16.3能源：危机与希望课件(共49张PPT)2023-2024学年度北师大版物理九年级全册

(共49张PPT)
第3节 能源：危机与希望
生活生产中各方面都需要能量，这些能量是通过不同的能源提供的。各种能源的利用，极大促进了人类文明的发展。
新课引入
1. 通过实例，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化
2. 知道能量守恒定律，能列举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化和守恒的观点分析问题的意识。知道永动机不可能制成
3. 初步了解在现实生活中能量的转化和转移具有一定的方向性
4. 了解能源的定义和分类
5. 了解几种重要的能源及它们的应用
学习目标
重点
图中都存在着什么能量？分别有哪些不同形式的能量在发生相互转化？能量之间的相互转化有怎样的规律？
太阳能转化为内能
太阳能转化为化学能
内能转化为机械能
太阳能热水器
植物光合作用
行驶的火车
新知学习
水力发电站
“天宫”一号飞行器上的太阳能电池板
新疆的风力发电厂
机械能转化为电能
太阳能转化为电能
风能转化为电能
化学能转化为内能
电能转化为机械能
机械能转化为声能
天然气燃烧
电风扇转动
击鼓
内能
光能
电能
机械能
化学能
搓手
蒸汽机
使用电池
电风扇
水力发电
电灯
光合作用
太阳灶
萤火虫发光
手机充电
温差发电
电饭煲
太阳能电池
炽热的铁水
大量事实表明：不同形式的能量之间可以相互转化，某种形式的能量在减少的同时，总伴随着其他形式的能量在等量地增加。
一、能量转化与守恒定律
能量的转化：
通过摩擦让手发热，冬天用暖水袋取暖也能让手发热，这两种方式有何不同？
暖手宝暖手
能量可以从一个物体转移到另一个物体.
观察牛顿摆，将右侧的小球抬起，由静止释放，注意观察它的运动情况，这说明了什么？
右侧的小球撞击后静止了，左侧的小球向左摆动
右侧小球的机械能通过撞击转移给左侧小球，机械能在一定条件下也可以发生转移
现 象
分 析
总结：不同能量形式之间可以_____，相同能量则可以______
在一定条件下，相同形式的能量在一定条件下可以发生转移，转移过程中能量形式不发生变化
能量的转移：
西电东送
牛顿摆
转化
转移
温馨提示
1.判断能量是发生转化还是发生转移的方法是看能量的形式是否发生变化
2.在改变物体内能的两种方式中，做功改变内能实质上是能量的转化，热传递改变内能实质上是能量的转移
1、一杯放在桌上的热水冷却，此过程有能量的转化吗？热水的内能消失了吗？
2、电风扇工作时，消耗的电能与电动机获得的机械能相等吗？那其余的电能哪里去了？
3、我国有句俗语：“既要马儿跑，又要马儿不吃草。”你认为这可能吗？为什么？
思考与讨论
减少的机械能到哪里去了？
因为小球在摆动的过程中和空气摩擦，一部分机械能转化为内能。
观察单摆小球的运动，说一说小球的能量转化过程：
小球上升时：
小球下降时：
小球在摆动过程中能量应该守恒，小球应该永远摆动下去，可事实上，小球机械能不断较小，最终小球会静止下来。
动能→重力势能
重力势能→动能
能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
能量转化和守恒定律
早在17世纪，就有人想制造出一种不需要任何能量，而永不停息地对外做功的机器，史称“第一类永动机”：
轮和重锤的永动机
磁铁和车的永动机
磁铁和铁球轨道的永动机
你认为人们能制造出“永动机”吗？为什么？
？
由能量守恒定律知：无法实现
那么，遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？
因为小球跟空气摩擦，一部分的机械能转化为内能，最终小球会停下来，这部分内能能自动的转化为机械能吗？
思考
回顾一下，热传递过程中，内能的转移有什么规律？不加热的情况下，凉水能自发的变成热水吗？
思考
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，不能自发地向相反方向进行。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。
传递热量
小孩坐在冰车上被沿水平冰面推出去后，由于摩擦的作用，小孩及冰车在冰面上运动得越来越慢，最后停止运动。这个过程中能量转化方向为：机械能转化为内能，小孩和冰车能否自动收集这些内能而让冰车动起来？能量的这种转化说明了什么？
思考
这些内能不能再自动地收集起来用于驱动汽车
结论：
这说明能量转化的过程可以自发地朝某个方向进行，但不能自发地向相反方向进行。即自发的能量转化过程具有方向性。
关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是( )
A. 任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳
B. 凡是能量守恒的过程就一定会发生能量的转化
C. 由能量守恒定律可知，只要尽可能减小绳子与滑轮之间摩擦，滑轮组的机械效率可能会达到100%
D. 一个单摆在来回摆动许多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒
A
针对训练
燃烧
化学能、光能、热
二、能量和能源
资源
草、木材
煤、煤油、蜡、汽油等
空气
水
电流
流动
机械能
通过电动机
机械能
讨论：人类最初是如何利用能源的？现在和未来又将如何？
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
煤
石油
天然气
化石能源属于不可再生的资源，是目前人类主要能源，储量并不丰富，如果长期大规模开采，总有使用殆尽的一天。
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。
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
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
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极其困难。
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
获得核能有两种途径：裂变和聚变
三、物质与能量
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做核聚变。
重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做核裂变。
〓
核裂变
〓
核聚变
核反应
核裂变：
核聚变：
原子弹就是根据核裂变原理制造的一种核武器。
氢弹是根据核聚变原理制造的, 氢弹比原子弹威力更大。
针对训练
怎样才能利用核能
造福人类呢？
大亚湾核电站
中国“环流器”装置
利用核能发电是人们利用核能的一个重要方向
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
核电站中的反应堆
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
1942 年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变
太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，在那里进行着大规模的聚变反应。太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的。可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量通过可控核聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题，中国在利用受控核聚变“种太阳”方面已经走在世界前列.
