用柴油作为能源的101路公交车相比，减少了尾气的排放，有利于对环境的保护。在分别使用这几种能源的公交车中，属于二次能源的是___________；天然气属于___________能源（选填“可再生”或“不可再生”）．电能一般都是通过火力发电或水力发电等方式转化过来的，属于二次能源，柴油是从石油中提炼出来的，属于二次能源；天然气是动植物体经过亿万年的时间形成的，是不可再生能源。电能和柴油不可再生题型训练题型一、能源利用与分类【例题4】用于无线上网的路由器是通过

波实现信号通讯的，路由器等电器在夜间会消耗电能，小明关闭其它电器，未拔插头，在夜间观察，发现电能表【标有3600imp/（kW·h）字样】的指示灯5min闪烁了15次，由此计算出夜间电器消耗电能的功率为

W，按6小时计算，若消耗的电能由燃烧烟煤获得，能量转化效率为40%，消耗的电能需要完全燃烧

kg烟煤，煤属于

能源（选填“可再生”或“不可再生”）。（q烟煤=3.0×107J/kg）电磁

50

0.09不可再生题型训练题型一、能源利用与分类用于无线上网的路由器是通过发射电磁波来实现信号通讯的。由电能表上的信息可知，指示灯闪烁15次消耗的电能为夜间电器消耗电能的功率为消耗的电能为W电=Pt0=50W×6×3600s=1.08×106J若消耗的电能由燃烧烟煤获得，则烟煤释放的热量为由Q=qm可得，需要燃烧的烟煤的质量为烟煤属于化石能源，短时间内无法从自然界中获得补充，故是不可再生能源。第二节核能第十八章

能源与可持续发展知识一、核能与裂变1.核能当原子核发生______时，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为_____能。2.裂变质量较_____的原子核分裂成两个或两个以上中等质量的原子核的过程叫作裂变。3.聚变氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，也会释放大量核能。这一过程就是________，也称为热核反应。核大聚变变化知识一、核能与裂变4.

链式反应使千千万万个铀核在极短的时间内相继裂变，这种现象叫作_________。5.

原子弹如果对链式反应不加控制，就会在极短的时间内释放出巨大的______，以致引起威力强大的爆炸，原子弹是根据这个原理制成的。链式反应能量知识二、核电站（1）利用_____能发电的电站叫作核电站。目前已建成运转的核电站，都是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。1.核电站核电站示意图

（2）核反应堆核电站的核心设备是__________，它以铀为核燃料。（3）核电站的能量转化情况核反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的____能，通过汽轮机和发电机转化为______能。核核反应堆电内知识二、核电站2.核电站的优点与火力发电相比，核能发电具有三个优点：（1）消耗的核燃料_____只需消耗很少的核燃料就可以产生大量的电能。1kg铀-235的核全部裂变，释放出的能量约等于2.5×106kg标准煤完全燃烧所释放的能量。（2）对环境污染______核电站不排放烟尘和CO2、SO2（二氧化硫）等有害气体，对环境的污染比火力发电站小得多。（3）发电成本_____从长远看，核能发电的成本低于火力发电。少轻低知识二、核电站3.核电站的防护措施（1）防止核泄漏的常用方法在核反应堆外面修建了很厚的___________以屏蔽射线。此外，在核反应堆内设置了两个互不相通的水循环回路。这样，在第一回路中具有放射性的水就不会泄漏到核反应堆外。（2）处理核废料的常用方法目前，国际上处理核废料的方法通常是装有核废料的金属罐投入选定海域4000m以下的海底，或深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料库中。水泥防护层题型训练题型一、核能【例题1】核能是一种_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控_______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。核电站中的汽轮机属于_______（选填“发电机”“电动机”或“热机”）。热机能够短时间内从自然界得到补充的是可再生能源，短时间得不到补充的是不可再生能源。核能属于一旦消耗就很难再生的能源，是不可再生能源。核裂变和核聚变都能释放能量，对于核裂变是可控的，如核电站的核反应堆就是通过核裂变提供能量的；核电站是利用可控的核裂变释放能量来发电的。热机的种类很多，内燃机、蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是热机。核电站中的汽轮机是利用内能工作的，属于热机。不可再生核裂变题型训练题型一、核能【例题2】如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似。下列有关说法正确的是（）A．利用“东方超环”反应原理可制作氢弹 B．核能是可再生能源C．“东方超环”是利用核裂变产生核能的 D．太阳是通过做功的方式向地球辐射能量A题型训练题型一、核能AC．“东方超环”是我国自主设计研制的磁约束核聚变实验装置，也被称为“人造太阳”，“东方超环”的反应原理与太阳类似，可制作氢弹，故A正确，C错误；B．核燃料是矿产资源，属于不可再生资源，故B错误；D．太阳的热量来源于它内部的氢核聚变，核聚变产生的热辐射可以通过电磁波以光速向外传递能量，太阳主要以热辐射的形式向地球传递热量，故D错误。故选A。题型训练题型一、核能【例题3】核能发电过程如图，某一段时间，反应堆释放能量为E1，发电机输出电能为E2，则（）A．E2一定小于E1B．利用核能发电没有任何缺点C．核反应堆里，铀发生聚变反应D．汽轮机是热机的一种，工作时将机械能转化为内能AA．能量在转化过程中会有损耗，所以E2一定小于E1，故A符合题意；B．核能的安全性也是人们研究的一个重要课题，核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，应专门进行处置，故B不符合题意；C．在核反应堆中，核燃料发生核裂变释出大量的核能，故C不符题意；D．汽轮机工作时，将内能转化为机械能，故D不符合题意。故选A。第三节太阳能第十八章

