人教版九年级物理下册第二十二章《能源与可持续发展》PPT课件.ppt

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1、第1节 能源,第二十二章 能源与可持续发展,新课标人教版九年级物理下册,导入新课,讲授新课,课堂小结,随堂训练,2012年7月4日，三峡水电站32台机组全部投入工作。自2003年三峡工程正式开始发电，到2012年7月之间，三峡电站发电量累计达到5648亿千瓦时，相当于从滚滚长江中捞起了近2亿吨标准煤，减排二氧化碳4亿吨、二氧化硫500多万吨。,三峡水电站是如何发电的呢？,导入新课,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,导入新

2、课,1.知道什么是能源；2.知道什么是一次能源、二次能源及其特点；3.了解21世纪的能源趋势。,学习目标,导入新课,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。,讲授新课,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？,讲授新课,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

3、严重破坏地球的生态平衡。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。,讲授新课,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。,讲授新课,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,讲授新课,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,讲授新课,电能的利用,讲授新课,一

4、次能源,二次能源,天然气,化石能源,煤,石油,核能,电能,汽油,风能,太阳能,水能,地热能,柴油,能源分类,讲授新课,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。,讲授新课,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

5、源利用的序幕。,讲授新课,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,讲授新课,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,讲授新课,能源,能源,化石能源,能源的利用,一次能源,二次能源,21世纪的能源趋势,能源危机,开发利用新能源,课堂小结,1.在倡导“节能环保”“低碳生活”的今天，人类非常重视新能源的开发和利用。下列能源中属于新能源的

6、是 （ ） A.煤炭 B.石油 C.太阳能 D.天然气,C,随堂训练,2.我市的水资源丰富，在潇湘河道上建造了多座水力发电厂，以充分利用当地丰富的水资源发电。电能属于 （）A.化石能源 B.一次能源 C.二次能源 D.不可再生能源,C,3.下列能源中，不属于可再生能源的是 （ ） A.天然气 B.风能 C.太阳能 D.水的动能,A,随堂训练,4.关于能源的利用，下列说法中不正确的是 （ ）A.由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不重要B.能源的利用过程,实质上是能的转化和转移过程C.现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D.煤、石油和天然气的化学能归根结底来自于

7、太阳能,A,随堂训练,第2节 核能,第二十二章 能源与可持续发展,导入新课,讲授新课,课堂小结,随堂训练,新课标人教版九年级物理下册,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,导入新课,1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。你知道原子弹为什么会突然放出那么大的能量的呢？随后，1967年6月17日上午8时20分，我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验获得完全的成功，氢弹和原子弹的原理相同吗？,导入新课,1.认识核能获取的两种途径；2.了解核能的利用和优点；3.了解核能可能带来的问题。,学习目标,导入新课,原子核（正）,核外电子（负）,质子（正）,中子

8、（不带电）,1.原子的结构,讲授新课,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时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。,2.核能,质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。,获得核能有两种途径：,裂变,聚变,讲授新课,1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。 1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2000 t煤完全燃烧时释放的能量。,用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？,1.发生裂变的条件,讲授新课,将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什

9、么？,2.链式反应,用中子轰击铀235原子核， 铀核在分裂时， 会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。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。,讲授新课,链式反应如果是在一瞬间进行那将是剧烈的爆炸。原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。,讲授新课,核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。,目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。,3.核电站利用核能发电,讲授新课,秦山核电站,大亚湾核电站,田湾核电站,讲授新课,

10、岭奥核电站,将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。,氦核,中子,氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。,能量,聚变,讲授新课,现阶段科学家还没有找到控制核聚变的方法。通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题！,中国核聚变实验装置,讲授新课,可能有的同学会产生疑惑：使反应物获得极高的温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能能弥补之前的付出吗？不会有“入不敷出”的现象发生吧？,讲授新课,事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变这把“火”自从46亿年前“点燃”后，至今未熄。,太阳内部发生的聚变反应，