1.（多选）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
2. 以下属于链式反应的是（ ）
A.氢弹爆炸 B.木柴燃烧
C. 原子弹爆炸 D. 太阳内部发生的核反应
C
针对训练
四、科学与人类
1.能直接从自然界获取的能源称为一次能源。如：化石能源、核能、太阳能、地热能、水能、风能等。
风能
太阳能
地热能
核能
能源的分类：
2.由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源，如电能等。
电能方便输送和转化
为什么很多地方要使用电能，而不直接使用一次能源呢？
4.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。
3.不可再生能源：
　　化石能源、核能等能源会越用越少。
分类标准 分类 解释
产生方式 一次能源 可以直接从自然界获取的能源。
例如：煤、石油、天然气、风能、太阳能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 无法直接从自然界获取、必须通过消耗一次能源才能得到的能源。比如在产生电能时消耗了机械能、在用蒸馏法提取汽油时消耗了内能
是否 可再生 可再生 能源 ①可以长期提供能量的能源。例如：太阳能
②可以再生的能源。例如：风能、水能等
不可再生 能源 消耗后，很难再生，
例如：煤、石油、天然气、铀矿等
1. 太阳能
太阳能热水器
太阳能电站
太阳能草坪灯
太阳灶
可再生能源
模拟太阳能发电
2.风能
风能和阳光一样，是取之不尽、用之不竭的天然(再生)能源，全世界的风能蕴含量达一百兆兆瓦(1014 MW)，其中可用来发电的达一千万兆瓦(107 MW)，在燃料日益短缺的今天，风能自然不容忽视。
模拟风能发电
3. 地热能
地热能是来自地球深处的可再生能源。它来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。
地热能的最大应用潜力在于发电，地热能一般分为五种类型：蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型。
地热能除了用于发电以外，还可以直接用于采暖、制冷、医疗洗浴、各种形式的工农业用热，以及水产养殖。地热能在温室、干燥、制冷、养殖等方面也陆续在世界各国得到了应用。
4. 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。
中国江厦潮汐发电站
5. 氢能
氢能的主要优点有：燃烧热值高，燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。氢能资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，是自然物质循环利用、持续发展的典范。
氢能源小车
下列给出的能源中，属于可再生能源的是 ；属于不可再生能源的是 ；属于一次能源的是 ；属于二次能源的是 。人类大量使用下列能源，会造成空气污染加剧的是 。
①太阳能 ②风能 ③氢能 ④核能 ⑤ 电能
⑥地热能 ⑦石油 ⑧煤炭 ⑨汽油 ⑩草木燃料
①②③⑥⑩
④⑤⑦⑧⑨
①②④⑥⑦⑧⑩
③⑤⑨
⑦⑧⑨
针对训练
能源：危机与希望
能量转化与守恒定律
物质与能量
能量与能源
不可再生能源
可再生能源
能量的总量保持不变
能量转化与转移具有一定的方向性
科学与人类
核裂变
核聚变
课堂小结
随堂练习
1.关于能量和能源的利用，下列说法中正确的是（ ）
A.人类大量使用太阳能会导致温室效应
B.因为能量是守恒的，所以不存在能源危机
C.核能的利用会造成放射性污染，所以应该关闭核电站
D.现在人类社会使用的主要能源是煤、石油和天然气
D
2. 2021年1月30日，全球第一台“华龙一号”核电机组福清核电5号机组投入商业运行，标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列，下列关于核能的说法正确的是（ ）
A. 核电站使用的核燃料是石油或天然气
B. 核反应堆种发生的链式反应是不可控制的
C. 核电站发电的能量转化过程是：核能→内能→机械能→电能
D. 核能开发绝对安全，即使有核泄漏也是清洁无污染的
C
3.（2022宜昌）2022年6月2日，我国发布了“十四五”可再生能源发展规划，确立了到2025年实现可再生能源年发电量达到3.3万亿千瓦时的目标，为此需要逐步减少（　　）
A. 煤炭、天然气发电
B. 太阳能、风力发电
C. 海水涨落的潮汐发电
D. 水力发电
A
4.[创新题·质疑创新] 如图是一位机械师提出的一个永动机的设计方案：AHIK分别是水磨的4个水轮，最上面水槽流出的水由于重力会流到下一水槽中，并冲击水轮转动，水轮在带动水磨转动的同时，通过一组齿轮B带动螺旋汲水器，把蓄水池里的水重新提
升到上面的水槽中，从而使整个装置一直运转．
你认为该设计方案成立吗？________，理由是_____________________．
【2022课标新增样例】了解我国古代水磨、水碓等机械
不成立
违背了能量守恒定律
5. 关于能源，下列说法正确的是(　　)
A. 核能是绿色环保，取之不尽的新能源
B. 水能、风能和汽油都是一次能源
C. “可燃冰”(天然气水合物)燃烧后几乎不产生残渣和废气，被誉为“绿色能源”
D. 由于能量是守恒的，所以不需要节约能源
C
不可再生能源;利用核能发电后产生的核废料具有放射性，会污染环境
汽油是由一次能源石油转化来，是二次能源
燃烧后仅生成少量的二氧化碳和水