能源与可持续发展知识一、太阳能及其特点1.太阳能太阳中心的超高温、超高压使得太阳内部的氢原子核发生了聚变，释放出了巨大的核能；太阳的表面以光和_____的形式向四周辐射的能叫作太阳能。2.太阳能的特点（1）优点：①太阳能的能量巨大；②太阳能供应时间长久；③太阳能分布广阔；④太阳能获取方便；⑤太阳能安全、清洁；⑥太阳能对于地球不增加热载荷。（2）缺点：太阳能强度弱、不稳定、不连续。热知识二、太阳能及其转化虽然地球上的能源有很多种，但根据他们的初始来源，可概括为以下四大类。1.与太阳有关的能源太阳能除了可直接利用它的光和热（即狭义的太阳能）外，它还是地球上多种能源的主要源泉。化学能、化石能源、水能、风能波浪能、海流能等都是由_______能转换来的。2.与地热有关的能源——地热能。3.与核反应有关的能源——核裂变、核聚变。4.与地球—月球—太阳引力有关的能源——潮汐能。太阳知识三、太阳能的利用（1）“光热”转换：“光热”转换的原理是使太阳能聚集，用它来加热物体，获得______能。太阳能热水器就是这种方式的应用。（2）“光电”转换：“光电”转换是将太阳能转换成____能。目前太阳能用于发电的途径有两种：一是热发电，就是先用聚热器把太阳能变成内能，再通过汽轮发电机将内能转变为电能；二是光发电，就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能直接转化为电能。（3）“光化”转换：“光化”转换是将太阳能转换成_____能，再转换为电能或其他形式的能。绿色植物的光合作用就是“光化”转换过程，植物依靠叶绿素把光能转化为化学能，实现自身的生长和繁衍。1.直接利用太阳能的三种方式内电化学知识三、太阳能的利用影响太阳能大面积推广应用的因素主要有以下几个:（1）能量太分散：垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能功率只有数百瓦。要大规模开发利用太阳能，必须设置庞大的收集和转换能量的系统，因而造价过高，影响推广。（2）天气影响：太阳能发电会受天气的影响，给人们稳定地利用太阳能带来困难，而且储能问题尚未得到很好的解决。（3）转换效率低：目前太阳能的转换效率还很低。如光电转换（太阳能电池）的效率还只有10%左右。因此，在直接利用太阳能方面，还需继续大力开展研究工作。

