20.2能源的开发和利用 20.3材料的开发和利用 课件(共26张PPT)2022-2023学年沪科版九年级物理

(共26张PPT)
第二节 能源的开发和利用
第三节 材料的开发和利用
新课导入
自然界中部分能源情况
自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需的能源。
学习目标
1．了解能源的分类，了解煤、石油的主要特点，了解原子能和太阳能的主要特点。
2．知道材料对人类社会发展的促进作用，知道导体、绝缘体、半导体导电性能的差异，知道半导体二极管的单向导电性，知道超导材料是一种电阻为零的材料，知道超导材料具有超导磁悬浮的特性。
一、能源的开发和利用
课堂探究
能源的分类
①可再生能源：可长期提供或可以再生的能源
如：太阳能、风能、水能以及动植物等
②不可再生资源：一旦消耗就很难再生的能源
如：煤、石油、天然气和铀矿等矿物能源
能源利用的几个阶段
（1）人类对木材、水力、风力、畜力等自然资源的利用；
能源与社会
（2）大约在200多年前，由于煤的大量开采，人类利用能源的历史进入了一个崭新的时期。
（3）电能的利用为人类带来了一个光明、灿烂的新世界
人们在清理海上漂浮的石油
烟雾笼罩的城市
能源与环境
泄露的石油会污染海洋、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？
工厂排出的废弃
全球暖化导致北极熊饥不择食
大熊吃小熊
能源与环境
开发新能源
太阳能
太阳能是取之不尽，用之不竭的天然能源，而且是一种“清洁”的能源，不会带来环境污染问题。
原子核发生改变所产生的能量
（1）利用核裂变释放能量；核裂变是较重的原子核裂变为较轻的原子核的一种核反应。 原子弹就是根据这个原理制造的一种核武器。
核能的开发和利用可以采用两种方法：
核 能
（2）核聚变释放能量；核聚变是较轻的原子核结合为较重的原子核的一种核反应。氢弹就是根据这个原理制造的一种威力比原子弹更大的核武器。
地热能
地球内部蕴藏着大量的热。在有地热资源的地方可以开发的利用地热能发电。
开发新能源
潮汐能
月球、太阳对地球的引力作用产生了潮汐。每天，涨潮与落潮蕴藏着巨大的能量，这种能量可以用来发电。
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。
例 题
1、关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（ ）
A．化石能源、水能、风能均是可再生能源
B．目前的核电站都是利用核裂变释放的能量来发电的
C．太阳能无法被人类直接利用
D．因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
B
例 题
2、关于能源与环境，下列说法正确的是（ ）
A．光不会造成环境污染，城市建筑可以随意使用玻璃幕墙
B．彩电、空调、手机等家用电器在使用中，对人和环境不会产生任何不利的影响
C．石油、煤、天然气的开采和使用不会造成环境污染和生态破坏
D．我国自主研发的北斗卫星导航系统是利用电磁波来进行定位和导航的
D
二、材料的开发和利用
课堂探究
课桌、书本、黑板、道路、桥梁、首饰……这些物质都是由不同材料制成的，那么人类社会是怎样认识、开发、利用这些材料的呢？
材料与社会
人类使用材料的历史已经历了以下几个时代:为石器时代、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。
3、铁器时代（1000 — ）人类使用铁来制造工具和武器。
材料与社会
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。
材料的导电性
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，例如：各种金属、大地、人体、酸碱盐的水溶液。其中铜、铝是最常用的电的良导体，常用来制成导线。
2.不容易导电的材料是绝缘体，例如：玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、纸、油等材料。
3、半导体材料有硅、锗、砷化镓等，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。
开发新材料
1、超导材料
1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在温度降低到4.2K时，汞的电阻几乎为零。从而发现超导现象。
发生超导现象的材料叫超导材料，超导材料不仅电阻为零，而且还存在其他引人注目的特性。
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，这将大大提高交通工具的运行速度。
20世纪末，人们对超导列车、超导船进行了可行性实验。
开发新材料
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，是因为超导输电线可以无损耗的输送极大地电流。这意味着用细电线就可以输送强电流
2、纳米材料
纳米材料统指合成材料的基本单元大小限制在1—100nm范围内的材料，这大约相当于10—1000个原子紧密排列在一起的尺度。
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。
开发新材料
开发新材料
人们正在研制纳米尺度的微小机器，由纳米材料制成的导线将大大提高计算机的性能，并缩小计算机芯片的体积。用纳米技术做成的量子磁盘，每平方厘米面积内可贮存3万部《红楼梦》。
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。
开发新材料
例 题
1、下列关于材料与人类社会发展的关系说法中，错误的是（ ）
A．材料在人类社会发展的历史进程中具有极其重要的作用
B．材料的发展为科学技术的发展提供了物质基础
C．材料的发展及大量使用带来了不少环境问题
D．用“可持续发展的观点”和“环境保护的意识”来看，新材料不能普遍应用
D
例 题
2、“芯片”的核心是大规模集成电路，集成电路的主要材料是（　　）
A．导体 B．半导体
C．绝缘体 D．超导体
B
例 题
3、当温度降到一定程度时，某些物质的电阻会变为零，这种物质叫超导体。当电流通过超导体时不发热，故超导体的应用具有十分诱人的前景，假如科学家已研制出室温下的超导体，你准备用它来制作（　　）
A．输电导线 B．白炽灯泡的灯丝
C．电炉的电热丝 D．滑动变阻器中的电阻丝
A
课堂小结
纳米材料
能源与材料
材料与社会
导体
半导体
开发新材料
超导材料
材料的导电性
能源与社会
能源的分类
能源与人类发展
开发新能源
太阳能、核能、潮汐能、地热能、风能
能源与环境：能源危机与环境污染
能源
材料