课件23张PPT。你知道其中的能量是如何转化的吗？一、多种形式的能量1.能量的表现形式1.能量的表现形式2.自然界的能量类别 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。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 核电站的原理②核能你能说出下列物体所具有的能量吗？二、能量的转移与转化1.各种形式的能量是可以相互转化的1.各种形式的能量是可以相互转化的1.各种形式的能量是可以相互转化的2.地球上的大多数能量都来源于太阳2.地球上的大多数能量都来源于太阳A.实验设计实验探究:能量的转化B.实验结论实验探究:能量的转化 ①重物下落，重物的重力势能转化为重物的动能；电机将动能转化为电能；电能通过导线传输到灯泡，灯泡发光发热，灯泡将电能转化为光能和内能；电机转动一段时间后会发热，电动机还将电能转化为内能。先释放重物B.实验结论实验探究:能量的转化 ②电机转动，电池中的化学能转化为电能；电能通过导线传送给电机，电机转动将电能转化为动能；转轴的转动将重物提起，重物上升过程中将获得动能和重力势能；电机转动一段时间后还会发热，则电机还将电能转化为内能。将灯泡转换为电池供电1.能量守恒定律三、能量守恒定律大量的研究表明：自然界的能量是守恒的 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。能量守恒定律1.能量守恒定律动能和势能的转化 想一想：玩具小丑在跳动过程中，能量是如何转化的？它遵守能量守恒定律吗？2.“永动机”是不存在的假想中的永动机2.“永动机”是不存在的一种永动机的设计模型原子弹为什么有那么大的威力？绿色能源－氢能 http://www.asksolar.com/culture/ShowArticle.asp?ArticleID=291课件32张PPT。第三节 材料的开发与利用一、半导体
1.半导体材料的导电性能介于导体
与绝缘体之间，具有一些特殊的
物理性质。
2.半导体材料有硅、锗和砷化镓等。亮不亮不亮亮亮根据材料的导电性能：材料可分为1，导体： 容易导电的材料2，绝缘体：不容易导电的材料3，半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间
的材料实验探究：发光二极管的独特功能二极
管发
光二极
管不
发光发光
二极
管具
有单
向导
电性二
极
管
发
光二
极
管
变
暗
探究：光敏电阻的独特功能光敏
电阻
的阻值随光照
强度而改变。
灯
不
亮灯
亮热敏
电阻
的阻值随温度
改变而改变。探究：热敏电阻的独特功能太阳能电池原理
当光照到某些半导体时，半导体内将会产生电流．太阳能电池就根据这个原理制成的．最新的微处理器
奔腾双核酷睿处理器机器人无人探测器 内部有大量半导体元件构成的电路二、超导材料其中有一种性能较好的材料叫超导材料 为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断地研究性能更好、更容易制造的材料。1911年，翁尼斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导电性。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
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，而且还有其它令人注目的特性。 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。二、纳米材料1、纳米是一个长度单位：1nm=10-9m2、1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布
的尺度，大约是一根头发丝的1%)3、纳米材料除了其基本单元空间尺度小
外，在力、热、声、光、电、磁等方
面还表现出许多特殊的性能。4、纳米材料纳米机械零件药物做成纳米颗粒将来人们可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来 制成各种纳米机器 纳米镜面纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康……从上世纪90年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下子被媒体推到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳米究竟是种什么“米”？怎么“种”出来的？对我们的生活将产生怎样的影响？武汉“种植纳米”的水平如何？带着这些问题，本报记者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭开“纳米”的面纱。
纳米是种什么“米”？
