第二十章 能源与环境（复习课件）物理新教材鲁科版（五四学制）九年级下册

第二十章 能源与环境 九年级下册•鲁科版 单元课件（10个视频） 能源是人类文明进步的基础和动力，能源的开发和利用促进了人类社会的发展和人类生活水平的提高。 煤、石油和天然气等能源消耗增如，人类不合理地使用能源等，造成了能源短缺，环境污染。这些问题正威胁着人类的生存与发展，开发和利用太阳能、风能等清洁能源是未来能源的发展趋势。 能源和环境问题与我们息息相关，我们要从自身做起，节约能源、保护环境，为社会可持续发展作出贡献！ 第二十章 能源与环境 九年级下册•鲁科版 单元课件（10个视频） 问题导学 观察厨房中的灶具，它们工作时的能量来源是什么？ 烧水时热气等会带走一些能量，这些损耗的能量能 否自动收集起来再重新利用呢？ 为什么白炽灯在生活中应用得越来越少？你对未来的 光源有什么设想？ 能源 01 核能 02 太阳能 03 单元内容 1. 知道能源的分类：一次能源（可再生、不可再生）和二次能源；了解化石能源的概念及电能的特点；认识能量转化和转移的方向性。 2. 知道原子核组成，核能由核裂变或核聚变产生；知道核能是不可再生能源。 3. 了解太阳能的来源；知道太阳能是人类的钻宝库；知道人类如何利用太阳能。 学习目标 单元重点 1.能源的分类。 2. 太阳能的三种转换方式。 3.核能释放的两种方式：裂变、聚变。 单元难点 核能释放的两种方式：裂变、聚变。 重点难点 知识图谱 第1节 能源 考点串讲 一. 人类利用能源的历程 1.能源： 能够提供能量的物质资源叫作能源。 风力发电 工业炼钢 太阳能发电 电动车 篝火 蜂窝煤 燃气灶 路灯 知识一 人类利用能源的历程 一. 人类利用能源的历程 2.人类利用能源的历程： （1）柴薪时代：远古人类最早使用的能源形式，主要用于取暖、烹饪和简单工具制作能量密度低，获取方式直接但效率低下。 （2）煤炭时代： 18世纪-19世纪中期，工业革命的核心能源。蒸汽机的发明使煤炭成为主要动力来源，推动了铁路、纺织业等早期工业发展。 知识一 人类利用能源的历程 一. 人类利用能源的历程 2.人类利用能源的历程： （3）化石能源时代：19世纪后期-20世纪，石油和天然气的规模化开采利用；内燃机的发明催生汽车工业形成现代能源体系的基础。 （4）电力时代： 19世纪末至今，二次能源的革命性突破；实现能源的远距离传输和高效转化；当前正向清洁电力转型。 知识一 人类利用能源的历程 一. 人类利用能源的历程 3.化石能源： 我们今天大规模使用的煤、石油和天然气，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称为化石能源。 知识一 人类利用能源的历程 一. 人类利用能源的历程 4.能源的分类： 标准 类别 定义 例子 能否从自然界直接获取 一次能源 可从自然界直接获取 化石燃料、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 电能、酒精、汽油、柴油等 能否可再生 可再生能源 可源源不断获取 太阳能、水能、风能等 不可再生能源 短时间自然界无法补充 化石燃料、核能 人类开发利用时间 常规能源 已经大规模开发 化石燃料、水能、风能 新能源 刚刚开始开发利用 核能、太阳能、潮汐能、地热能等 知识一 人类利用能源的历程 二. 能源利用面临的挑战 1.为什么要节约能源： （1）能量转化和转移过程是有方向性的： 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。 同样，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。 低温物体 高温物体 消耗其他形式的能量 知识二 能源利用面临的挑战 二. 能源利用面临的挑战 1.为什么要节约能源： （3）能源的利用是有限的： 人们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。有些能量可以利用，有些则不能。因此，能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。 知识二 能源利用面临的挑战 二. 能源利用面临的挑战 2.能源使用对环境会造成影响： 化石能源的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。 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。 知识二 能源利用面临的挑战 1. 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。 2. 解决能源问题的出路——开发使用新能源 （1）新能源 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。 （2）核能发电 20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——_____，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。 