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1、九年级物理第二十章 能量和能源上海科技版【本讲教育信息】一. 教学内容：第二十章 能量和能源基本要求：1. 通过实例了解能量及其存在的不同形式。能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。2. 通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。3. 知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识。4. 初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。5. 能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。6. 能结合事例，说出不可再生能源与可再生能源的特点。7. 了解核能的优点和可能带来的问题。 8. 了解世界和我国的
2、能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识。二. 教材分析：能源和材料、信息一样被视为现代工业和科学的三大支柱之一。能源的利用和发展关系着整个国民经济的发展，关系着整个人类的生产和生活。为了减少能源的大量消耗和能源利用过程中对环境日益严重的污染，使国民经济走可持续发展的道路，就必须合理用能和节能。节能已成为我国发展经济的一项战略方针而列入中华人民共和国节约能源法。能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一，从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。它广泛渗透在各门学科中，并和各种产业及日常生活息息相关。这部分内容对于同学们树立科学的世界观、联系生活生产实际、形成可持续发展的意识以及进一步
3、学习其他科学技术，都是十分重要的。本章内容具有较强的综合性，内容涉及能源的开发和环境保护，都是关系到人类生存与发展的重大社会问题，让同学们在学习中了解有关能量和能源的基本常识并学会关注自然、关注社会是本章教学的主要目标。本章教材编写有两条线索，第一条线索为“能量”，第二条线索为“能源”，内容分为三节。第一节“能量的转化与守恒”是以“能量”为线索，主要内容是介绍自然界各种形式的能量和能量的转移与转化，并通过同学们的实验探究，让同学们对能量的转化有一个感性的认识，最后突出能量守恒定律及其应用。第二节与第三节是以“能源”为线索。第二节“能源与社会”从自然界的能源、能源的开发和利用及能源与环境三个方面
4、让同学们了解，由于各种能源的广泛利用，促进了社会的巨大进步，伴随着这种进步，人类对能源的需求越来越大，但不可再生能源是有限的，且能源的开发和利用带来了环境污染和生态破坏，如何解决能源供需矛盾以及能源的利用与环境保护的矛盾，是人类社会遇到的又一难题。第三节“开发新能源”便是在第二节提出的问题基础上，让同学们了解，要解决能源的供需矛盾和有关环境问题的根本途径是开发和利用新能源，且新能源的最大特点应该是“清洁”和“可再生”。重点：1. 通过实例了解能量及其存在的不同形式，能说出一些常见的能量的名称，知道自然界有多种形式的能量。2. 知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒
5、的观点分析物理现象的意识。难点：1. 理解能量守恒定律。2. 理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系。3. 了解能源与环境的关系，增强环境保护的意识。第一节 能量的转化与守恒基本要求：1. 通过实例了解能量及其存在的不同形式。能说出一些常见的能量名称，知道自然界有多种形式的能量。2. 知道能量守恒定律。知道永动机不可能制成。并能自觉利用能量守恒定律分析有关问题。3. 能解释一些常见现象中的能量转化问题。4. 能独立或采取合作的形式完成实验探究内容。重点：通过实例了解能量及其存在的不同形式，能说出一些常见的能量的名称，知道自然界有多种形式的能量。难点：理解能量守恒定律。重点难点
6、讲述：(一)能的转化和守恒定律我们知道，在机械能的范围内，动能和势能之间可以相互转化。通过学习改变物体内能的方法有做功和热传递，我们又知道了机械能和内能之间也可以相互转化。这样，能的转化的范围便由机械能的狭小范围扩大到机械能和内能的较大范围。过去我们还学习过电能可以转化为热能（即内能），例如电灯和电热器。电能也可以转化为机械能，例如电风扇。电池能提供电流，说明化学能可以转变成电能。这些事例都说明了自然界中的现象相联系，电现象和热现象相联系，化学现象和电现象相联系。今后我们还要学习电现象和机械运动现象相联系等等。这些错综复杂的联系之中，都伴随着能的转化。也可以说，能的转化的规律将自然界中的各种现
7、象联系在一起。在19世纪确立了自然界的一个最普遍的定律：能的转化和守恒定律。在外界对物体做功的情况下，机械能转化为内能。外界对物体做了多少功，就有多少机械能转化为等量的内能。物体对外做功，内能转化为机械能。物体对外做了多少功，就有多少内能转化为等量的机械能。电流做功时，电流做了多少功，就有多少电能转化为等量的其他形式的能。电流通过电热器，完成了电能向热能的转化；电流通过电动机，完成了电能向机械能的转化。所以说，做功才实现了能的转化，能的转化是通过做功才实现的。能的转化是十分普遍的。大量的实验事实证明，任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能，就得到多少其他形式的能，
8、而能的总量保持不变。能量既不能消灭，也不能创生，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。这个规律叫能的转化和守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到天体宇宙，小到原子核内部，只要有能的转化，就一定遵从能量守恒定律。在工程技术、科学研究中，这一规律都发挥着重要的作用。（二）注意按客观规律办事人们利用各种能源，都是通过能的转化来实现的。利用电能是把电能转化为机械能带动各种机器工作；把电能转化为热能，炼钢、烧饭；把电能转化为化学能对金属进行电镀等等。我们只有掌握了规律，按规律办事，而规律是不能随人们的意志转移的。过去，
