16.3 能源：危机与希望 课件(共29张PPT) 2024-2025学年北师大版（2024）物理九年级全一册

(共29张PPT)
16.3 能源：危机与希望
观察并思考：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？
柯受良驾车飞越黄河
水力发电站
行驶的汽车与飞行的飞机
新课导入
“天宫”一号飞行器上的太阳能电池板
大亚湾核电站
新疆的风力发电厂
观察并思考：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？
大量事实表明，不同形式的能量之间可以相互转化，在一定量的某种形式的能量减少的同时，总伴随着其他形式的能量在等量地增加。
能量守恒定律：
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其他形式，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。
新知讲解
能量转化与守恒定律
一
值得一提的是，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。
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。
小孩坐在冰车上沿水平冰面推出去后，由于摩擦，在冰面上运动得越来越慢，最后停止运动，这个过程中机械能转化为内能，而看不到小孩及冰车自动地收集这些内能转化为机械能。
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成轮胎、地面和空气的内能。这些消耗的能量不能再自动地被用来驱动汽车。
这些实例说明，自发的能量转化过程具有一定的方向性，即自然进行的能量转化过程是不可逆的。
无论发生能量转化还是转移，能量的总量是不变的。
例如：汽车在刹车时，汽车的速度逐渐减小并最终停止，它的机械能减少了，但总的能量并没有减少。汽车能够刹车是由于汽车轮胎与地面间存在摩擦，在刹车过程中由于摩擦生热，使轮胎的温度升高,轮胎的内能增加，汽车的机械能转化为了内能。轮胎的内能增大后，温度升高，当轮胎的温度高于周围空气的温度时，轮胎对空气放热，轮胎上的部分内能又转移到空气中直至轮胎的温度与空气的温度相同。
对能量转化与守恒定律的理解
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？
制作“永动机”必定失败：
事实表明，能量在转化过程中，只要有运动就会产生热，摩擦是不可避免的，这样运动的能量就会减少，
如果不补充能量，运动最终会停止，所以不消耗能量而能够永远运动的机器——永动机是不可能制成的。
永动机失败的原因是因为违反了能量守恒定律，永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。
能量是与物质及其运动相联系的，每一种形式的能量对应于一种运动形式。
机械运动――机械能　　
热运动――内能
电荷运动――电能　　　
化学运动――化学能　　　　
原子核内部的运动――核能
　　
能量与能源
二
自然界存在着可以为人类提供能量的自然资源，称为能源。能源是人类社会活动的物质基础。
煤，煤气，柴草、天然气、电……，这些都是能源.
想一想：我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？
由此可见能量对人类的重要人类的生活、生产离不开能源的利用.能源的现状又是如何呢？
1.煤炭资源：地质储量约1.44万亿吨，占世界煤炭总储量的13%.
我国的能源消耗状况
2.石油资源：保有储量为600亿吨，但后备资源不足，而且石油可采储量的增长速度低于老油田的递减速度，储采比呈下降趋势.
3.天然气资源：保有储量为7000亿立方米，但后备资源不足。
4.水力资源：理论储量为6.8亿千瓦，但可开发储量只有3.78亿千瓦，且其中67.8%的水力资源集中分布在西南地区，要开发不易.
无疑：我国是世界上能源丰富的国家之一，但我国人口众多，人均能源占有量远低于俄罗斯、美国，只有世界人均能源占有率的1/2.
人类对能源的需求日益扩大，煤、石油、天然气等不可再生能源日益减少，二十一世纪人类最迫切的需要是改变能源严重缺乏的现状.新能源的开发已经迫在眉睫.
1905年，爱因斯坦以惊人简洁的公式E=mc2揭示了以质量m为标志的物质与能量E的关系式中c为光在真空中的速度。
1938年，物理学家用中子轰击铀，发现了核裂变，从而发现了一种新的能源——原子核能。
1.核裂变：用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两个中等质量的原子核，同时释放出巨大的能量，这种现象叫核裂变。
物质与能量
三
研究发现：铀原子核在中子的轰击下将会产生裂变反应。
用中子轰击铀原子核，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。
1KG铀全部裂变时释放的能量相当于2500T优质煤完全燃烧释放的能量.人们把这种能量称为原子核能。
核能首先被用来制造恐怖武器原子弹，威力十分巨大.
“小男孩”原子弹
现在，原子核能已被用于和平目的，十几个国家都已建成核电站.但是核电站一旦泄露，就会带来和污染等问题，危及人类生命安全，因此和平安全使用核能，做好防护措施是很重要的事情。
大亚湾核电站
核电站——利用原子核裂变时产生的大量热量，使水变成蒸汽，推动汽轮机运转，再带动发电机发电。
核能→内能→机械能→电能
不久，人类发现氘核和氚核在超高温下聚合成氦核，同时放出大量能量。
2.核聚变：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。
核聚变的优越性不仅只能量释放多出4倍于裂变，更可喜的是，所需的氘核在海水中就含量巨大，堪称用之不竭。
人们的生活、生产、科研都离不开能源。那么能源包括哪些，又怎么分类呢？
（1）按照产生方式(是否从自然界直接获取)可分为一次能源和二次能源。
能直接从自然界获取的能源称为一次能源。如：化石能源、水能、风能等。
煤
风能
水能
科学与人类
四
由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源，如电能等。
水力发电
（2）按照是否再生可分为可再生能源和不可再生能源。
不可以从自然源源不断地得到的能源称为不可再生能源。
如化石能源、核能等能源会越用越少。
煤
石油
天然气
可以从自然源源不断地得到的能源称为可再生能源。
如太阳能、风能、水能等。
当代的科学技术不断发展，已经使人类具有了认识和利用自然环境的能力，推动着人类社会的进步，提高了人类生活的质量。但随着新技术的应用，也引发了环境污染、能源短缺、全球变暖、臭氧枯竭、物种灭绝等一系列问题。
因此，我们应该树立科学发展观，在利用科学技术改善生活的同时，也要注意避免因滥用技术而导致的社会问题，促使人类社会全面、协调、可持续地发展。
1.解决能源问题的主要措施是( )
A.大力开发新能源
B.大量利用太阳能、地热能
C.大量利用水能、风能
D.采用新技术、新设备，更新落后的技术装备
A
当堂检测
2.下列关于核能的说法正确的是( )
A.物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能
B.到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变
C.原子弹和氢弹都是利用原子核裂变和聚变的原理制成的
D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变
C
3.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
1.能量转化与守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.核能是不可再生能源，风能、水能、太阳能都是可再生能源。
3.能量在转移和转化过程中具有方向性，所以我们要节约能源。
课堂小结