人教版九年级物理第22章能源与可持续发展教学ppt课件.pptx

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1、第二十二章 能源与可持续发展第1节 能源 三峡水电站，又称长江三峡水利枢纽工程、三峡工程、三峡大坝，是中国长江上游段建设的大型水利工程项目。分布在重庆市到湖北省宜昌市的长江干流上，大坝位于三峡西陵峡内的宜昌市夷陵区三斗坪，并和其下游不远的葛洲坝水电站形成梯级调度电站。它是世界上规模最大的水电站，是中国也是世界上有史以来建设的最大的水坝。三峡水电站1992年获得中国全国人民代表大会批准建设，1993年10月29日三峡枢纽工程获准实施。1994年12月14日正式动工兴建，2003年开始蓄水发电，于2009年全部完工。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

2、量的使用。提高上游水位增加水的势能高水位的水快速向下流推动水轮机转动发电机在水轮机的带动下旋转发电三峡水电站的发电原理能够提供热、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。地球上的能源是否是无尽的呢？我们的生活中都用到哪些能源呢？一、能源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

3、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。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。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三、能源的类型三、能源的类型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电能的利用一一次次能能源源化石能源核能太阳能

4、地热能水能风能天然气石油煤电能柴油汽油二二次次能能源源可再生能源不可再生能源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，1950年为26 亿吨，1987年为110 多亿吨，2003年接近140 亿吨，2007年达到160 亿吨。四、四、2121世纪的能源趋势世纪的能源趋势化石能源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天。而且在开采化石能源的过程中因意外而对环境的破坏也十分严重。所以开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围的重要课题。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

5、序幕。核反应堆外围包裹着厚厚的混凝土罩以吸收辐射水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水吸收了热量的水汽化变成蒸汽蒸汽推动发电机运转，将蒸汽的机械能转化为电能核能发电的原理不造成空气污染不排放CO2消耗核能源少发电成本低产生放射性废料排热量大建厂成本大核泄漏污染大核能发电的利弊1人们的生产和生活中利用能源提供能量。2人类历史上利用的能源逐步从太阳、柴薪等转变成煤、石油、天然气等化石能源。第二十二章 能源与可持续发展第2节 核能1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹。这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平

6、地。我国第一颗原子弹爆炸时的情景我国第一颗氢弹爆炸时的情景原子核（正）核外电子（负）质子（正）中子（不带电）核能：当原子核发生聚变或者是裂变时会出现质量减少，根据爱因斯坦的质能方程E=mc2，减少的质量会转化为能量，因此发生聚变和裂变时释放出巨大的能量。核反应裂变：聚变：一个重核分裂成两个中等大小的核。两个轻核结合成一个较大的核。链式反应聚变裂变：用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核，典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。1946-1948年我国物理学家钱三强夫妇从实验中观察到铀核的3分裂和4分裂现象。链式反应 铀核裂变的时候要放出一些中子，这些中子又可引起其它的铀235核裂变，就可使

7、裂变反应不断进行下去，这种反应叫做链式反应。1千克的铀全部裂变释放出2000吨的煤完全燃烧释放的能量。200辆1千克原子弹：链式反应如果不加控制大量原子核就会在极短时间里发生裂变，释放出极大的能量，进而产生毁灭性的破坏力。原子弹爆炸时产生的蘑菇云轻核结合成质量较大的核的过程叫核的聚变。要发生聚变反应必须让轻核之间的距离达到10-15米。轻核的聚变：常见的聚变形式：一个氘核和一个氚核结合成一个氦核：发生的条件：超高温，因此也叫热核反应。大量氢核聚变可以释放出更多的惊人的能量。在太阳内部，氢核在极高温度下聚变成氦核，在这过程中释放出28MeV的能量。不过这种聚变过程，不是一次反应就能完成的，要经过

8、几次反应才能把四个氢核聚合成一个氦核。太阳正是靠这种反应以惊人的巨大功率，向宇宙空间辐射能量的。氢弹爆炸产生的蘑菇云核能的和平利用核电站如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。核电站：是利用可控链式反应释放出能量发电。核心设备是反应堆。核能内能机械能电能 核反应堆核裂变产生的大量的核能使水汽化变成水蒸气，水蒸气带动汽轮机工作，汽轮机推动发电机发电，实现了核能向电能的转化。大亚湾核电站秦山核电站射线：带两个单位正电荷（氦核）射线：带一个单位负电荷（电子）射线：不带电（中子）大剂量放射线对人畜会造成很大的伤害；但是，如果用较小的剂量，并谨慎地加以控制，射线也可以

9、为人类做许多事。放射性物质的标志放射线1、从核能到电能，下列能量转化过程中正确的途径是（）A、核能机械能内能电能B、核能内能机械能电能C、核能内能电能D、核能电能练习B2、核能是_ _发生变化的过程中释放出的能量，它又叫_能。获得核能的两条途径是_和_ _。3、核电站是利用_ _ _。的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少_，就可以产生大量的_能。轻核聚变 原子原子核内部结构 重核裂变原子核裂变的链式反应所产生 燃料 电4、核电站的核心是_，它以_为核燃料，反应堆中放出的_能转化为高温蒸汽的_能，通过汽轮发电机转化为_能。核电站必须防止_，避免造成污染问题。核反应堆 铀内 机械 放射线外泄 核

