人教版初中物理第4节能源与可持续发展备课素材

第二十二章能源与可持续发展第4节能源与可持续发展方式一【情景导入】多媒体展示漫画图片：能源危机。师：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！方式二【情景导入】多媒体播放视频：环境污染的危害。师：人们在利用能源的同时，也给环境带来了污染，环境的恶化会给人类和其他动植物的生存带来严重的影响，合理利用能源，积极开发新能源，保护环境不受污染，这已成为当今世界最重要的话题，今天我们也来探讨这个话题。1.能源利用中的问题及相应对策能源利用中的问题主要包括以下三个方面：（1）传统能源（煤、石油、天然气）随着不断开采会逐渐枯竭，也就是人们所说的“能源危机”；（2）能源利用中硫化物、碳氧化合物和粉尘的大量排放造成了对环境和生态的破坏；（3）能源利用的安全问题。煤、石油、天然气都是不可再生能源，它们不可能在短期内得到补充，要经历漫长的地质年代才能生成，所以随着人类的开采利用，储量会越来越少，直至枯竭。能源利用中，比如石油的加工、提取,火力发电等都会向空气中排放大量的二氧化硫、二氧化碳等气体，导致了酸雨、温室效应等，还有粉尘的排放，都使空气受到污染，生态环境遭到破坏。一些大的突发事件会引起能源的短缺或能量供应中断，它们就属于能源利用的安全问题。解决能源问题的相应对策：一是提高能源利用率；二是依靠科学技术开发新能源。节能排减要形成全民意识，注重技术创新，提高能源利用效率，减少废气、废物的排放；依靠科学技术创新，政府下大力度，支持新能源的开发和利用，特别是核能、太阳能、风能等绿色新能源的研发和推广，加强能源利用的防护措施，提高使用能源的安全性，做到可持续发展。2.各种新能源的开发与利用（1）核能的开发和利用核裂变和聚变能够产生巨大的能量，只要做好技术保护，核能是没有污染的。现在核裂变发电技术已经成熟，许多国家纷纷建起了大型核电站，形成了核工业体系。我国核电工业发展迅速，核能发电已经成为目前我国发电的主力军之一。要从根本上解决能源的需求，还期待物理学在可控制热核聚变研究中实现质的突破，目前可控制热核裂变还处在研究阶段。（2）太阳能的开发和利用太阳能是储量巨大的可再生能源，而且绿色环保，不会造成环境污染，太阳能的利用具有巨大的潜力。太能能目前主要的利用方式是太阳能电池以及各种各样的太阳能集热器。太阳能电池把太阳能转化为电能，各种集热器是利用太能能来加热的。太阳能的综合利用正在进入专家的蓝图设计并付诸实践，像太阳能汽车、绿色环保型建筑等。（3）地热能的开发和利用地热资源指地球陆地表面以下10km深度以内、温度为15~400℃的地热能量。目前世界各国地热资源的开发与利用，根据不同地热类型采用不同的研究方法，正因地制宜地展开，前景十分广阔。（4）其他新能源的开发和利用风能、海洋能、生物质能和氢能等绿色能源目前也正加大力度开发和利用。汽车工业的迅猛发展，除了加剧石油危机，也给人类生存环境带来越来越大的影响。氢燃料发动机技术的突破，可望从燃料和环境两方面为人类带来福音。目前氢燃料发动机成本太高，还不能普遍推广。［中考解读］本节内容中，能源的利用对环境的影响，以及能源的可持续发展是中考的热点，如结合实例分析判断是否符合“生态”“绿色”之类的问题；关于可再生能源与不可再生能源的分类也是中考的一个常考点。中考中多以选择题、填空题的形式进行考查。［考点对接］1.可再生能源与不可再生能源例1［淮安中考］下列给出的四组能源中，均为可再生能源的一组是（）A.太阳能、水能、风能B.天然气、石油、氢能C.地热能、核能、煤炭D.潮汐能、核能、石油［答案］A［考点对接］2.能量转移和能量转化的方向性例2［扬州中考］小明对《能源与可持续发展》这一章进行了总结性反思，其中正确的是（）A.能量是守恒的，不会有能源危机B.能量转化和转移具有方向性C.核电站不会产生任何污染D.太阳能只能转化成电能和内能［答案］B［考点对接］3.能源与可持续发展例3［莱芜中考］“节能减排”是我们每个社会成员应尽的责任和义务，我们要从生活中的点滴做起，为保护人类共同的家园——地球，作出一份努力。请你就如何做到“节能”或“减排”写出两点建议：(1)；(2)。［答案］多使用清洁能源，如风能、水能、太阳能等鼓励人们多乘坐公共交通工具养成良好的用水、用电习惯提高机械效率加强废气排放管理等(任选两条即可)材料一——潮汐能潮汐能是由潮汐现象产生的能源，它与天体引力有关，地球－月亮－太阳系统的吸引力和势能是形成潮汐能的来源。发展像潮汐能这样的新能源，可以间接使大气中的CO2含量的增加速度减慢。潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源的作用，海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。潮汐能利用的主要方式是发电。潮汐发电的工作原理与常规水力发电的原理类似，它是利用潮水的涨、落产生的水位差所具有的势能来发电。潮汐发电与常规水力发电的差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但海水流量较大，并且呈间歇性，从而要求潮汐发电的水轮机的结构要适合低水头、大流量的特点。具体地说,就是在有条件的海湾或河口建筑堤坝、闸门和厂房，将海湾(或河口)与外海隔开围成水库，并在闸坝内或发电站厂房内安装水轮发电机组。海洋潮位周期性的涨落过程曲线类似于正弦波。材料二——未来的几种新能源（1）海洋波浪能这是一种取之不尽、用之不竭的无污染、可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。