沪科版九年级物理全册-第二十章-教学课件

第一节能量的转化与守恒第二节能源的开发和利用第二十章能源、材料与社会1.通过实例了解能量及其存在的不同形式。2.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一物体，不同形式能量可以互相转化。3.知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。4.初步了解在现实生活中能量的转化和转移有一定的方向性。5.能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点。6.了解核能的优点和可能引发的问题。转移转化它们的能量如何转化？它的能量如何转化？化学能电能机械能声能光能转化转化能量的转化与守恒活动一：在教室中用现有条件做几个能量的转化或转移的实验活动二：规则：全班分成男女两组进行比赛，如男同学说“电动机工作”（电能→机械能），则女同学要举出机械能转化成其他能量的例子，依次接龙，举对一个加10分，错一个扣10分。接龙游戏：树木充电器充电太阳燃煤电厂活动三：1234根据能量转化的顺序来排序，并讲述能量转化的故事树木太阳燃煤电厂剃须刀1234太阳能化学能内能电能1234活动四：根据能量转化的顺序来排序，并讲述能量转化的故事1234太阳自行车小麦人(进食)太阳能化学能化学能机械能举重运动员将500N的杠铃举高2m，运动员对杠铃至少做多少功？解：W=Gh=500N×2m=1000J答：运动员对杠铃至少做功1000J1000J1000J此时杠铃的势能增加多少J？有多少化学能转化为杠铃的势能？算一算

接在36V电路中的一盏电灯，通过电灯的电流为1A，通电10s，电流做功

J，消耗电能

J，那么，就有

J的电能转化为

能。360360360热能和光放在桌上的热水袋冷却，热水的内能消失了吗？说一说填一填

能量既不会

，也不会

，它只会从一种形式

为另一种形式，或者从一个物体_________到另一个物体，而能的总量

。消灭创生转化转移保持不变“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质是：能量相互转化或转移的过程。

能量的转化和守恒定律：总结1.电风扇工作时，消耗的电能与电动机获得的机械能相等吗？2.掉在地上的弹性小球为什么越跳越低?讨论：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？这个“永动机”能旋转不息吗？永动机的设计图1.“永动机”：不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器。2.由能量守恒定律知：无法实现。3.工程技术的任务，在于设法找出合理利用能源的途径，并减少机器运转过程中不必要的能量损耗，而不是去研制永远无法实现的“永动机”。无法实现的“永动机”

1.当一块炽热的铁块投入水中时,能量如何转移？2.当杂技演员沿竹竿下滑时，能量又是如何转化？铁块的内能水的内能(温度相同)铁块能自发地从同温度的水中吸收热量，使自己变得炽热吗？演员的重力势能手和竹竿的内能手和竹竿的内能能使演员上升吗？分析以上事例你能得出结论吗？分析:遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？能量的转移和转化有一定的方向性。问题：能量的转移和转化的方向性1.热量只能从温度高的物体传向温度低的物体或从高温部分传向低温部分。2.当重力势能转化为内能为自发时，内能转化为重力势能就不可能为自发。活动五：举出能量的转移和转化有一定的方向性的例子

观察挖掘机、火车、摩托车、汽车、火箭、太阳能汽车、滑翔机的图片思考给它们提供运转能量的物质是什么？动动脑筋思考问题：

能源与社会挖掘机火车摩托车汽车火箭太阳能汽车滑翔机能源的概念像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等能够提供能量的物质资源，我们把它们都叫做能源。你还知道人类已经利用的其他能源吗？风能、水能、太阳能、生物能等煤、石油、天然气、核能等可再生能源不可再生能源按来源划分:一次能源和二次能源一次能源是自然界直接提供的能源。由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源。风能、汽油、沼气呢?原始人对火的利用奴隶社会、封建社会对畜力的利用和水力的利用现代化的煤矿开采火畜力、水力现在的各种能源能源的开发和利用与社会发展的关系利用资源的种类少多利用资源的规模小大社会发展水平低高我国的能源构成：煤75%、石油17%、天然气2%、其他6%看图世界能源以哪三种为主？

目前世界和我国的能源消耗都以煤﹑石油、天然气为主,分析这样的能源结构是否合理?如果这样发展下去会出现什么问题?

