第11章--物理学与能源技术

1、_第十一章物理学与能源技术第 1 节能量守恒定律一、形形色色的能量1 、从八年级开始接触“能量”，你知道的能量形式有哪些？答：有机械能、内能、光能、声能、磁能、化学能、核能等多种形式。二、不同形式能量的相互转化2 、准备 4 个小实验：来回迅速摩擦双手，手会感到热。黑袋内盛水，放在阳光下被照热。将连在小电扇上的太阳能电池对着阳光小电扇会转起来。用钢笔杆在头发上摩擦后能吸引小物体。学生讨论指出上述四个小实验中能量的转化。答：中机械能转化为内能；中光能转化为内能；中太阳能转化为电能，电能再转化为动能；中机械能转化为电能。三、能量守恒定律3 、能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的，

2、因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒。四、永动机是不可能实现的精品资料_4 、永动机是一类所谓不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械。永动机的失败，从反面证明了能量守恒定律的正确性。例题：能量的转换是自然界普遍的现象。下列关于能量转换的分析不正确的是（B）第 2 节能量转化的方向性和效率一、能量转换的方向性观察下列图片，回答下列问题：精品资料_1 、自然界中的能量不仅可以从一个物体转移到其他物体，而且在一定的条件下，不同形式的能量之间还可以相互转化。图中，属于发生能量转移的是A，属于发生能量转化的是B 、C、D、E、F。2

3、 、图 A 中，高温火炉散发的热量供人取暖，炉火散失的能量不能自动聚集起来再利用；同理，图C 中，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地汇集起来用来驱动汽车。事实表明，能量的转化与转移具有方向性。例题：1 、各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（C ）树林太阳燃煤电空调A BCD2 、若在一定时间内，太阳光辐射到太阳能电池板的能量为2.7 ×107 J，这与完全燃烧多精品资料_少千克的煤放出的热量相当？这些能量经转化后，可供功率为35W 的路灯工作60h ，那么该太

4、阳能路灯的能量转化效率是多少？（煤的热值为3.0 ×107 J/kg ）解：（ 1 ）由题知，Q 放=mq=2.7 ×10 7 J，Q放2.7 ×10 7 J需要完全燃烧煤的质量： m= =3.0 ×10 7=0.9 kg ；qJ/kg（ 2）使用太阳能路灯的有用能量：W 电=Pt=35 W ×60×3 600 s=7.56 ×10 6 J，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量（总能量）W 总=2.7 ×10 7 J，该太阳能路灯的能量转化效率：W电7.56 ×106 J=×100%=×1

5、00%=28% 。W总2.7×107 J第3节能源石油是世界上许多国家的主要能源，盛产石油的中东国家是发达国家主要的石油供应国。 1973 年，爆发了第四次中东战争。由此引发了西方国家第一次石油危机。1980 年，中东两个石油大国伊朗和伊拉克之间爆发战争，两伊战争猛烈冲击世界石油市场，引发了第二次石油危机。两次石油危机在全球范围内引起了人们对能源问题的思考。一、能源的分类1 、当今世界的主要能源是什么？精品资料_答：煤、石油、天然气。2 、凡是能够提供能量的物质资源叫能源，能源按产生的方式可分为一次能源和二次能源。化石能源是千百万年前埋藏在地下的动植物，经过漫长的地质年代形成的，它通

6、常包括煤、石油、天然气三种具体燃料；人类生活中，还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能，这类由生命物质提供的能量称为生物质能。3 、能源的分类类别定义示例一次可以直接从自然界获得的能源煤炭、石油、天然气（当今世界能能源源的三大支柱）二次无法从自然界直接获取，必须通电力、煤气、汽油、煤油、焦炭、能源过消耗一次能源才能得到的能源洁净煤、激光等二、世界能源储量及需求4 、21 世纪的能源趋势有以下特点：由于世界人口的急剧增加和经济的快速发展，能源的消耗持续、迅速增长；人类的主要能源仍是化石能源，它利用后短期内不能再生；会出现能源危机。例题：1 、如图所示的曲线，表示的是从1750 年以来世界能源消耗

7、增长和发展趋势，请你结合此曲线写一条有关能源的宣传广告。精品资料_答：能源危机正向我们走来，我们要节约能源（或请节约能源，保护地球；或积极开发新能源等）。2 、研究能源利用，实现可持续发展已成为21 世纪世界各国共同的任务。能源按不同的分类方式可进行不同分类。下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是（B）A 煤炭、地热能、沼气B 太阳能、风能、海洋能C水能、木柴、天然气D石油、海洋能、核能第4节核能精品资料_1945 年 8 月 6 日，美国在日本广岛上空投下了一枚原子弹，使这个20 余万人口的城市转眼间变成了废墟。三天以后，日本长崎遭到了同样的命运。据有关资料记载，广岛24.5 万人中