2.太阳能利用的难度题型一、太阳能题型训练在上述能源中，煤炭、核能、石油、天然气属于不可再生能源，而水能、风能、地热能是可再生能源；同时煤炭、石油、天然气、水能、风能等是直接或间接的来自太阳，而对于核能和地热能不是来自太阳．【例题1】能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。能源家族中：①煤炭、②核能、③石油、④天然气、⑤水能、⑥风能、⑦地热能等，属于不可再生的是____________；不是直接或间接来自太阳的是_________。(填序号)①②③④②⑦题型一、太阳能题型训练【例题2】太阳能照明路灯所用的LED灯泡是一种发光二极管，由半导体材料制成，具有_______导电的性质；发光过程中温度较____；能量转换效率较高．太阳能清洁无污染，来源于太阳内部的氢原子核发生________（填“裂变”或“聚变”）释放出的巨大能量。聚变低单向导电性是二极管最重要的特性。利用单向导电性可以判断二极管的好坏，正偏时电阻值小，反偏时电阻值大。LED灯泡在发光过程中温度较低，电能转化为内能的能量较少，所以LED灯泡的能量转换效率较高。在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。单向题型一、太阳能题型训练【例题3】神舟十五号载人飞船的返回舱经过大气层时，经受住了一千多度的高温考验，最终成功返回地面。下列说法错误的是（）A．太阳翼可将太阳能转化为电能B．飞船大量使用密度较小的合金材料，能减轻船体质量C．返回舱表面所用的材料具有熔点高、强度大等特点D．天线材料采用了钛镍合金，它属于有机合成材料DA．太阳翼将太阳能转化为电能，供应飞船正常工作，A正确，不符题意；B．根据m＝ρV，体积相同时，密度越小，质量越小，所以飞船大量使用密度较小的合金材料，能减轻船体质量，故B正确，不符合题意；C．返回舱表面所用的材料应具有熔点高、强度大、密度相对较小等优点，故C正确，不符合题意；D．钛镍合金属于金属材料，故D错误，符合题意。故选D。题型一、太阳能题型训练【例题4】如图所示的新型小艇，由铺满船面的光伏太阳能板提供工作能源，依赖太阳能进行环球旅行。小艇上太阳能光伏板面积约为500m2，在阳光的照射下，通过太阳能板可以获得100kW的电能。（1）太阳能光伏板工作时，是

能转化为

能。（2）如果每天阳光照射太阳能电池板的时间为10h，获得的电能约为

kW·h。这些电能相当于完全燃烧

kg的焦炭释放的能量。（焦炭的热值取3.0×107J/kg）太阳（或光）电1000120题型一、太阳能题型训练

第四节能量转化的基本规律第十八章

能源与可持续发展知识一、能量守恒定律我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。已经学过的能量主要有：机械能、内能、化学能、电能、核能及太阳能等。1.能量的转化：________形式的能量可以发生转化。

2.能量的转移同一种能量从一个物体转移到另一个物体，或者是从物体的一部分转移到另一部分，能量的______并没有发生变化。3.能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化或转移的过程中，_______保持不变。总量不同种形式知识二、能量转移和转化的方向性1.能量转移的方向性若把一杯水放到温度较高的环境中，水是否会自动变热？把水放到温度较低的环境中，水是否会自动变热？若把水放到温度较高的环境中，水吸收热量，温度升高，内能增加。空气的内能传递给水，水会变热。若把水放到温度较低的环境中，水放出热量，温度降低，内能减少。水的内能会传给空气，水不会变热。在热传递的过程中，内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。所以能量的转移是有________的.方向性知识二、能量转移和转化的方向性2.能量转化的方向性我们从石油中提炼出汽油，汽车内燃机工作时，把汽油中的化学能转化为汽车的机械能、内能等。但是这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。钟表上紧发条工作，但终会停下，机械能完全转化为内能，没有任何外界的影响或帮助，是一个“自发过程”。但是若要钟表自动从周围环境吸热，使这部分内能转化为发条的弹性势能是不可能做到的。

所以能量的转化是有_________的.方向性知识二、能量转移和转化的方向性由于我们是在能量转化或转移过程中利用能量的。而在这个过程中，总会有一部分能量转化成内能散失到周围的环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法自动转化为其他形式的能量，因而很难或无法再利用。也就是说，经转化后，可利用的能量只会______，因此节约能源和更有效地利用能源是人类需要解决的重要问题。3.节约能源和更有效利用能源的原因减少题型训练题型、能量转化的基本规律【例题1】汽车刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能。转化获得的这些能量，将无法重新自动地转化为汽车行驶所需的能量，此现象说明能量的转化具有_______性；能量的转化或转移过程中，能的总量保持_______。不变汽车在刹车过程中需克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这些能量无法再转化为使汽车行驶所需要的能量，是因为能量转化和转移是有方向性的，根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中总量保持不变。方向题型训练题型、能量转化的基本规律A．太阳能电汽车在行驶过程需要克服空气阻力以及其他阻力，故A错误；B．蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，然后电能再转化为机械能，故B错误；C．由于在能量的转化或转移的过程中存在能量的散失，所以太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能，故C正确；D．太阳能汽车将太阳能转化为电能，再将电能转化为机械能，故D错误。【例题2】如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（）A．太阳能汽车在行驶过程中不需要克服阻力做功B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能D．太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为机械能C所以选C。题型训练题型、能量转化的基本规律【例题3】2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图，足球在运动过程中，下列分析正确的是（）A．在B点时只受重力作用，且动能不为零B．在A、D两点动能可能相等C．在A、B、C、D四点，D点重力势能最小，动能最大D．在运动过程中，既有动能和势能的相互转化，也有机械能和内能的相互转化B题型训练题型、能量转化的基本规律A.根据在B点前后的运动路径，在B点时足球有一定的速度，没有处于静止状态，故足球除受到重力外，足球还受到空气阻力的作用，A错误；BC．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，则D点的机械能一定小于A点的机械能，而机械能等于动能与势能之和，D点比A点高度低，所以D点的重力势能小，则其动能有可能与A点的动能相等，故B正确，C错误；D．图中足球的高度越来越小，说明有机械能的损失，机械能转化为内能。在运动过程中，存在动能和势能的相互转化，但不存在内能转化为机械能，故D错误。所以选B.题型训练题型、能量转化的基本规律【例题4】如图所示是利用太阳能电源工作的一种新型动力车．它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。（1）太阳能属于____（选填“可”或“不可”）再生能源；（2）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是______。可15%