11、每秒钟把7 108 t的氢变为氦。,讲授新课,氢弹爆炸产生的蘑菇云,讲授新课,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。可控聚变尚未实现，海水中蕴藏着丰富的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，将有望彻底解决人类能源问题。,讲授新课,课堂小结,核能,原子核,质子,中子,核外电子,聚变,定义：,链式反应,应用：原子核、核电站,定义：,应用：氢弹,裂变,原子,核能,1.组成原子核的粒子是 （ ）A.带正电的质子和带负电的电子B.带正电的质子和不带电的中子C.带正带的质子、带负电的电子和不带电的中子D.带负电的电子和不带电的中子,B,

12、随堂训练,2.关于核能，下列说法中正确的是 （ ）A.核能很小，无法利用B.核能巨大，但现在无法利用C.核动力航母利用的是核能D.核能可再生的,D,随堂训练,3.关于裂变反应，下列说法中错误的是 （ ）A.所有原子核都能发生裂变反应释放能量B.裂变反应是重原子核吸收中子后发生的C.原子弹是利用链式反应释放的能量D.核电站是利用可控链式反应释放的能量,A,随堂训练,4.以下属于核聚变反应的是 （ ）A.氢弹爆炸B.原子弹爆炸C.太阳内部发生的核反应D.连续发生的剧烈化学反应,AC,随堂训练,第3节 太阳能,第二十二章 能源与可持续发展,导入新课,讲授新课,课堂小结,随堂训练,新课标人教版九年级物

13、理下册,动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？,导入新课,1.知道太阳能的由来和特点；2.知道太阳能的利用方式；会解释太阳能在生产、生活中的主要应用,学习目标,导入新课,太阳大气,太阳核心,辐射层,对流层,太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33倍，核心温度高达1500万摄氏度。,讲授新课,1,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

14、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。,太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。,讲授新课,讲授新课,今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。,远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。 经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。 经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。,化石能源的形成,讲授新课,直接利用太阳能的方式主要有两种。,用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。,1.光热转化,讲授新课,热水,冷水,水箱,集热器,太阳光,集热器的原理,

15、讲授新课,太阳能电池可以将太阳能转变为电能； 在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。,2.光电转化,讲授新课,太阳能热发电电站,定日镜 追着太阳转，反射阳光,讲授新课,2010年上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420 万千瓦时，减排二氧化碳约4 100 吨。,讲授新课,右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。坐落在美国加州的赛尔帕工厂有52 000 块电池板，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。在一个阳光明媚日子，它的产电力可以达到11 兆瓦，足以为8 000个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放1.3 万吨。,讲授新课

16、,京郊居民光伏发电项目并入国家电网,讲授新课,能源易获取,不排放CO2,能源量大,可持续性强,能源分散,受自然条件限制,转化效率低,成本较高,太阳能技术的优缺点,讲授新课,太阳能,太阳能,产生：太阳中氢核聚变幅射的核能辐射方式：光和热特点：取之不尽，用之不竭,太阳能的价值,生物质能来自于太阳能化石能源来自于太阳能风能、水能来自于太阳能,大部分可利用的能源都来自于太阳能,太阳能的利用,间接利用,直接利用,利用化石能源利用水能、风能、生物质能,太阳能内能太阳能电能,课堂小结,1.太阳能可以直接利用，下列装置中把太阳能转化成内能的是（ ）。把太阳能转化成电能的是（ ）。A.硅光电池 C.太阳集热器B

17、.太阳灶 D.太阳能热电站2.当今人类利用的常规能源是（ ）, 新能源是（ ）。A.化石能源 C.核能B.太阳能 D.电能,BC,AD,AD,BC,随堂训练,3.新能源中最瞩目的是_能。它的主要 优点是_、_、 和不会给环境带来污染。4.虽然太阳能是最理想的新能源，但是目前我们要大规模的利用还存在一些技术困难,我们目前该怎么办？,太阳,易获取,可持续性强,不排放CO2,随堂训练,第4节 能源与可持续发展,第二十二章 能源与可持续发展,导入新课,讲授新课,课堂小结,随堂训练,新课标人教版九年级物理下册,回忆：能量的转化和转移守恒定律,能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一