据专家预测世界上的煤还可开采192年,天然气还可开采67年,石油还可开采35-43年。2010年,我国石油消费50%要靠进口。

能源的大量使用促进了社会的发展,但同时也带来了许多资源和环境问题,结合本课谈一谈你认为会带来哪些问题?主要国家能源消耗量能源的大量应用造成环境污染光化学事件伦敦烟雾事件酸雨腐蚀佛像酸雨破坏树木温室效应以前我们的家园是多么的美丽蓝天、白云、空气、怡人的丽日可是今天

社会的发展离不开能源,人类将如何才能解决好能源与保护环境这一问题呢?作为未来的主人,请畅所欲言。某报第二版头条新闻油城私家车开始和气“热恋”

据记者了解,对私家车进行改装,让汽车由“喝油”变为“烧气”,是近些年才出现的。如今随着国内油价的不断上涨,汽车油改气的话题越来越引起人们的关注,私家车改装在油城也呈愈演愈烈之势。通过这段文字你能想到什么?你怎样看待这种现象?生活与社会面对日趋严重的能源危机，我们既要_____________，又要_____________。树立节能观开发新能源能源危机日趋严重怎么办？哪些新能源具有广阔的前景？开发新能源

太阳能的开发和利用太阳深处的极高温度是1500万℃和极高压力约2×1016Pa，据粗略估计，太阳向地球表面辐射的功率为8.1×1014kW相当于3.5万倍标准煤释放的能量。看了数据再请同学们计算一下：太阳每小时辐射到地球的总能量有多少？W=Pt=8.1×1017W×3600s=2.92×1021J太阳能十分巨大。请同学们计算一下：太阳能以光和热的形式向四周辐射，那么它的光和热到达地球上要经过多长时间？

地球每小时从太阳获得的太阳能量有2.92×1021焦，这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多，可见太阳能有多么巨大．那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持50亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源。太阳能供应时间长久。

我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不需要挖掘开采）太阳能分布广阔，获取方便。

太阳能储热太阳能热水器、太阳能灶等太阳能转变为热能太阳能直接发电太阳能电池、太阳能汽车等太阳能转化为电能太阳能手提灯

既然太阳能有那么多优点，为什么不大量推广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没有解决。

广泛利用太阳能的困难

1.太阳能虽然十分巨大，但它太分散2.太阳能不稳定，不能正常使用3.目前太阳能转换器的效率不高太阳能的开发和利用优点：能量巨大、供应时间长、分布广泛获取方便、无污染、安全经济。缺点：能量分散、间断、不稳定。太阳能的特点沼气能源

我国农村3/4人口使用草木燃料，造成了土壤肥力的下降，水土流失、土壤沙化等生态平衡被破坏的现象，而且是对能源的极大浪费。将人畜排泄物和作物秸秆等混合物投入沼气池内进行微生物发酵。可得到燃烧值高的沼气和有机肥料。沼气地地热能地热地球内部具有的热能称为地热能，是地球本身蕴藏的能量。应用形式：地下热水、地热蒸气。应用范围：发电、洗浴、取暖、灌溉等。西藏羊八井地热电站是我国最大的地热电站潮汐能潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的能量。涨潮时退潮时潮汐电站工作原理浙江温岭江厦潮汐电站为全国第一、世界第三的潮汐电站核能秦山核电站1.下列做法属于能量转化的是（）

A.人烤火取暖

B.划火柴点火

C.用热水袋取暖

D.用煤气炉给一壶水加热

B2.分析各现象中能的转化或转移锯木头，锯条发热气体膨胀做功，温度降低水轮机带动发电机发电电动机带动水泵转动电流通过灯丝使灯丝发光煤燃烧光合作用原子能发电压缩气体做功给蓄电池充电木材燃烧手摇发电机发电使灯泡发光

