初中物理九年级全一册能源的开发和利用

第二节能源的开发和利用

问题2：人类要生存所需的能量是什么？

问题1：地球上的能量主要来源于哪儿？太阳抢答

人类生存所需的能量主要来源于食物中所蕴涵的碳水化合物，碳水化合物在人的体内分解成水和二氧化碳，同时源源不断地放出能量供人体利用，并转化成适量的脂肪储存起来。

问题3：要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要什么来提供能量呢？燃料燃烧所释放的内能太阳能汽车问题4：能量是从哪里来？能源交流讨论：什么是能源？一、能源与社会

像植物的秸秆、煤、石油、天然气、水流、风、太阳光、地热、潮汐等能够为人类提供生活、生产所需能量的资源，也就是能量的源头，这些统称为能源。1.能源：1）定义：能够提供可利用能量的物质叫能源。

师：从定义中可知，自然界的能源种类有很多，它们在以各种方式为人类服务，那么，为了更有目的的使用，现在我们给它分类。学生讨论、归类：2）分类：分类角度能源名称定义举例生产方式一次能源可以直接利用的能源木柴、煤、石油、天然气二次能源

从一次能源经过加工转换而来的能源电能、汽油、酒精是否循环再生不可再生 能源

一旦被消耗，短期内不可再生的能源煤、石油、天然气可再生能 源可以从自然界中源源不断地得到的能源太阳能、水能、风能、地热能、海洋能、潮汐能是否造成环境污染污染型能源消耗后会造成环境污染的能源煤、石油水力、电力、太阳能消耗后不会造成环境污染的能源清洁型能源使用类型常规能源已被广泛使用的能源煤、石油、天然气新型能源正待开发利用的能源太阳能、海洋能、水能、风能、地热能课堂练习:1、下列哪组物质属于不可再生能源?(

)A、风能、核能、太阳能

B、煤、沼气、石油

C、石油、天然气、煤

D、太阳能、地热能2、使用时不会给环境带来污染的能源称为清洁能源.下列属于清洁能源的是()A.煤炭B.木炭C.太阳能D.核能CC

能源是人类社会发展进步的物质基础。能源、信息、材料一起构成了现代文明的三大支柱。每一种新能源的开发利用和能源利用方式的变革都极大地促进了生产力的发展，并引发社会变革，使人类文明前进一大步。人类对于能源的开发利用大致经历了四个历史时期：2、人类利用能源的历史1)

古代柴薪时期

柴薪生火——人类文明的萌芽

一万年前，柴薪生火是人类文明的萌芽，导致以柴薪作为主要能源的时代到来。2）新石器时代晚期的煤炭时期

煤炭——工业社会的“粮食”

二百年左右，蒸汽机的发明是人类利用能量的里程碑，人类从此大规模使用化石能源。3）19世纪中叶的石油时期

石油——现代社会的“血液”

几十年前，石油的开采和大量的使用，使现代人们的社会生活更加的方便，因为通过对石油的炼制可得到汽油、煤油、柴油等燃料以及各种机器的润滑剂、气态烃。通过化工过程，可制得合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、化肥、医药、油漆、合成洗涤剂等。因此，石油被广泛运用于交通运输、石化等各行各业，被称为经济乃至整个社会的“黑色黄金”、“经济血液”。石油的流动改变着世界政治经济的格局，只要没有一种新的燃料能取代石油，国际间石油的争夺就不会停止。不可否认，上个世纪海湾地区爆发的几次战争，石油是其背后的重要动因。4）始于本世纪中叶的新能源时期

新能源------开启了人们使用能源的多元化时代

现在以铀等为能源的新时代新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；

能源危机和能源利用对环境所造成的污染与破坏已成为人类共同关注的世界性问题。

学生交流与讨论：能源的大量使用给人类的生存环境带来了哪些问题？①酸雨

②温室效应

③臭氧层的破坏

④土壤酸性化⑤生态平衡的破坏……二、能源与环境

煤炭和石油能源开发利用带来的生态问题

煤炭燃烧时有浓烟、烟尘和有毒气体，尤其是二氧化硫，造成严重污染；开采煤炭，尤其是露天开采，严重破坏土地，被破坏的生态系统恢复耗费大，需时长；燃烧废热形成热污染。相比煤炭而言，石油和天然气的开采，只引起轻微的土地破坏，燃烧时仅有轻度和中度的空气污染，污染程度取决于硫的含量。然而油轮和油井易造成事故性溢油，造成海洋污染。例如中东战争中科威特油井大规模燃烧就造成了严重的环境污染。此外，地球油气储存量十分有限。

你相信吗？地球人类每秒钟释放的二氧化碳超过700吨！

全球排放的二氧化碳中95％以上来自于化石能源的燃烧。煤、石油、天然气等化石燃料是当前人类使用的主要能源，因此节能、改变能源结构、开发新能源就成了人们的重要选择。

对于能源浪费严重、能源效率较低的国家，节能更为重要。比如我国，由于实施了有利的节能政策，1999年，每一元钱产值消耗的能源比1981年下降了60％，年均节能率接近5％，能源效率从25％上升到34％。18年间全国节约的煤，相当于减排二氧化碳约5.5亿吨。但这个措施的潜力是有限的，在下一个18年里，我国节能就很难收到这样大的成果了。