核反应堆 知识二 能源利用面临的挑战 电话刚问世的时候，一部话机要与多少部话机通话，就要有多少对电话线与外部相连。图中的每部电话间都能通话，至少需要连接多少根线？12345678910,10根，如果很多部电话呢，要的电话线更多，这样是不是太浪费材料了，而且话机太多时很难做到与每部电话都单独连线。那么你能否想出一个办法，尽量减少线路的数量，但仍能保证 5 部电话中的任意两部可以相互通话 。暂停视频思考一下，中间于是交换机就出来了 16 【答案】能量；煤、石油、天然气；煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能；电能。 【解析】凡是能提供能量的物质资源叫做能源。这些能源中，化石能源有：煤、石油、天然气。一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能。二次能源是指无法从自然界获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，如电能等。 【题1】凡是能提供________的物质资源叫做能源。现有煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、核能以及电能。在这些能源中属于化石能源的有_________；属于一次能源的有_________ ；属于二次能源的有_______ 。 【答案】D 【详解】为了保护地球这个人类共同的家园，我们应当积极开发新能源、清洁型能源，煤、石油、天然气属于化石能源，污染型能源；太阳能属于新能源、清洁型能源。 【例题2】人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。为了保护地球这个人类共同的家园，下列能源中哪一种是我们更应该去积极开发和利用的？（　　） A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能 第2节 核能 考点串讲 原子核 （带正电） 核外电子 （带负电） 质子（带正电） 中子（不带电） 原子 1. 原子的组成及带电情况 电子 中子 质子 知识一 核能 2. 原子的组成及带电情况 原子核 （带正电） 质子（带正电） 中子（不带电） 原子核，简称“核”，位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。原子核带正电（即质子所带的正电），中子不带电。 原子核 中子 质子 知识一 核能 3. 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：核裂变和核聚变。 核裂变 核聚变 知识一 核能 22 二. 核裂变 1.核裂变： 1934至1938年，科学家先后用中子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。奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。 核裂变 知识二 核裂变 二. 核裂变 2.链式反应： 当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，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。这就是裂变中的链式反应。 链式反应 知识二 核裂变 二. 核裂变 3.裂变的应用： （1）原子弹： 不加控制的链式反应，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，原子弹就是根据这个原理制成的。 1kg铀全部裂变放出的能量 知识二 核裂变 二. 核裂变 3.裂变的应用： （2）核电站： 链式反应可控，那么就可以控制核能的释放。例如核电站利用核能发电，它的核心设备核反应堆中发生的就是可控链式反应。 核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释放核能的装置。 知识二 核裂变 二. 核裂变 4.核电站和核废料处理： 核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生放射线。如果放射线泄漏到反应堆外面，会对人和其他生物造成伤害，所以核反应堆都封闭在一个厚厚的钢筋混凝土壳中。 知识二 核裂变 三. 核聚变 1.核聚变： 质量很小的原子核在超高温下结合成一个新的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是聚变，也叫热核反应。 核聚变 知识三 核聚变 三. 核聚变 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。 知识三 核聚变 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以说，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6 000 ℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年。 