近年来，在各国的新能源开发计划中，波浪能的利用已占有一席之地。尽管波浪能发电成本较高，需要进一步完善，但目前的进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波浪能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其他发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。目前，美、英、印度等国家已建成了几十座波浪能发电站，且均运行良好。（2）可燃冰可燃冰是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物，它的外型与冰相似，故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态，其熔化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算，可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。可燃冰是水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质，具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源。中国国土资源部总工程师张洪涛先生在2009年9月25日的新闻发布会上说：中国首次在陆域上发现可燃冰，使中国成为继加拿大、美国之后在陆域上通过国家计划钻探发现可燃冰的第三个国家。粗略估算，远景资源量至少有350亿吨油当量。（3）煤层气煤在形成过程中由于温度及压力增加，在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤，每吨煤产生68m3煤层气；从泥炭到烟煤，每吨煤产生130m3煤层气；从泥炭到无烟煤，每吨煤产生400m3煤层气。科学家估计，地球上的煤层气可达2179亿立方米。（4）微生物世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精。酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴谣已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，从而减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，可开辟能源的新途径。（5）第四代核能源当今，世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变制造出无任何污染的新型核能源。正反物质的原子在相遇的瞬间，灰飞烟灭，此时，会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能，如果能够控制正反物质的核反应强度，将其作为人类的新型能源，那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。第3、4节1．现在夏天流行一种电扇帽，如图所示，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（）A．机械能→太阳能→电能B．太阳能→机械能→电能C．电能→太阳能→机械能D．太阳能→电能→机械能2．“世界面临的每一个危险都能追究到科学，拯救世界的每一种手段也都将来自科学．”也许在不远的将来我们能变害为宝，比如可以建立发电站将海啸具有的转化为为人类服务．（以上两空均选填“核能”、“机械能”或“电能”）3．阅读短文，回答问题：如图所示，在长沙湘江风光带等街道耸立着一排排崭新的路灯，与众不同的是，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，风扇在风中不停地转动，俨然一道亮丽的风景，我们把它称为“风光互补灯”．这是长沙市目前唯一不用消耗市电的绿色照明路灯，它不需要挖路面埋管铺设输电线路．无风有光时，它通过太阳能电池板发电；有风无光时，它通过风力发电机发电；二者皆备时同时发电，并可日夜蓄能．以一杆传统的路灯和该新颖路灯对比，“风光互补路灯”10年大约可以省电10768度，节约标准煤4308kg，减少排放碳粉尘2929kg．问：（1）小风扇的作用是什么？（2）太阳能电池板工作时将能转化成能．（3）这种风光互补路灯的优点有哪些？（答一点即可）【新闻再播】

9月25日，我国第一艘航空母舰已按计划完成建造和试验试航工作，在中国船舶重工集团公司大连造船厂正式交付海军．经中央军委批准，我国第一艘航空母舰被命名为“中国人民解放军海军辽宁舰”，舷号为“16”．“辽宁舰”交接入列后将继续开展相关科研试验和军事训练等工作．我国海军舰艇中，驱逐舰、护卫舰以大中城市命名，核潜艇以“长征”加序号命名，猎潜艇以县命名，船坞登陆舰及坦克登陆舰以山命名，步兵登陆舰以河命名，补给舰以湖命名．此外还有远洋航海训练舰“郑和”、国防动员舰“世昌”以及海上应急医疗保障平台“和平方舟”舰．因此，航空母舰作为特大型水面舰艇，以省名来命名更显气势．【拓展创新】关于如图所示的核动力航空母舰和直升飞机，小明、小聪、小英和小亮各提出了一条与物理知识有关的说法，其中正确的是（）A．航空母舰利用的核能