（机械能→内能）（内能→机械能）（机械能→电能）（电能→机械能）（电能→内能光能）（化学能→内能）（光能→化学能）（原子核能→内能→电能）（机械能→内能）（电能→化学能）（化学能→内能）（机械能→电能→内能光能）能源问题是现代社会发展的三大要素之一,在能源家族中:⑴柴薪、⑵煤炭、⑶石油、⑷天然气、⑸水能、⑹风能、⑺太阳能、⑻地热能等,在大量消耗各种能源时,会造成空气污染的有______________;会造成水土流失和沙漠化的是_____(填序号)。⑴⑵⑶⑷⑴探究实践：能量与能源能量的转化与守恒多种形式的能量化学能内能电磁能机械能应用能源与社会能源分类能源与环境开发新能源其他新能源核能太阳能灵感，不过是“顽强地劳动而获得的奖赏”。——列宾第三节材料的开发和利用1.知道材料对人类社会发展的促进作用。2.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。3.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。4.了解纳米材料的有关知识。我们周围的材料材料与社会发展人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关，人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜时代和钢铁材料时代。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。容易导电的材料是导体不容易导电的材料是绝缘体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其中有一种性能较好的材料叫超导材料

为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断地研究性能更好、更容易制造的材料。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试温度降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。一、超导材料探索新材料超导体1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。2.转变温度TC

：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。3.超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性超导材料出现以后，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。很细的超导丝就可以输送强大的电流超导材料不仅电阻为零，而且还有其他令人注目的特性。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，大大提高交通工具的安全性能和运行速度。二、纳米材料1.纳米是一个长度单位：1nm=10-9m2.1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布的长度，大约是一根头发丝的1%)3.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。4.纳米材料纳米颗粒材料碳纳米管纳米超晶格想象中的纳米“机器人”计算机芯片中的纳米导线纳米机械零件药物做成纳米颗粒将来人们可以用纳米技术一个一个地将原子组装起来制成各种纳米机器纳米镜面

纳米衣服不用洗、“纳米水”喝出健康……从上世纪90年代起，实验室里的尖端科技纳米技术一下子被媒体推到了市民面前，它神秘又令人憧憬：纳米究竟是种什么“米”？怎么“种”出来的？对我们的生活将产生怎样的影响？武汉“种植纳米”的水平如何？带着这些问题，本报记者探访了武汉的一些高校和科研机构，请科学家来揭开“纳米”的面纱。纳米是种什么“米”？近日，中国地质大学（武汉）材料科学与化学工程学院的纳米研究课题组再次接到了深圳某美容机构传真的“纳米硫”订单。去年，地大在世界上首次研制出“纳米硫磺”，在面膜、膏霜等化妆品中应用纳米硫材料，对治疗脂溢性皮炎、螨虫、青春痘等有奇效。“纳米”译自英文“nanometer”，它并不是什么特殊的物质，而是一种度量单位。1纳米等于十亿分之一米，相当于针尖大小的百万分之一，约相当于45个原子串起来那么长。纳米技术就是指在纳米尺寸范围内，通过直接操纵单个原子、分子来组装和创造具有特定功能的新物质。当物质颗粒小到100纳米以下，这种物质就可被称为纳米材料。其物理性能与化学性质就会较原来有意想不到的巨变，这些“巨变”正在生物学、材料学、信息技术等各个领域展开，它们将对人类未来的生活产生重大影响。纳米带来美好生活最近，新加坡科学家在利用纳米技术治疗裂骨方面取得突破。实验中，专家在大鼠脚骨上制造了大约3毫米的裂缝，然后把用纳米材料制成的骨头构架植入裂缝中，结果5个月后成功让骨头完全愈合。这是纳米技术在医学领域的又一次成功应用，但“纳米”究竟会给我们带来怎样的新生活呢？