18、种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化或转移的过程中，其总量保持不变。,导入新课,1.理解能量转移和转化具有方向性；2.了解能源利用对环境的影响；3.了解新能源的开发、利用及其优点。,学习目标,导入新课,讨论： 既然能量是守恒的，那地球上的能量就不会减少了，为什么还需要节约能源？在实际中会出现能源危机吗？,讲授新课,我们从石油中提炼出汽油，内燃机把能源中储备的化学能转化为汽车的机械能、内能。这些机械能、内能无法再转化回可以被利用的能源。,讲授新课,火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能，供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后，这些能量无法再变回能源。,讲授

19、新课,在热传递的过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，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。,讲授新课,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。,能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。人们是在能量的转化和转移的过程中利用能量。 能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源,讲授新课,化石能源通过燃烧转化为内能，相当一部分内能没有被有效利用。,讲授新课,汽车尾气造成空气污染和城市热岛效应。,燃料燃烧产生的大量二氧化碳，加剧了地球的温室效应。,

20、讲授新课,化石燃料燃烧还生成二氧化硫、氮氧化物、粉尘和一氧化碳等有害物质。,讲授新课,1.提高能源的利用率，减少在能源使用中对环境的破坏。,自2012年6月1日起，北京的机动车燃油进行了最新一轮的升级，升级后的燃油更加环保，可以改善大气质量。,讲授新课,可再生能源：太阳能、风能、水能等可以在自然界里源源不断地得到 。,2.发展新的理想能源,不可再生能源：化石能源、核能等能源会越用越少。,讲授新课,能源与可持续发展,能量转移和能量转化的方向性,能源消耗对环境的影响,能源与可持续发展,能源危机,保护环境,不可再生能源和可再生能源,未来的理想能源,课堂小结,1.在下列有关能或能源的讨论中，你认为错误

21、的是（ ） A.人类社会面临能源危机，总有一天能量会被消耗殆尽 B.煤、石油、天然气等的储量有限，人类面临能源危机 C.很多传统能源已走向枯竭，但我们可以开发新的能源 D.太阳能、风能、水力、地热能、潮汐能等是取之不尽的,A,随堂训练,2.以下关于核能发电的说法中正确的是 （ ）A.日本福岛核事故造成放射性污染，所以应该关闭所有核电站B.核能既是可再生能源又是新能源，所以应该大力发展核电 C.目前核电站获得核能的途径是核聚变，是不加控制的D.核反应堆中发生的链式反应是可控的,D,随堂训练,3.近年来我国沿海地区利用潮汐现象建成了潮汐发电站，其原理就是利用海水的流动来推动发电机工作，从能量转化的

22、角度，潮汐发电是将A.海水的机械能转化成电能B.海水的化学能转化成电能C.电能转化成海水的势能 D.电能转化成海水的机械机,A,（ ）,随堂训练,4.关于能量和能源的利用，以下说法正确的是 A.核电站是利用化学能来发电的B.水能、风能和化石能源均是可再生能源 C.太阳能电池是把太阳能转化为内能的装置D.电能可以使电灯发光，同时产生内能，而这些内能无法自动转化为电能,D,( ),随堂训练,5.电冰箱工作时，将箱内能量转移到外部，是因为消耗了 能，才能把热量转移出来使冰箱内部变冷，这一现象说明能量的转化、转移是有 的，同时也说明在转化或转移时是要消耗其他 的。,电,方向性,能量,随堂训练,6.我国幅员辽阔，各地的自然条件有很大差异，这是发展各有特点的可再生能源的有利条件。请你列举三种不同的可再生能源例子，说明我国在哪个地方有利于发展（或已经发展了）哪种可再生能源。,可再生能源：太阳能、风能、潮汐能等沙漠地区可以利用太阳能和风能；沿海地区可以利用潮汐能和风能。,随堂训练,