不同的化石能源的二氧化碳排放系数不同，煤、石油、天然气的排放系数比为1∶0.8∶0.6。因此，如多用石油、天然气而少用煤炭就可以达到减排的目的。但是石油、天然气丰富的国家容易做到这一点，煤炭资源丰富的国家多用石油、天然气往往意味着经济上的损失。这个损失获得了环境上的收益，但收益是全世界的，损失却由一个国家来承担。这既不公平，对某些国家来讲也难以承受。并且，化石能源之间的替代只是延缓了二氧化碳的排放，不能从根本上减少二氧化碳的排放。因此替代不是解决问题的根本办法。

现在世界上消耗的能源中，90%以上是不可再生能源，其中石油约占40%，煤约占35%，天然气约占20%。2010年，我国的能源消耗结构中，各种能源的比重大约为：煤68%、石油19%、天然气4.4%、其他（水电、核电等）8.6%。这说明无论是世界上还是我国，在能源消耗的结构上，仍存在不科学不合理的现象，即在人类消耗的能源中，90%以上都是不可再生的能源！据专家预测按目前使用速度，煤炭还能开采147年，天然气还可开采50年左右，石油40.5年后将被耗尽。思考：这样发展下去会出现什么问题?能源危机

面对日趋严重的能源危机，我们应该怎么办？树立节能观开发新能源哪些新能源具有广阔的前景？1、太阳能三、开发新能源

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1.7×1014Kw相当于3.5万倍标准煤释放的能量。

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=1.7×1017W×3600s=6.1×1020J

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。1）优点：①太阳能十分巨大②太阳能供应时间长久太阳能怎样获取呢？

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。③太阳能分布广阔，获取方便思考：还有什么优点吗？⑤安全、经济④无污染太阳能有缺点吗？2）缺点：能量分散、不连续

在太阳内部，氢原子核在超高温度下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳辐射地球上各种能源万物生长靠太阳议一议：我们应如何利用太阳能？3）太阳能的利用方式太阳能热水器太阳能灶①太阳能转变为热能太阳能电池太阳能汽车太阳能发电站②太阳能转化为电能③太阳能转变为化学能2、核能（俗称原子能）1、核能：在原子核发生变化时放出的能量。

1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹。这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。“核能”来源于保持在原子核中的一种非常强的作用力——核力。核力和人们熟知的电磁力以及万有引力完全不同，它是一种非常强大的短程作用力。2、获得核能的途径1）核裂变

科学家们发现用中子轰击质量较大的铀235原子核会分裂成2个质量相近的新核，并释放出巨大能量。1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧所放出能量。

用中子轰击铀核,铀核发生裂变，放出能量。铀核分裂的同时放出2～3个中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变。于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去。这种现象叫做链式反应（1）链式反应（2）对链式反应不加控制——原子弹链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变。释放出极大的能量。在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。

１９６４年10月16日15时（北京时间），中国第一颗原子弹在新疆罗布泊爆炸成功，中国从此成为核俱乐部的第五个成员。

(3)控制链式反应速度——核反应堆使原子核的裂变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。2)核聚变

科学家们发现，某些质量较小的原子核结合成质量较大的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做核聚变，简称聚变。（1）聚变反应：一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能。

聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫热核反应。

一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍。

自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，在那里就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。氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。

氢弹――根据核聚变的原理制成。威力比原子弹还大。（2）不加控制的聚变反应——氢弹196７年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功。

(3)可控实验装置——中国环流器1号

氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。

可控聚变尚未实现，海水中蕴藏着丰富的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，将有望彻底解决人类能源问题。设疑：

核能巨大，难道只能用于战争吗?如何才能有效地控制核能的释放？核能的和平利用――核电站我国核能发展战略

3、其他形式能1）、地热能

地球内部具有的热能称为地热能，是地球本身蕴藏的能量。地热应用形式：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2）、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。潮汐电站

浙江温岭江厦潮汐电站全国第一、世界第三涨潮时退潮时潮汐电站工作原理3）风能

风具有很大的能量。这种能量可以给人类带来极大的破坏，拔起大树，吹到房屋…但我们也可以利用风能为人类服务。人们很早就学会了利用风能行船、抽水、磨谷…风能还可以用来发电。新疆达板城风力发电厂2、下列能源中既属于一次能源又属于可再生能源的是（）A、太阳能B、煤C、石油D、天然气A1、在核能、电能、地热能和太阳能中，属于二次能源的是

电能才华展示4、下列能源中属于可再生能源的是（）

A、煤B、石油C、天然气D、太阳能5、下列能源中，属于二次能源的是（）

A、煤B、汽油C、太阳能D、石油6．下列能源中属于不可再生能源的是（）A．风能 B．水能

C．化石能源D．生物质能DBC7、随着社会的发展,能源需求越来越多,能源短缺成为阻碍社会发展的主要问题.在日常生活中我们都应该节约身边的能