沪科版物理九年级全册 第二十章能源、材料与社会复习课件(共62张PPT)

(共62张PPT)
第二十章　能源、材料与社会
第一节 能量的转化与守恒
学习目标
1.知道能量的形式是多样的，知道能量是可以转化或转移的；
2.了解能量守恒定律；
2.知道能量转移与转化是有方向性的。
多种形式的能量
自然界的能量存在的形式
机械能、电磁能、内能、化学能、核能等。
①化学能：
发生化学反应时，由于物质的分子结构变化而产生的能量。
木材燃烧时产生光和热就来源于木材里储存的化学能。人体运动所消耗的能量都来源于食物里储存的化学能。
多种形式的能量
②核能
由于核反应，物质的原子核结构发生变化而产生的能量。
秦山核电站
我国第一颗原子弹爆炸
能量的转移和转化
能量的转移和转化
各种形式的能是可以相互转化的
食物具有化学能，我们的身体把这种化学能转化成为维持生命所必须的内能和机械能。
能量的转移和转化
太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。
能量的转移和转化
能量的转移——能量的形式没有发生改变
物体碰撞时，动能从一个物体转移到其他物体。
能量守恒定律
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。
大量的研究表明：自然界的能量是守恒的。
能量守恒定律
能量守恒定律
讨论：有人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
　　这种机器有可能制成吗？为什么？
　　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。
化学能
内能
内能
机械能
　　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。
化学能
内能
内能
电能
能量转移与转化的方向性
2. 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。
化学能
内能
内能
电能
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。
能量转移与转化的方向性
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。
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
1. 动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，判断能量的变化时一般采用控制变量法。
2. 永动机是不可能制成的。能量既不会消灭，也不会创生，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，而能的总量保持不变。
第二十章　能源、材料与社会
第二节 能源的开发和利用
学习目标
1.能结合实例，说出可再生能源和不可再生能源的特点；
2.了解太阳、核能的优点，了解核聚变、核裂变；
3.了解地热能、潮汐能、风能。
b、按能源利用的角度进行分类
能源
常规能源
非常规能源
——已广泛利用的能源
（草木燃料、煤、石油、天然气、水力）
——有待开发才能广泛利用的的
（太阳能、氢能、地热能、潮汐能）
a、按是否是自然界直接提供进行分类
能源
一次能源
二次能源
——自然界直接提供的能源
（煤、石油、风、流水等）
——由自然界提供的能源制取生产的能源
（汽油、柴油、电能、氢能源等）
能源的大量开发与使用，会造成环境污染与生态破坏。
1.煤的燃烧会产生大量的二氧化碳气体和烟尘，造成空气污染。
二、能源与环境
能源与环境
人们在清理海上漂浮的石油
烟雾笼罩的城市
能源与环境
工厂排出的废气
全球暖化导致北极熊饥不择食 大熊吃小熊
泄漏的石油会污染海洋、煤燃烧产生的二氧化碳和烟尘会造成空气污染、温室效应……怎样解决利用能源与保护环境的问题呢？
（1）煤的使用产生大量的二氧化碳和烟尘，导致温室效应。
（2）火力发电的“余热”造成热污染。
（3）泄漏的石油污染海洋。
（4）汽车排出的尾气和工业废气对城市的影响。
能源的大量开发和使用，会造成环境污染与生态破坏。
三、开发新能源
（1）太阳能
地球上每年获得的太阳能十分巨大，分布较均匀，无污染，是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。
太阳辐射能是地球上能源的最主要来源
开发新能源
看下列三则材料，你有什么想说的？
1. 我国和世界的能源消耗
开发新能源
国际能源机构的统计，地球上的石油、天然气、
煤供人类开采的年限，分别只有40年、50年和
240年。
2. 我国的能源结构
开发新能源
开发新能源
太阳能
氢能
沼气
潮汐
可燃冰
地热
开发新能源
一、太阳能
1. 你能说说太阳能的特点吗？
2. 目前利用太阳能的主要方法有哪些？
太阳灶
航天器
太阳能热水器
太阳能发电装置
开发新能源
太阳能的优点和缺点
(1)太阳能的优点：
①十分巨大； ②供应时间长久；
③分布广阔，获取方便；④安全、清洁、无污染。
(2)太阳能的缺点：
①太分散；
②受季节、天气和地理环境影响较大；
③能量转换效率低。
开发新能源
二、核能—造福人类的“神火”
（一）核能概念：
原子核内部蕴藏的巨大能量，叫做原子核能，简称核能。
原子核是可以改变的，而且在有些改变过程中会释放出巨大的能量。
（二）释放核能的方式：
1. 重原子核的裂变（重核裂变）
2. 轻原子核的聚变（轻核聚变）
开发新能源
核裂变——链式反应
核裂变——较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种
核反应，裂变时会释放出巨大的能量。
链式反应示意图
开发新能源
核能的和平利用――核电站
如果控制链式反应的速度，使核能缓慢的平稳的释放出来，就能和平利用核能了。
能缓慢、平稳地释放核能的装置叫核反应堆。
开发新能源
核电站工作流程示意图
反应堆放出的核能转化为高温蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能。核能→内能→机械能→电能
开发新能源
1. 能量转化
核能→内能→机械能→电能
2. 我国第一座自行设计建造的核电站：
秦山核电站
3. 存在的问题：
放射性污染
开发新能源
其他新能源
地热能
冰岛地热
西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站
