10能及其转化能源与可持续发展1

1、101能及其转化能源与可持续发展第一步：知识梳理一. 机械能1. 动能（1）定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。（2）决定动能大小的因素：动能的大小与物体的质量和速度有关。2. 重力势能（1）定义：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。（2）决定重力势能大小的因素：重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度 有关。3. 弹性势能（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。（2）决定弹性势能大小的因素：弹性势能的大小与物体的弹性和弹性形变 大小有关。4. 机械能：动能和势能的和称为机械能。5. 机械能的转化：动能可以转化为势能，势能可以转化为动能。如果只有动能 和势能相互转化，机械能

2、的总和不变。6. 能源-凡是能为人类提供能量的物质资源。7. 能源的分类：（1）化石能源（2） 一次能源（3） 二次能源（4）生物质能（5）不可再生能源:（6）可再生能源（7）核能：产生核能的两种形式：核裂变：核聚变：（8）太阳能：8未来理想能源必须满足的条件：（1）足够丰富，可以保证长期使用；（2 ）足够便宜，可以保证多数人用得起；（3） 相关技术成熟，可以保证大规模使用；（4）足够安全、清洁，可以保证不 会严重影响环境。二. 功和能1. 能：物体能对外做功，就说这个物体具有能。2. 功与能的关系：功是能量转化的量度，功和能的单位都是焦耳。3. 功与能的区别和联系（1）区别：能是表示物体做功

3、本领的物理量，能的大小可以用做功的多少来衡量。一个物体能够做的功越多，它具有的能越大。能与一定的状态相联系， 功是量度物体能的变化的物理量。功的大小可以由W=FS求得，功是与一定的过程相联系的。（2）联系：做功的过程伴随着能的转化和传递，对物体做功，物体的能增加， 物体对外做功，物体的能减少，做了多少功表明有多少能发生变化。第二步：例题讲解例1关于能的概念，下列说法正确的是（）A .用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能B. 在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能C. 甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大D. 甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能

4、一定比乙物体的大 例2.一个小朋友从滑梯上匀速滑下来的过程中，下列说法正确的是重力势能减小, 重力势能增大, 重力势能减小, 重力势能减小,机械能减小 机械能不变 机械能减小 机械能不变A. 动能减小，B. 动能减小，C. 动能不变，D. 动能不变，例3.能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一.（1）能源家族中：柴薪、煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能等,在大量耗用各种能源时，会造成空气污染的有 ;会造成水土流失和沙漠化的有（填题序号）；（2）城区正在进行天然气工程，有人表示赞同，有人表示反对，小刚同学收集如下 两组有关数据：请你决策：（ 选填“ A”或“ B）A.继续使用煤气B

5、.简单说明你作出这样决策的理由是 例4.判断下列说法是否正确？（1）（3）（4）（5）更换使用天然气能量就是能源（）石油是一种不可再生能源（） 面粉是生物质能源（）我国目前使用的能源中所占比重最大的是煤和石油（）（2）电能是一种二次能源；（）热值 q/J m3当地价格/-3元m每户月平均用气量/m3更换灶具费用/ 元煤气约 4X 107960天然气约 8X 10715370例5.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

6、D.自然界只有在人为的条件下才会发生裂变例6.人们利用太阳能共有中渠道，其中太阳能被直接利用的有_种方式，即太阳能转化为，如;太阳能转化为如太阳能转化为如例7.杨洋同学家原来是用液化石油气烧水的（每天至少用65C的热水100kg）， 参加“探究性学习”活动后，在老师的指导和同学们的帮助下，制作了一台 简易的太阳能热水器.这台热水器6月份平均每天可将100kg水从15C升高到 65C.（1）若液化石油气的热值为8.0 X 107J/kg，改用太阳能热水器后，6月份平均 每天可节约液化石油气多少千克？液化石油气燃烧放热的70%被水吸收，C水 =4.2X 103J/（kg C）使用太阳能热水器比使用

7、燃料烧水， 除了节约能源外，还有哪些优点？（至 少写出两点）第三步：课后巩固练习A组基础训练）动能不变，势能减小 动能减小，势能增大）一、选择题 1跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的B.D.A .动能增大，势能不变C. 动能、势能都不变2某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（A .势能一定不变，动能一定不变B. 势能可能改变，动能一定不变C. 势能可能改变，动能可能改变D. 势能一定不变，动能可能改变3 一架直升飞机水平匀速直线飞行的同时， 不断向地面投下物资，关于飞机能量 变化情况的正确说法是（）B.A. 动能不变，重力势能增大 动能减小重力势能不变D.C.动能和重力势能都减小，机械能不