10、 第二十二章 能源与可持续发展第3节 太阳能一复习讨论人类利用的常规能源是什么？可以开发利用的新能源有哪些呢？常规能源有:等化石能源和 等，可以开发利用的新能源有:等。煤、石油、天然气风能、水能 核能、太阳能、原子能、地热能、潮汐能太阳：巨大的“核能火炉”在太阳内部，氢原子核在超高温度下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳辐射能大气升温不均匀形成风（空气动能）使水循环形成水流（水流能）被绿色植物微生物吸收食物煤石油天然气（化学能）直接利用太阳灶使大地变热被海水吸收太阳辐射地球上各种能源形成洋流（波浪能）万物生长靠太阳太阳能是人类能源的宝库太阳能的优点请看一组数据吧：太阳深处的极高温度是1 500万

11、 和极高压力约21016 Pa，据粗略估计，太阳向地球表面辐射的功率为1.71017w，相当于12000亿吨标准煤释放的能量。看了数据再请同学们计算一下：太阳每小时辐射到地球的总能量有多少？1.71017W3600s=6.11020J 太阳能十分巨大 请同学们计算一下：太阳能以光和热的形式向四周辐射，那么它的光和热到达地球上要经过多长时间？地球每小时从太阳获得的太阳能量有6.11020焦，这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多，可见太阳能有多么巨大 那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持50亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之

12、不竭的永久性能源，所以太阳能的第2个优点是：太阳能供应时间长久 我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不需要挖掘开采）太阳能分布广阔，获取方便 太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能不会给我们带来污染所以，太阳能的第4个优点是：使用太阳能安全、不污染环境 一、太阳能的优点1、太阳能十分巨大；2、太阳能供应时间长久；3、太阳能分布广阔，获取方便；4、太阳能安全、清洁、无污染。地球上的能源图：地球的能源几个补充不可再生能源：煤、石油、天然气、核燃料。一次能源：太阳能、生物质能、地热能、风能、潮汐能、核能、化石燃料、水能。太阳能是

13、人类“能源之母”的原因：地球上除核能、地热能、潮汐能外的所有能源几乎都来自太阳。应用时有污染的能源：化石能源、核能。能源分类一次能源常规能源不可再生二次能源：汽油、焦碳、煤气、蒸汽、电能等石油、煤天然气生物质能水能可再生新能源不可再生：核能与原子核反应有关可再生太阳能风能海洋能地热潮汐能波浪能来自太阳辐射二、地球上几乎所有的能源都来自太阳能（除：核能、地热能、潮汐能）人类直接利用太阳能有三条途径：（讲解：例如用太阳炉、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电这就叫太阳能热电站）把太阳能转化成内能以供利用（讲解：例如用硅光电池也

14、叫太阳能电池，把太阳能直接转化成电能太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等）通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能三、利用太阳能的两种方式1、通过光热转换，把太阳能转化为内能；2、通过光电转换，把太阳能转化为电能；3.广泛利用太阳能的困难 经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以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，目前造价还太高，影响推广（1）太阳能虽然十分巨大，但它太分散 由于地球的自转和气候、季节等原

15、因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难 光热转换的效率为5060%，而光电转换的效率只有10%左右所以还要下大力气研制高转换效率的材料（2）太阳能不稳定，不能正常使用（3）目前太阳能转换器的效率不高课堂练习：1、在太阳内部，氢原子核在超高温下发生_，释放出巨大的_能 2、太阳能热水器是将太阳能转化为_能；太阳能硅光电池将太阳能转化为_能；在绿色植物的光合作用过程中太阳能被转化为_能 讨论：结合地理知识，讨论我国哪些地区适宜开放太阳能聚变 我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原核内电化学 第二十二章 能源与可持续发展第4节 能源与可持续发展一、21 世纪的能源趋势 世界人

16、口急剧增加，能源的消耗持续增长消耗/亿吨标准煤 100806040201750 1800 1850 1900 1950 2000 年2000 2005 年，我国天然气消耗量 亿立方米50040030020010002000年 2001年2002年 2003年 2004年2005年2006 年上半年全国单位 GDP 能耗上升 0.8%人类自 1973 年以来，共向地球索取了 5 000 亿桶石油，剩下的石油按现有消耗水平计算，还可以保证开采 44 年。天然气只能持续开采 56 年。二、能源消耗对环境的影响 在耗用各种能源时，对环境是否会造成破坏呢?在下表中，用“”表示大量耗用该类能源对环境会有明

17、显破坏，用“”表示对环境不会造成明显破坏。石油和天燃气煤水力发电核能柴薪空气污染废物有害辐射水土流失和沙漠化(破坏生态平衡)能源种类产生的环境问题 在能源革命的进程中，人类获得了各种便利，但资源的消耗不断增长，给人类带来了不少麻烦。不仅是资源的减少，而资源消耗的同时带来的环境影响更是不可忽视。三、未来的理想能源 未来的理想能源必须满足的条件:第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。动手动脑学物理 1.人们在使用以下种类能源时，不会对环境造成不良影响的是()。A.石油和天然气 B.煤 C.水力发电 D.太阳能CD 2.小明两次煮鸡蛋，第一次在水开后继续用大火煮，直到煮熟；第二次在水开后将火焰调小，但仍保持锅中的水沸腾，直到煮熟。两次比较发现()。A.第一次比第二次既省燃料，又省时间 B.第一次费燃料，但省时间 C.第二次比第一次既费燃料，又费时间 D.第二次比第一次省燃料，两种方法所用时间相近D