近日，中国地质大学（武汉）材料科学与化学工程学院的纳米研究课题组再次接到了深圳某美容机构传真的“纳米硫”订单。去年，地大在世界上首次研制出“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。“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，它们对人类未来的生活产生重大影响。
纳米带来美好生活
最近，新加坡科学家在利用纳米技术治疗裂骨方面取得突破。实验中，专家在大鼠脚骨上制造了大约3毫米的裂缝，然后把以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。这是纳米技术在医学领域的又一次成功应用，但“纳米”究竟会给我们带来怎样的新生活呢？从第一次工业革命到现在，真正称得上主导技术的只有4次，而“纳米”技术将成为第五次推动社会经济各领域快速发展的主导技术。更重要的是，传统的技术进步往往会耗费巨大的自然资源，而“纳米技术”则将在知识经济中成为最大的节省再生资源和能源的标志。
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……
未来会出现很多自然界并不存在的强度高、对环境友好、节省能源和资源的新型材料，这一影响不会低于现在的计算机、微米技术给人类带来的影响。纳米虽是一个尺度单位，但却成为近年来最时髦的商业“亮点”———“纳米家电”、“纳米水”、“纳米服装”等概念盛行一时。它们都是真纳米吗？目前市场上的纳米产品，往往给人们带来一些误解。比如纳米冰箱，通常是添加了氧化钛的纳米无机物，具备了一定的抗菌性能；所谓纳米洗衣机，也只能说是添加了纳米材料的洗衣机，而且纳米材料还只是应用在滚筒洗衣机外桶的内壁上，对于最容易产生污垢的内桶的外壁还没有很好的解决办法。
在目前我国相关行业、产品技术标准还是空缺的情况下，这些产品能否被称之为“纳米产品”还是一个问题，而炒作相关的纳米概念显然不是科学和负责任的态度。
从世界范围看，纳米研究正在向应用和产业化努力，这也从侧面说明“纳米技术”离大规模的应用还有一个过程。比如美国前总统克林顿曾提出的用一个方糖大小的存储器可存下国家图书馆的资料，这就是“纳米晶体管”技术，但其目前还仅是实验室产品，不能用于大规模生产，原因在于改造的成本过于昂贵、产品的可靠性和耐久性难以验证，“纳米科技展示的前景非常美好，但要想使纳米材料真正大批量应用在现实生活中，还需要科学家和政府的不断努力。”纳米，有时也会带来伤害
不少专家对纳米概念的炒作表示出担心。纳米技术可能出现负效果，纳米材料是非常小的微粒，如果应用不得当，比如在一些药物中任意应用，也可能突破人体内的一些屏障，对人类的健康造成伤害。
课题组曾在一项中药研究项目中提出纳米的方向，但有专家表示疑虑：这种药材需要做到那么细吗？具体微小到什么程度能有最好疗效？……这些都值得商榷。全面看待纳米技术带来的技术进步和可能出现的弊端，表明人们对纳米技术的认识更加理性、成熟。
皮教授的观点与近日英国科学家针对纳米危害提出的一份报告的观点相近。该报告呼吁重视这种微粒给人类生活带来的影响，建议规范和检验纳米产品，把纳米产品对人体健康和环境的潜在危害降到最低限度。目前的问题是，人们不清楚人造纳米微粒及纳米管被人体吸入、通过皮肤吸收及在环境中蓄积，会给人体健康和环境带来什么危害。他强调，目前国内对纳米产品的监控还是一片空白，对于涉及到普通市民安全的纳米产品，人们对应当怎样防护考虑得还不够。纳米技术是美好的，但我们应该把未来的不确定性和风险性降到最低，在这样的情况下逐步发挥纳米技术的应用潜力，为人类造福。 纳米科技·历程
·1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。
·20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。
·1982年，科学家发明研究纳米的重要工具———扫描隧道显微镜，揭示了一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了积极的促进作用。·1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的100倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，碳纳米管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。
·1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。
·1999年，巴西和美国科学家在进行碳纳米管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的重量；此后不久，德国科学家研制出能称量单个原子重量的秤，打破了美国和巴西科学家联合创造的纪录。