8、变 动能和重力势能都减小，机械能减小二、填空与作图题1. 一架护林飞机，正在某森林上空的一定高度沿水平方向匀速直线飞行，并不断地喷洒治虫药粉，在这一过程中，飞机的动能，重力势能机械能0 （填“增大” “减小”或“不变”）2. “会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志.拉弯的弓把箭射出去，这一过程中能量的转化情况是 转化为能。能转化为能.能，利用的方法改3. 植物进行光合作用，把 钻木取火，消耗人体的_ 变木柴的内能.4. 印度洋海域因强烈地震引发海啸， 破坏力极强的海浪所到“电能”）；若海啸_-h，之处树倒房塌，连距震源4000km远的非洲索马里也遭到 海啸

9、的袭击，损失惨重.这是因为汹涌的海浪具有巨大的 能量，这种能量是 （填“化学能”、“机械能”或激起的海浪以800km/h的平均速度向外传播，那么经过. 就可以从震源到达索马里.5. 运动员进行跨栏比赛，在跃起身体上栏的过程中，能转化为能；当到达终点时不能立即停下，这是由 于06. 装满水的洒水车，在环岛路的一段平直公路上匀速前进.它在向公路两旁的“变大”、“变小”花木喷水的过程中，洒水车的动能将逐渐 .（选或“不变”）7 （03重庆市）如何有效地提高能量利用率是人类所面临的 一项重要任务。图14-14是某轻轨车站的设计方案示意图， 该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。 请你说明 这种设

10、计可以节能的理由： 答 进站时将动能 转化为重力势能“储藏”起来；出站时将重力势能转化为 动能“释放”出来.达到节约能源的目的.7. 撑杆跳高运动员借助手中的撑杆跳高时，要比徒手跳高高得多，这是因为运 动员利用撑杆发生 时，而具有了能的缘故.这个过程中,运动员的能转化为了撑杆的 能.三、实验与探究题：A、B、e三小HaCUJ t cn1. 如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将 球先后从同一装置的hA、hB、he高处滚下（mA = mB hB）推动纸盒运动一段距离后 静止。he（1）要研究动能与质量的关系，我们要选择两图来进行比较。（2）从图中可以看出，A、B、e三个小球刚到达

11、水平面时，球的动能最大。2在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图14-2所示.在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小?若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是 hhB；若A、e两me;铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mA me;实验得出的结论是：物 体重力势能的大小与有关.B组能力提高训练一、选择题1 .下列物质中不属于能源的是（）A.发电机B.流水e阳光D .鱼、肉、米、面等食物2. 下列能源既是一次能源，又是不可再生能源的是（）A .太阳能B.煤e电能D .风能3. 出行是人们工作、生活必

12、不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同.自行车、电动自行车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是（）生物能核能电能太阳能化学能AB eD4. 为减轻大气污染，下列措施中错误的是（）A.建热电站，集中对企业或居民供热B.改进消烟和除尘装置，提高其性能C.大力推广使用太阳能D.减少内能的利用，停止使用化石燃料5. 下列有关能量和能源的叙述中，正确的是（）A. 因为宇宙间的总能量是守恒的，所以不存在能源危机的问题B. 核能发电是利用原子核消失后，将原来原子核的质量完全转换成可用的能量C. 核电站的核原料有强烈的放射性，但在反应器中使用后成为核废料没有放射性D. 日常生活中观察到物体的机械能

13、若有减少，通常以热能的形式逸散为主6. 暑假将至，正值用电高峰.为节约用电，小明提出了如下建议，其中不科学 的 是 （）A.离开房间时随手关灯B.用太阳能热水器代替家中的电热水器C.使用电子高效节能灯D.关闭空调，将工作中的冰箱门打开来降低室温7. （多选）未来的理想能源必须满足的条件是（）A .足够丰富，可长期使用B.足够便宜，多数人用得起C.可大规模使用D.足够安全、清洁，不会严重影响环境二、填空与作图题1、随着原子核在1911年的发现，其后中子在1932年被发现，人们逐渐认识到 原子核是由_和_组成的，其中_带正电，_不带电.2、 太阳把地面晒热，太阳能转化为 能。热空气上升，空气流动形

14、成风，太阳能转化为 氐植物吸收太阳光，发生光合作用，太阳能转化为能。太阳把地面和水面晒热，一部分水蒸发到高空形成雨雪落下来，太阳 能转化为 能03、 随着人们物质生活水平逐步提高， 农村的厨灶发生了革命性的变化。 煤球炉、 沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭。液化气与煤相比，热方面突出的优点是;环保方面突出的优点是 。若要将2.5kg初温为20r的水加热到80C, 至少需要燃烧m的液化气。水的比热容是4.2 X103J/ （kg r），液化气的热值是5.0 X 107J/m3 0能量转化实例化学能转化 为电能使用干电池供电用电热水 器烧水机械能转化 为内能4、各种形式的能之间可以在一定条件下相互