题型训练题型、能量转化的基本规律【例题5】小汽车的发动机是一种内燃机，图甲中的能量转化与图乙中的能量转化______（相同不同），若飞轮转速为2400r/min，则1s内活塞对外做功_____次。轿车刹车时，轿车的机械能转化为地面和空气的内能，这些能量不能自动地收集起来再次开动轿车，这说明能量的转化和转移具有_______，某型号汽车发动机的能量流向图如图丁所示，该发动机完全燃烧0.2kg的汽油能够获得________的能量，这些能量能产生________

J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg）相同2.76×10620方向性9.2×106

题型训练题型、能量转化的基本规律

图甲点燃后高温高压的燃气对外做功，把内能转化为机械能；图乙两个气门都关闭，活塞向下是做功冲程，能量转化是气体的内能转化为机械能，故图甲中的能量转化与图乙中的能量转化相同。热机的飞轮每转两圈，对外做功1次，若飞轮转速为2400r/min，则1s飞轮转40圈，活塞对外做功20次。因为轿车刹车时，轿车的机械能转化为地面和空气的内能，而这些能量不能自动地收集起来再次开动轿车，说明能量的转化和转移具有方向性。0.2kg的汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J输出的有用功

W有用=ηQ放=(100%-33%-30%-7%)×9.2×106J=2.76×106J第五节能源与可持续发展第十八章

能源与可持续发展知识一、能量转化的效率1.能流图表示能量转化情况的图叫作能流图。图甲、乙分别表示白炽灯与内燃机的能流图。燃气的内能乙内燃机的能流图光能内能电能甲白炽灯的能流图知识一、能量转化的效率3.热机的效率对于热机来说，转化为________的能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比叫作热机的效率。2.能量转化的效率

有用功知识二、能源与可持续发展1.能源的开发和利用对人类社会的影响（1）能源危机；（2）大气污染；（3）“温室效应”。

2.我国面临的能源问题（1）我国人口众多，能源短缺。（2）能源结构问题：我国目前的能源结构以化石燃料为主，这必然使我们面临着两个严峻的问题：一是化石燃料的蕴藏量有限，会导致能源枯竭；二是化石燃料会导致严重的环境污染和生态破坏。（3）能源资源分布不均。（4）能源利用效率低。知识二、能源与可持续发展3.能源与可持续发展（1）可持续的能源生产和消费已成为社会、经济可持续发展的重要前提之一。（2）可持续发展的当务之急依靠科技进步改变能源结构、开发和推广清洁的_______能源，提高能源利用效率、减少环境污染已成为我国实现可持续发展的当务之急。（3）未来的理想能源应该是来源丰富、可再生、洁净、安全，获取方便且经济的。_______、______、地热能、水能和氢能这五种能源今后将会优先获得开发和利用。

太阳能风能可再生题型训练题型一、能源与可持续发展A．目前核裂变是可控的，可应用在核电站上，故A正确；B．能量的转移和转化都是有方向性的，譬如热量从高温物体向低温物体传递，但不能自发地从低温物体向高温物体传递，克服摩擦做功时，其它能量转化为内能，但内能不能自发地转化为其它能量，故B错误；【例题1】我国提出“力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”。关于能量和能源，下列说法中正确