·到1999年，纳米技术逐步走向市场，全年纳米产品的营业额达到500亿美元。近年来，一些国家纷纷制定相关战略或者计划，投入巨资抢占纳米技术战略高地。在"超级纤维"领域实力不弱的我国科学家近年来也开展了相关研究，并于今年7月取得突 破。西安交通大学朱长纯教授率领的小组采用新的技术途径，引导碳纳米管有序、定向生长 在导电的硅片衬底上，并进而研制出功能完备的场发射像素管，因纯度高，有序性好，场发 射性能也大大提高，在碳纳米管平板显示器的实用化进程中做出了中国人的独特贡献。 和传统显示器比，这种显示器不仅体积小，重量轻，大大省电，显示质量好，而且响应时间 仅为几微秒，从零下45度到零上85度都能正常工作，因此拥有极广阔的潜在市场前景。 碳纳米管可制成极好的微细探针和导线、性能颇佳的加强材料、理想的储氢材料。它使壁挂 电视进一步成为可能，并在将来可能替代硅芯片的纳米芯片中扮演极重要的角色，从而引发计算机行业革命。 人们一直希望自己的衣料能像荷花般出污泥而不染，现在这种梦想已由中国科学家实现。昨天，中科院化学所专家宣布研制成功一种不粘油污、不粘水的新型纳米材料--超双疏性界面材料。使用这种材料的纺织品和建材，不用洗涤，也不沾染油污。这标志着中国在纳米材料研制方面的又一新突破。纳米是一种长度单位，一纳米等于十亿分之一米，大约相当于几十个原子的长度。科学家发现，当材料组成的精度达到纳米级时，物质就能表现出一些新特性，从而为新材料的产生创造条件。最具有说明性的例子就是，改变碳原子的排列结构，能把廉价的石墨变成价值连城的钻石。因此，纳米技术是当今各国科技界竞争的焦点。 练习一电阻超导转变超导临界TC超导磁悬浮1～100nm电阻为零电能超导磁悬浮练习二1、关于超导材料的下列说法中错误的是（ ）
A、超导材料是一种电阻为零的材料
B、用很细的超导丝可以输送强大的电流
C、超导材料电阻只能接近零，不可能等于零
D、用超导材料输电时，输送电路中无损耗
2、下列关于纳米的叙述错误的是 （ ）
Ａ、纳米是一个长度单位，符号是nm
B、人们在纳米尺度内发现了很多的新现象，给技术上带
来很多新发展
C、纳米技术是现代化科学的前沿，我国在这方面的研究具有世界
先进水平
D、所有的高分子科技产品都与纳米技术有关CD再 见课件44张PPT。第二节 能源的开发和利用 能源的分类中国石油危机中国南海发现可燃冰发育区 能解人类能源危机 月球资源将挽救地球将来出现的能源危机 能源的分类１、按其形成和来源分类：
（1）来自太阳辐射的能量，如：太阳能
、煤、石油、天然气、水能、风能、生物能
等。 （2）来自地球内部的能量，如：核能、地热能。（3）天体引力能，如：潮汐能。能源的分类２、按开发利用状况分类： （2）新能源，是目前尚未广泛利用而正在积极研究以便推广利用的一次能源。如：核能、地热、海洋能、太阳能、风能。
（1）常规能源，是指当前被广泛利用的一次能源。如：煤、石油、天然气、水能、生物能。 能源的分类３、按转换传递过程分类：（2）二次能源，由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品如：沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。（1）一次能源，是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源 。如：煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能。能源的分类４、按属性分类：（2）非可再生能源，则不能自然再生。如：煤、石油、天然气、核能、油页岩 。（1）可再生能源，指具有自然恢复能力，不会随本身的转化或人类的利用而日益减少的能源。如：太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。世界能源储量及需求世界能源储量及需求现在世界能源消耗中90%以上是不可再生能源。其中：石油大约占40%，煤大约占30%，天然气大约占20%。
按现在的能源消耗，世界上的石油、天然气和
煤等生物化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽。 世界能源储量及需求地球上不可再生能源情况世界能源储量及需求人类对能源需求情况世界能源储量及需求我国已探明的煤、石油和天然气的储藏量
世界能源储量及需求在21世纪前50年内，世界能源的发展趋势仍将以化石燃料为主。随着石油、天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展，煤炭的重要性和地位还会逐渐提升。根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例，以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变。我国能源资源的基本特点（富煤、贫油、少气）决定了煤炭在一次能源中的重要地位。我国煤炭资源总量为5．6万亿吨，其中已探明储量为1万亿吨，占世界总储量的11%，（石油占2.4%，天然气占1.2%）。建国以来，煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占70%以上，2001年全国开采量近13亿吨。