15、转化，请按表中示例完成表格。5. 右图是我国近年主要能源消耗的统计图。图中所列能源中， 是可再生能源.从图中可以看出我国能源消耗中占 比例最大的是 你认为这种能源结构有什么不合理之处:6目前人类使用的主要的能源是 能源，大量使用这种能源会造成和的加居1. 一些欠发达国家过分依靠能源会加剧和.7. 是人类在能量利用方面最早的一次技术革命，的发明直接导致了二次能源革命.20世纪40年代，物理学家发明了可以控制核能释放的装 置，拉开了以为代表的第三次能源革命的序幕.三、实验与探究题：1阅读短文，回答短文后的问题.储存太阳能的池塘19世纪末，在罗马尼亚特兰西瓦地区，一名医生发现了一个奇怪的小湖.这 个

16、小湖一到冬天，湖面就结成冰，而湖底深处的温度却高达60C.这种热水湖的怪现象引起了许多科学家的好奇，他们取来湖水化验，发现这 是一个咸水湖，而且不同深度的水含盐量不一样， 即湖底的水中含盐量较高，密 度大，而湖面则含盐量低，接近于淡水.原来，淡水湖在白天经太阳晒后，夜晚会将积蓄的热量散发掉，即表面的湖水先冷却，密度就增大而下沉，下面的水温度高，相对来说密度小，热水就上浮，并把热量散发掉，这样循环的结果，湖水上下温度就逐渐趋同.而咸水湖则不同，表面的水即使温度下降也不下沉，因为下层湖水的含盐量高,密度大，不会上浮，这样，湖底的热量就带不到湖面.因此，咸水湖被太阳晒久了，就将太阳能储存起来，湖底的

17、温度会越来越高.（1）比较并简述咸水湖和淡水湖吸收太阳能后，上、下水温分布的特点.（2）如果你想自制一个储存太阳能的水池，且希望尽可能储存太阳能， 从上述事例你会得到什么启发？1解答：（1）淡水湖吸收太阳能后，湖水上下温度相差不多；而咸水湖被太阳晒久了，就将太阳能储存起来，湖底的温度会越来越高，远高于湖面水温。（2）在水池中加盐，且尽可能增加池底部水的密度。四、综合题：1. 能源是人类社会进步发展的重要物质基础，太阳能处处可以利用，且清 洁无污染，是一种理想能源。太阳能热水器内盛有50kg的水，在阳光照射下，水的温度升高30C,求：（1）水吸收了多少热量？ （ 2）这些热量相当于完全燃烧 多少

18、kg的焦炭放出的热量？ q焦炭=3.0X I 0 7J/ kg,C水=4. 2X 10 3J/（kgC）1 (1) Q 吸=6.3X 106J(2) m=0.21kg2. 环境保护是现代社会的热点话题，环境污染是世界各国关注的焦点，特 别是核污染更是全人类高度警惕的问题，继1982年“切尔诺贝利”核泄露事件之后，2000年8月12日，质量m=1.4X107 kg的俄罗斯“库尔斯克”号核潜艇 在巴伦支海遇难，引起挪威生态保护组织和国际社会普遍关注。轮发电机二闻時S反 毎(1) 核裂变和核聚变是大量获得核能的两种途径， 核潜艇反应堆的核能是通过哪种途径获得的？答：(2) 图示是核电站原理示意图。

19、“反应堆”与“一回路”中的能量是怎样转化的？答：最后, 在235克铀燃料中含有6.02X 1023个铀核，如果它们全部发生裂变， 通过汽轮发电机得到3.2X 106kw h的电能，则该核电站的效率多大？(设每个 铀核裂变会释放出3. 2X 10-11j的能量)(6分)(3) 请说出几种目前开发利用的新能源。(至少两种)2( 1 )核裂变(2 )核燃料的核能转化成水的内能竺泄逬=59.8%W总6.02咒3.2咒1012(3) 太阳能风能3. 我国对家用电冰箱、空调这两个产品率先实施能源效率标识制度， 以后生 产、 销售和进口的空调、冰箱均应在显著位置粘贴“中国能效标识”的标签(如图 20所示)能