从第一次工业革命到现在，真正称得上主导技术的只有4次，而“纳米”技术将成为第五次推动社会各领域快速发展的主导技术。更重要的是，传统的技术进步往往会耗费巨大的自然资源，而“纳米技术”则将在知识经济中成为最大的节省再生资源和能源的标志。

专家预言，借助纳米技术，未来我们有可能用基因芯片、蛋白质芯片组装成“纳米机器人”，通过血管送入人体去侦察疾病；携带DNA去更换或修复有缺陷的基因片段。有可能用纳米药物来阻断血管饿死癌细胞。使用纳米诊断仪只需检测微量血液就可从蛋白质和DNA上诊断出各种疾病。利用碳纳米管，我们可以搭建强度比钢高一百倍，但重量只有钢的六分之一的新型建筑，摩天大楼将修得更高。而用碳纳米材料替代硅芯片，将引发电脑行业的革命……

未来会出现很多自然界并不存在的强度高、对环境友好、节省能源和资源的新型材料，这一影响不会低于现在的计算机、微米技术给人类带来的影响。

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。

在目前我国相关行业、产品技术标准还是空缺的情况下，这些产品能否被称之为“纳米产品”还是一个问题，而炒作相关的纳米概念显然不是科学和负责任的态度。

从世界范围看，纳米研究正在向应用和产业化努力，这也从侧面说明“纳米技术”离大规模的应用还有一个过程。比如美国前总统克林顿曾提出的用一个方糖大小的存储器可存下国家图书馆的资料，这就是“纳米晶体管”技术，但其目前还仅是实验室产品，不能用于大规模生产，原因在于改造的成本过于昂贵、产品的可靠性和耐久性难以验证，“纳米科技展示的前景非常美好，但要想使纳米材料真正大批量应用在现实生活中，还需要科学家和政府的不断努力。”

纳米，有时也会带来伤害。不少专家对纳米概念的炒作表示出担心。纳米技术可能出现负效果，纳米材料是非常小的微粒，如果应用不得当，比如在一些药物中任意应用，也可能突破人体内的一些屏障，对人类的健康造成伤害。课题组曾在一项中药研究项目中提出纳米的方向，但有专家表示疑虑：这种药材需要做到那么细吗？具体微小到什么程度能有最好疗效？……这些都值得商榷。全面看待纳米技术带来的技术进步和可能出现的弊端，表明人们对纳米技术的认识更加理性、成熟。

皮教授的观点与近日英国科学家针对纳米危害提出的一份报告的观点相近。该报告呼吁重视这种微粒给人类生活带来的影响，建议规范和检验纳米产品，把纳米产品对人体健康和环境的潜在危害降到最低限度。

目前的问题是，人们不清楚人造纳米微粒及纳米管被人体吸入、通过皮肤吸收及在环境中蓄积，会给人体健康和环境带来什么危害。他强调，目前国内对纳米产品的监控还是一片空白，对于涉及到普通市民安全的纳米产品，人们对应当怎样防护考虑得还不够。纳米技术是美好的，但我们应该把未来的不确定性和风险性降到最低，在这样的情况下逐步发挥纳米技术的应用潜力，为人类造福。纳米科技·历程

·1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这是关于纳米技术最早的梦想。·20世纪70年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米科技的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术一词描述精密机械加工。·1982年，科学家发明研究纳米的重要工具——扫描隧道显微镜，揭示了一个可见的原子、分子世界，对纳米科技发展产生了促进作用。·1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的100倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，碳纳米管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。·1993年，继1989年美国斯坦福大学搬走原子团“写”下斯坦福大学英文名字、1990年美国国际商用机器公司在镍表面用36个氙原子排出“IBM”之后，中国科学院北京真空物理实验室自如地操纵原子成功写出“中国”二字，标志着我国开始在国际纳米科技领域占有一席之地。·1999年，巴西和美国科学家在进行碳纳米管实验时发明了世界上最小的“秤”，它能够称量十亿分之一克的物体，即相当于一个病毒的