8、死伤、失踪超过20 万人，长崎23 万人中死伤、失踪近15 万人，两个城市毁坏程度达 60% 80% 。一、原子能、核能1 、原子的核式结构质带正电物原子原子核分子中质子不带电子核外电子 带负电2 、质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，一旦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。二、核裂变及其应用3 、用中子轰击质量较大的原子核，原子核会分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大能量的过程，叫作裂变。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的。如果控制链式反应的速度，就可以把核能用于和平建设事业，“核反应堆”就是

9、控制裂变反应的装置，已成功地应用到核潜艇、核电站等装置。精品资料_4 、铀核裂变时所产生的中子，又轰击其他铀核，导致一系列铀核持续裂变并释放出大量核能的反应过程叫链式反应。5 、核裂变的利用：（1 ）核电站的核心装置核反应堆中发生的链式反应是可以控制的。（ 2）原子弹爆炸时发生的链式反应不加控制，瞬间释放出大量的能量。三、核聚变6 、质量很小的原子核在超高温下结合成新的质量较大的原子核，同时释放出巨大能量的过程，叫作聚变，也叫热核反应；氢弹就是根据这一原理制成的。到目前为止，人类还不能控制核聚变，使之和平地释放能量。例题：2011年 3 月 14 日，日本福岛第一核电站因冷却系统的故障，导致严

10、重的核泄漏事故，引起了全世界的关注。（ 1）核电站是利用原子核裂变（选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电的。精品资料_（ 2）下面是核能发电中能量转化的过程，请将其补充完整。核能 内能 机械能 电能（ 3）“福岛核泄漏”事件引发了广泛的争议。请你对发展核电简述自己的观点。只要从开发新能源、节约化石能源以及存在的安全隐患、核废料处理等一方面说明即可。第 5 节能源开发与可持续发展同学们，我们知道能源并不是取之不尽、用之不竭的，有些能源会越用越少，直到最后消失。怎样让我们的社会能够持续发展下去呢？这是一个世界性的问题，我们也来探究一下吧！一、能源利用中的问题和相应对策1 、传统能源煤、石油、天然

11、气随着不断开采会逐渐枯竭，人们称其为“能源危机”。2 、能源利用中硫化物、碳氧化物和粉尘 的大量排放对生态环境造成破坏。3 、由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断，这称为能源利用的安全问题。精品资料_4 、根据你周围使用能源中的不安全因素及其对环境的影响，提出几种可行的改进措施。（答案开放）答：合理利用能源、开发和利用好可再生能源、新能源是人类自身解决能源问题的重要举措。二、新能源的开发与利用近年来，曾支撑 20 世纪人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少外，更严重的是科学研究发现，石化能源在使用后产生的二氧化碳气体作为温室效应气体

12、排放到大气中后，人为地导致了全球变暖，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注和思考。新能源是指传统能源之外的各种能源形式。它的各种形式大都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能（潮汐能例外），包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。例题：1 、核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法错误的是（A）A 目前核电站都是通过聚变反应来利用核能B 核反应堆中发生的链式反应是可以控制

13、的精品资料_C原子核分裂或聚合时释放出核能D核能是一种不可再生的能源2 、为发展“低碳”经济，很多地区开始采用太阳能发电，太阳能属于可再生（选填“可再生”或“不可再生”）能源，利用太阳能的另一种方式是用集热器加热，它是通过热传递方式来增加水的内能。3 、如图所示是核电站原理示意图。对目前已建成并运转的核电站来说：（ 1）核电站的核心是核反应堆，它是以铀为核燃料的，是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的。（ 2）在核电站里，能量的转化过程是：反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，高温蒸汽的内能转化为蒸汽轮机的机械能，再通过发电机转化为电能。（ 3）核电站使用过的核燃料称为核废料，它具有放

14、射性，会对人和其他生物造成伤害，一般深埋在人烟稀少的地方。练习题：1 、下列属于化石能源的是（ C ）A水能B 电能C 石油D 氢能精品资料_2 、下列属于不可再生能源的是（B ）A太阳能B 核能C 风能D 水能3 、下列不属于可再生能源的是（A ）A化石能源B 水能C 生物质能D 太阳能4 、下列不属于一次能源的是（B ）A风能B 电能C 太阳能D 核能5 、木柴、食物等给我们提供的能源属于（C ）A化石能源B 太阳能C 生物质能D 核能6 、化石能源归根到底来自（ B ）A核能B 太阳能C 风能D 生物质能7 、在下列能源中，属于化石能源的是（B ）A太阳能、地热能、风能B煤、石油、天然气C核能、生物质能、水能D电能、汽油、柴油8 、下列关于能源的说法正确的是（AD ）A煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们是不可再生能源B天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用C如果大量利用太阳能，可能使太阳能在短期内消耗殆尽D水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源9 、可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。10 、无法从自然界直接获取，必须通过一次能源消耗才能得到的能源称为二次能源。11 、使用后不可能在短