20、效标识将能效分为1、2、3、4、5五个等级，等级1表示产品最节 能,等级5是市场准人指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售.(1)据有关部门科学预测，在推行能效标识后未来的10年间家用空调器和冰箱可累计节电548亿度(约合1.972 X 1017J).这些电能相当于多少吨标准煤完全燃烧所释放的热 量?(已知标准煤的热值为2.9 X107J/kg)(2)目前，一台电功率为1160W的高效节能制冷空调A,售价大致为3000元，另一台制冷效果相同的一般节能制冷空调B电功率为1500Vy售价大致为2000元.若空调的使用寿命为12年，家用平均每年使 用500h, 1度电的价格按0.50元计算.试求

21、出使用12年，高效节能空调比 一般节能空调所节约的电费.（3）根据你所知道的信息对将要购买空调的消费者提出建议并简要说明理 由.3.29724 5 6 7.-109k-6.106t12（2）WB - Wa = PBt - P At = （P B - PA）t=（1.5kW 1.16kW） X 12X 500h = 2040 kW h年共节约电费：2040 kW- hX O.5元/kW- h = 1020元 （3）建议购买高效节能型空调.因为高效节能型空调能节约能 提高效率、保护环境.源、【测验题】一、单项选择题：1. 下列实例中，不属于能源的是（A.煤炭B .地热）C .柴油机D .酒精2.

22、太阳能是人类能源的宝库，下列能量中不是来源于太阳能的是（）A .核能B .水能3. 利用平板式集热器获得太阳能，升咼，下列说法中不是其原因的是A.集热箱内壁是黑色的C.集热箱是长方形的的如图()B.C.风能D .化石能源16-3-13,集热器温度不断集热箱内装有透明的玻璃 D .集热箱是用绝热材料封闭电能柴薪第二次能源革命蒸汽机2、按照能源发展史将下面事例进行排序：A.发电机B.钻木取火C.柴薪燃料D.核反应堆E.蒸汽机F.天然火 种3. 为改善驻守在南沙某岛礁边防战士的工作和生活条件，今年在岛上安装了太阳能电池板.白天，太阳能电池板给蓄电池充电；晚上，蓄电池为探照灯供电.这 样白天与晚上的能

23、量转化形式是和4. 绿色植物通过光合作用将太阳能转化成_ (内能/化学能).为开发新能源，人类已能够把油菜籽、蓖麻、大豆等农作物加工转化成“生物燃料”，“生物燃料” 属于(可再生能源/不可再生能源).ft常et左电机培JtWSN井5. 氢气的热值为1.4X 1O8J/kg，燃烧产物不污染环境，是一种I未来能源。我国于1980年成功地研制出国内第一辆以氢气为动 力的汽车.若这种汽车行驶1小时需1.68X 1O8J的热量，则每 小时需要消耗氢气 kg (不计热量损失)。6. 如图所示，地热发电示意图，说出它的能量转化过程：地热24题图能ff7. 电能是人类社会存在和繁荣的物质基 础之一，图甲为近两

24、个多世纪以来，人 类能源消耗曲线图，图乙为某燃煤电厂 全景图。据图回答：(1)由图甲可知，自1950年以来，人 类能源消耗的情况是。D.显著减少 则该电厂每小时可输出的电能是 焦；要维持这样的发电功率，该厂每小时约需燃烧5X 106千克煤，这些 煤完全燃烧可产生的热量大约是1.5X1O4J焦，煤燃烧过程中，排放到大气中的 有害物质可达1.2X106千克，从环保角度分析，这种燃煤电厂存在的主要问题是 ;从能源的利用情况分析，存在的问题主要是 A.显著增长B.平稳增长C.稳中有降(2)图乙中的电厂发电功率为 1 X 10 有甲、乙两台汽油机，若在相同的时间内甲做的有用功是乙的2倍，甲的效率是25%

25、，乙的效率是20%，则在相同的时间内，甲、乙两汽油机消耗的汽油 之比为（）A. 5 : 8 B. 8 : 5 C. 5 : 2 D. 2 : 5二、填空题与作图题：1、将每一次能源革命的特征与所使用的主要能源进行连线。第一次能源革命反应堆化石能源第二次能源革命人工火核能千瓦，三、实验与探究题：太阳能热水器是把太阳能转变成内能的装置， 为有效利用太阳能，某研究性 学习小组对“吸收太阳能与表面颜色之间的关系” 进行了实验研究：在黑色塑料袋和白色 透明塑料袋内装人相同质量的水， 插人温度计后系好，放在阳光下曝晒，数据记坂料袋*的量m/kg盘度me逼度鮎温度27温庞轧代1*015*022*327. 831*斤白色透明L015*016.517. 81乩0录如下表所示。(1)他们在实验中采用的科学研究方法是： ;(2) 由以上研究可知，太阳能热水器的集热管表面颜色以 为宜；(3) 若一太阳能热水器装水量为100