目前，它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。那时，它将膨胀为一个巨大的红色星体…… 三. 核聚变 3.太阳内部的聚变： 知识三 核聚变 【答案】见解析 【详解】物质是由分子或原子组成的，电子的发现，说明原子是可以再分的。原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子组成的，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。卢瑟福提出的原子核式结构模型为B。 【例题1】物质是由分子或原子组成的，______ 的发现，说明原子是可以再分的；原子是由原子核和核外_____ 组成的，原子核由质子和______ 组成。如图所示，是不同科学家提出的原子模型，其中 _____（选填“A”或“B”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型。 【答案】C 【详解】A．核能消耗后不可能在短期内从自然界得到补充的能源，其属于不可再生能源，故A错误； B．核裂变的材料有很强的放射性，使用不当会对人类造成危害，故B错误； C．核电站是利用裂变的链式反应发电的，故C正确； D．核电站发电过程中的能量转化为核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能，故D错误。 【例题2】如图是我国的大亚湾核电站，是利用核能来大规模生产电能的发电站。关于核能和核电站，下列相关说法中正确的是（　　） A．核能是可再生能源 B．核能不会对人类造成危害 C．核电站是利用裂变的链式反应发电的 D．核电站发电时，把核能直接转化为电能 第3节 太阳能 考点串讲 一. 太阳——巨大的“核能火炉” 1.太阳能来源： 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。 太阳表面温度约6 000 ℃，太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。 知识点一 太阳能来源 万物生长靠太阳，太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。 今天我们开采的化石燃料，实际上是上亿年前地球接收储存的太阳能。 二. 太阳是人类能源的宝库 1.太阳能： 知识点一 太阳能来源 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煤。在石油形成过程中还放出天然气。 躯体埋在地下 和海底，腐烂 动、植物通过光合作用 将太阳能转化为化学能 几百万年的沉积、化学变化、地层的运动 变成了石油和煤 二. 太阳是人类能源的宝库 2.储存在化石燃料中的太阳能： 知识点一 太阳能来源 屋顶的太阳能集热器 太阳能灶 三. 太阳能的利用 1.光热转化： 太阳能转化为内能。 应用：太阳能热水器、太阳炉等。 知识二 太阳能的应用 集热器的原理 平板式集热器的箱面是玻璃，内部有涂黑的吸热板，可以吸收太阳辐射并转化为内能，从而将集热器管道内的水流加热。 知识二 太阳能的应用 三. 太阳能的利用 2.光电转化： 太阳能转化为电能。 应用：太阳电池等。 知识二 太阳能的应用 　　绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。 三. 太阳能的利用 3.光化转化： 太阳能转化为化学能。如：光合作用。 知识二 太阳能的应用 三. 太阳能的利用 5.太阳的优缺点： （1）优点：绿色环保、可再生；分布广获取方便。 （2）不足：受天气和季节变化影响较大；转化效率低。 知识二 太阳能的应用 【答案】B。 【详解】A．水能，风能来自于太阳．故A不符合题意． B．地热能来自于地球内部，潮汐能是月球与地球共同作用形成的．故B符合题意． C．核能是地球内部能力，风能来自于太阳．故C不符合题意． D．潮汐能是月球与太阳共同作用的，生物质能来自于太阳．故D不符合题意． 所以选B。 【题1】我们都知道地球上几乎所有能源都来自太阳，下列哪组能源都不是来自太阳（ ） A．水能 风能 B．地热能 潮汐能 C．核能 风能 D．潮汐能 生物质能 【答案】聚变，光热转换，太阳能电池，化学能。 【详解】①太阳能来自与原子核的核聚变。②太阳能热水器可以通过光热转换把太阳能转化为水的内能。③光电转换是通过太阳能电池把太阳能转化为电能。④植物通过光合作用把太阳能转化为化学能。 【题3】人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能，下面是太阳能的来源及转化框图。请对应填出图中序号处的物理术语：① ② ③ ④ 。 课堂巩固 第二十章 能源与环境 【答案】见解析； 【详解】一次能源是指直接从自然界获得的能源，包括：柴薪、煤、石油、天然气、风能水能、太阳能和地热能。 二次能源是指通过消耗一次能源才能得到，譬如：电能。 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能源是化石能源，化石能源包括：煤、石油和天然气。 