（3）地 热 能
研究表明，地
热能的蕴藏量相当
于地球煤炭储量热
能的 1.7亿倍，可
供人类消耗几百亿
年，真可谓取之不
尽、用之不竭，今
后将优先利用开发。
开发新能源
潮汐能
潮汐的形成　
浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。
开发新能源
风能
风具有很大的能量。人们很早就学会了利用风能行船、
抽水、磨谷……
风能还可以用来发电。
郑和下西洋
谢谢观赏！
第二十章　能源、材料与社会
第三节 材料的开发和利用
学习目标
1.了解物质的属性对科技进步的影响；
2.初步了解半导体、超导体、纳米材料的应用和对社会的发展；
3.有保护环境和合理利用资源的意识。
冰箱、彩电、洗衣机
探究点一 ： 材料与社会
材料与社会
人类使用材料的历史已经历了以下几个时代：石器时代、青铜器时代、铁器时代、蒸汽时代、电气时代、电子信息时代。
1.石器时代 （400,000 ~ 4,500）
人类主要以石头、骨头、木制作简单的工具陶器的出现是人类跨入新石器时代的重要标志之一。
2.青铜器时代 （4,500 ~ 1,000）
大量使用青铜作为第一种合金做工具、青铜礼器的时期。
材料与社会
3.铁器时代（1000 — ）人类使用铁来制造工具和武器。
4.蒸汽时代（18世纪60年代）人类开始了第一次工业革命，并创造了巨大的生产力，人类进入“蒸汽时代”。
5.电气时代（19世纪70年代）今天所使用的电灯、电话都是在在第二次工业革命中被发明出来的，人类由此进入“电气时代”。
6.电子信息时代（20世纪四五十年代）以原子能技术、 航天技术和电子计算机的运用为代表的第三次科技革命开始兴起，它将人类社会带入了电子信息时代。
根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。
（1）容易导电的材料是导体；
（2）不容易导电的材料是绝缘体；
（3）半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间。
半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件
和集成电路。半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以用来放大电信号。
探究点二: 材料的导电性
材料的导电性
根据材料的导电性能：材料可分为
1. 导体：容易导电的材料
常见导体： 各种金属；酸、碱、盐的水溶液；人体、大地、石
墨、水银等。
2. 绝缘体：不容易导电的材料
常见绝缘体：
陶瓷、玻璃、橡胶、塑料、各种油等。
让我们来看两组半导体的图片
半导体材料
材料的导电性
3.半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的材料
常见半导体：
二极管、三极管、热敏电阻、光敏电阻、集成块等
半导体的材料：
硅、锗、砷化镓等
半导体材料的发展历程及应用领域
半导体材料是半导体工业的基础，是信息技术和产业发展的“粮食”。
半导体材料应用已经成为衡量一个国家经济发展科技进步和国防实力的重要标志。
材料的导电性
实验探究：发光二极管的独特功能
实验材料：电源、灯泡、开关、导线、接线板、接
线柱、半导体二极管
实物图 操作 现象 结论
发光二极管 A接正B接负 二极管发光
发光二极管具有单向导电性
A接负B接正 二极管不发光 材料的导电性
探究：光敏电阻的独特功能
实物图 操作 现象 结论
光敏电阻 1.光敏电阻接入电路 二极 管发 光 光敏电阻的阻值随光照强度而改变
2.再用手指捏住光敏电阻 二极 管变 暗 材料的特性
弹性：材料受力会产生拉长、压 缩或弯曲等形变，除
去外力后，材料又看上去回复原状，这就是弹性。
橡胶是一种很好的弹性材料
材料的特性
弹性材料制造的发条用来储存时钟运转所需要的能量
材料的特性
延展性
材料的特性
银锭可以拉制成丝。
具有延展性的材料可以锻打成片、拉成丝，大部分的金属都具有延展性。
1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试温度降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。
1.超导材料
探究点三： 开发新材料
新材料
超导体
1. 超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。
2. 转变温度TC ：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。
3. 超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性。
新材料
很细的超导丝就可以输送强大的电流
超导材料出现以后，人们首先想到的是利用超导体
的零电阻性实现远距离大功率输电。
超导材料不仅电阻为零，而且还有其他令人注目的特性。
　　超导磁悬浮现象使人们想到可以利用超导体来实现交通工具的无摩擦运行，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。
新材料
纳米技术
“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来有意想不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开，它们将对人类未来的生活产生重大影响。
新材料
纳米材料
纳米颗粒材料
碳纳米管
新材料
计算机芯片中的纳米导线
想象中的纳米“机器人”
纳米超晶格
新材料
纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康。“纳米硫磺”，在面膜、膏霜等化妆品中应用纳米硫材料，对治疗脂溢性皮炎、螨虫、青春痘等有奇效。把用纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，结果5个月后成功让骨头完全愈合。
专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命……
“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来有意想不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开，它们将对人类未来的生活产生重大影响。