我国能源结构特点：富煤、贫油、少气 世界能源储量及需求?专家预测，据有关部门预测，到2005年，全国一次能源生产量为12．3亿吨标准煤，其中煤炭为7．85亿吨标准煤(折合11亿吨原煤)，仍占63．8%。专家预测，在本世纪前30年内，煤炭在我国一次能源构成中仍将占主体地位。
按现有的能源消耗量来计算,我国煤、石油、天然气等不可再生能源的开采年限仅为40年。 世界能源储量及需求能源利用中的问题及相应对策能源利用中的问题主要包括以下三个方面：
１、传统能源煤、石油、天然气随着不断开采逐渐枯竭，俗称“能源危机”。
２、能源利用中硫化物、碳氧化合物和粉尘的大量排放造成对环境及生态的破坏。
３、由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断。新能源的开发利用核能的开发利用
核能主要是原子能，是从铀矿石中提取的核燃料，与煤炭相比，1千克铀的原子核所释放出的热量大约相当于 2500吨煤炭燃烧时放出的热量。核电站的优势突出表现为：其体积小，运输方便；而且能减少运输费用，在地壳中储量巨大，足以让人类使用很长时间；燃烧时清洁，不会对环境构成严重污染…… 核能的成就虽然首先被应用于军事目的，但其后就实现了核能的和平利用，其中最重要也是最主要的是通过核电站来发电。 1942年12月2日，第一座核反应堆首次
实现自持的链式反应,宣告人类社会进入
了“原子能时代”。1954年，第一座核电站
建成。经过50年的发展，核电已成为30多
个国家（大多数为发达国家）能源组成中
不可忽略的部分。到1985年底，世界上已
投入使用的核电站反应堆共374座，装机
容量近2.5亿千瓦，核发电量约占世界总
电量的15%。截至2000年底，全世界正在
运行的核动力堆共有438座，总装机容量
为351兆千瓦，所提供的电力的16%。法
国核电占总电力的74.6%，比利时56.8%，
瑞典39%，日本33.8%，德国30.6%，英国
22%，美国20%，中国为1.2%。
我国的核电站：浙江秦山核电站
广东大亚湾核电站秦山核电站厂区一景，左上角圆柱体建筑为核反应堆外景秦山一期1号机组总控制台 秦山二核一号机组 2002年投入使用的秦山二核汽轮机厂房 大亚湾核电站全貌太阳能的开发和利用太阳能利用的形式很多，例如：太阳能集热为建筑供暖、供热水，用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置等等，这些都属于太阳能小型、分散的利用形式。太阳能大型、集中的利用形式，则是太空发电。在距离地面三万多公里高空的同步卫星上，太阳能电池每天24小时均可以发电，而且效率高达地面的10倍。太空电能可以通过对人体无害的微波向地面输送。 太阳能跟踪系统主要经营的产品有太阳能路灯、太阳能庭院灯、太阳能杀虫灯、太阳能草坪灯、LED灯源、太阳能跟踪系统、控制器（路灯、系统）、逆变器（正弦波、修正波）、便携电源（分体式、一体式、户用型）、太阳能电池组件（单晶、多晶）、太阳能红绿灯、太阳能黄闪灯、太阳能指示牌、太阳能道钉等太阳能路政标志 太阳能路灯太阳能树枝灯太阳能电池板地热能的开发利用目前世界上已有近二百座地热发电站投入了运行，装机容量数百万千瓦。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。 “地球动力”公司设计的地热发电站运行示意图 其他新能源的开发利用风能 风能利用技术的不断革新，使这种丰富的无污染能源正重放异彩。据估计，二三十年内，风力发电量将要占欧共体电占全国总电力的30%左右。 氢能 氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，可以提取出无穷无尽的氢。氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。俄罗斯试着用氢作为“图-155”型飞机的燃料已经初步获得成功，各国也正积极试验用氢作为汽车的燃料。氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。波浪能 主要的开发形式是海洋潮汐发电。80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站，让涨潮的海水冲进有一定高度的贮水池，池水下溢即可发电。已经在设计的单座潮汐电站，其它发电量可供一个30万人口的城市使用。 氢能 氢是宇宙中含量最丰富的元素之一，可以提取出无穷无尽的氢。氢运输方便，用作燃料不会污染环境，重量又轻，优点很多。俄罗斯试着用氢作为“图-155”型飞机的燃料已经初步获得成功，各国也正积极试验用氢作为汽车的燃料。氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一。
生物能
谢谢!再见！