1.以下列出了各种形式的能源：柴薪、煤、石油、天然气，风能、水能、电能、太阳能、地热能。在这些能源中哪些是化石能源？哪些是一次能源？哪些是二次能源？请填在以下表格中。 课堂巩固 一次能源 二次能源 化石能源 【答案BC 【详解】A．在这一年中国水电消耗的比例为5.9%，比世界的（6.4%）小；该选项错误。 B．世界消耗的能源以化石能源为主；该选项正确。 C．煤炭是一次能源，所以该选项错误。 D．多烧煤少用天然气，污染严重，不符合建设生态文明城市的要求，该选项错误。 故选B。 2.如图分别是某一年中国与世界能源消耗结构图，从图和所学的知识可知（ ） A．在这一年中国水电消耗的比例比世界的大 B．世界消耗的能源以化石能源为主 C．因为煤炭是二次能源，所以中国以煤炭为主要能源 D．多烧煤少用天然气符合建设生态文明城市的要求 课堂巩固 【答案】A 【详解】A．在实际生产和生活中注意节约用水、用电，都会节约能源，符合题意； B．火力发电是现在电能的主力军，随科技的发展，可用清洁能源逐步替代，不可关闭全部现有的火力发电站，不符合题意； C．现阶段能源结构石油和煤炭资源占有相当大的比例，直接停止会加剧能源危机，不符合题意； D．水力和风力发电站需要在合适的地理位置才能建立，不符合题意． 3.“能源危机”是当今世界共同面临的问题，以下解决危机问题措施切实可行的是（ ） A．人人都要节约用水、用电，不浪费能源和人为毁坏物品 B．关闭全部现有的火力发电站 C．停止使用石油、煤炭资源，而改用核能和太阳能 D．各地都要大力兴建水力和风力发电站 课堂巩固 【答案】BC 【详解】A. 核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故错误； B. 核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来加热水，故正确； C. 蒸汽机驱动涡轮机旋转时，消耗蒸汽的内能，产生机械能，故是将内能转化为机械能，故正确； D. 涡轮机带动发电机发电时，消耗机械能，产生电能，故错误。 4.（多选题）如图为核电站的结构图，以下说法正确的是（ ） A．核能是可再生能源 B．在核反应堆中核燃料发生核裂变 C．蒸汽驱动蒸汽轮机旋转时，内能转化为机械能 D．蒸汽轮机带动发电机发电时，电能转化为机械能 课堂巩固 【答案】B 【详解】A．观察该模型发现，模型表示一个重核裂变为两个轻核，并释放出能量，应为核裂变，故A错误； B．一个重原子核裂变产生两个轻原子核，并释放出中子，产生的中子具有能量，可继续轰击其他铀核发生裂变，形成链式反应，故B正确； C．核反应产生的核废料都具有放射性，故C错误； D．目前人类可以控制核裂变，所以可以用该反应获得能量来发电，故D错误。 故选B。 5. 如图是用中子轰击铀235原子核产生氪核和钡核的模型。下列叙述中正确的是（　　） A．该模型表示的是聚变 B．该反应产生的中子可继续轰击其他铀核形成链式反应 C．该反应不会产生放射性物质 D．不能用该反应获得能量的方式来发电 课堂巩固 【答案】A。 【详解】A．太阳能十分巨大，供应时间长久，可以说是取之不尽用之不竭，但目前人类利用太阳能的转换率还较低； B．太阳之能够发光放热，是由于太阳内部不停地进行核聚变反应； C．太阳能分布广阔，在地球表面的几乎所有地区都能获得，因此获取方便，即无需挖掘开采，也无需运输； D．太阳能在收集存储过程中不产生任何有害物质，环保、清洁，对环境不造成污染． 所以选A. 6.关于太阳能的下列说法中，错误的是（ ） A．太阳能十分丰富，供应时间长久，目前太阳能的转换效率也很高 B．太阳内部不断地进行核聚变 C．太阳能分布广阔，获取方便，无需开采和运输 D．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会对环境造成污染 课堂巩固 【答案】A 【解析】A．绿色植物的光合作用可将吸收的太阳能转化为化学能，故A正确； B．球场旁的太阳能路灯在白天时不需要照明，则白天将太阳能储存起来，晚上再转化电能，让路灯发光，并不是太阳能直接转化为光能，故B错误； C．太阳能飞机上的太阳能电池将太阳能直接转化为电能，再转化为飞机的动能，故C错误； D．太阳能热水器直接吸收太阳能并转化为内能，不需要通过做功来将太阳能转化为内能，故D错误。 6.下列说法中正确的是（ ） A．图甲，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能 B．图乙，太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能 C．图丙，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能 D．图丁，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能 课堂巩固 Lavf57.62.100 Lavf57.83.100 Multimedia Cloud Transcode 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