9、曾有人试图制造一种所谓“永动机”，这种机器一经推动，便可以不再继续补充能量就可以做功，而且永远做功。这种违背科学规律的设想始终没有成功，原因是机器做功时，机械能要转化为其他形式的能，消耗的机械能必须时时需要补充，应由其他物体的能量转化而来。只消耗能量，没有得到其他形式的能量补充，就不能永远工作。我们掌握能的转化和守恒定律，应该懂得我们所做工作是将一种形式的能转化为其他形式的能，或是使能由一个物体转移到另一个物体，利用能的转化或转移的过程做功，而不是创造能。但是自然界还蕴藏着大量的能源尚待我们开发，人们不仅应该注意合理地使用能，开发新的能源，也同时应该注意节约能源。能量的转化和守恒定律是自然界最
10、普遍的、最重要的定律之一。(1)能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒规律。从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。植物生长更不是孤立的，要靠阳光进行光合作用才能生长，光能转化为化学能反映了这种联系。(3)能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其
11、他规律也必定符合能量守恒定律。1933年意大利科学家费米，在研究衰变的过程中发现，能量不守恒。于是他根据能量守恒定律大胆预言了还有一种未发现的粒子，这就是现在已被科学界公认的中微子。这一事例说明了能量守恒定律，已成为人类认识自然的重要依据。(4)能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。第二节 能源与社会基本要求：1. 了解什么是能源。知道哪些属于可再生能源，哪些属于不可再生能源。2. 知道能源与
12、人类生存和社会发展密切相关，知道人类发现、开发、利用能源的历史，就是其认识自然、理解自然的历史，并能通过具体的事例进行说明。3. 了解能源的利用和开发在推动社会进步的同时，带来了能源危机，也造成了对环境的污染和生态的破坏，学会辨证的思考问题、学会关注自然、关注社会。重点：1. 知道可再生能源和不可再生能源的区别2. 知道世界能源的构成和我国能源的结构3. 了解能源与环境的关系，增强环境保护的意识 难点：理解可再生能源和不可再生能源的分类及能源与环境之间的关系。重点内容解析：（1）能源与我们的生活密切相关,能源直接影响到我们的生活质量。“节能”、 “缺电”、“新能源”、“能源与环境”成为一个又一
13、个热门话题，我们来研究能源与社会的关系。同学们每天要吃饭、喝水，都用煤，煤气，柴禾、天然气来煮饭、烧水。把生米做成熟饭，把生水烧开都需要能量。煤、煤气、柴禾、天然气等等在燃烧时都能提供能量；要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗汽油或者柴油。汽油、柴油燃烧时也能提供能量。江河里的水流也能提供能量，如山上采伐的木料放到江、河里能顺流而下，水流可以运送木料做功。水流还可推动水轮机做功，使磨转动，水轮机还能带动发电机转动发出电来。同样，流动的空气风也有能量，风能推动风车做功。像煤、天然气、汽油、水流、风等等能够提供能量的物质资源，我们把它们都叫做能源。人们的生活、生产、科研都离不开能源。像煤、石油
14、、天然气、水流等等，凡是可以提供能量的物质资源都叫做能源。(2)一次能源和二次能源汽油、柴油都是从石油提炼出来的。那么煤、石油、天然气等等又是地下开采出来的。地下的这些东西煤、石油、天然气都是由古代的动物、植物经过长时间的地质变迁形成的，我们把它们统称为化石燃料。化石燃料、水能、风能、太阳能等等都是由自然界提供的能源叫做一次能源。一次能源是自然界直接提供的能源。教室里点灯，家里开收音机、电视机，工厂里开动机器都要用电能，电能是由发电厂供给的；电能可由电池提供；电能还可由太阳能转化而来太阳能电池。火电厂把煤、石油等化石燃料转化成电能；水电站把水流能转化成电能；干电池、蓄电池把化学能转化成电能；太
15、阳能电池把太阳能转化成电能，电能是由化石燃料、水能、风能、太阳能等等自然界直接提供的能源转化而来的，所以叫做二次能源。(3)世界能源消耗量迅速增长现在我们大量使用二次能源电能，但实际消耗的还是转化成电能的一次能源目前我国主要还是消耗化石燃料。随着科学技术的发展和进步，特别是近三、四十年以来，随着工、农业生产和科学技术的现代化，人们的生活也渐趋现代化，使能量消耗的增长趋势十分明显，为了便于比较，我们把各种能源的消耗量都折合成燃烧值为2.93107焦千克的标准煤计算，在1950年是26亿吨，1987年就是110多亿吨，到2000年要超过200亿吨。我们国家的能源消耗量也在迅速增加，1953年全国能
16、源消耗仅为0.54亿吨标准煤，到1992年已达到10.89亿吨标准煤，增加了近20倍，到2000年将增加到17亿吨标准煤，几乎接近20世纪初全世界1年能源消耗的总量。能源消耗的迅速增长，煤和石油越采越少，人类可能要出现能源危机。所以人们要寻找新的能源。(4)常规能源和新能源从古到今，人类使用的能源都是由太阳能转化来的。同学们知道煤、石油、天然气等化石燃料是古代生长的动、植物经过长时间的地质变迁而形成的，那么这些动、植物又是怎么能生长壮大的呢？植物生长靠太阳把各种养分进行光合作用变成植物生长的养料，动物生长靠吃植物或者其他的小动物，所以化石燃料从根本上来说，来源于太阳能。太阳照到地球上，使空气变
17、热上升，冷空气就下降形成风。太阳照到江、河、湖、海的水面上，使水蒸发，蒸发的气上升到空中，在高空遇冷变成雨雪降下来，降到高山上的雨和雪融化成的水从高处流下，形成水能。所以水能和风能也是间接来自于太阳能。新能源的利用化石燃料、水流能、风能等都来源于太阳光的辐射，即太阳能。太阳每秒钟要向周围空间辐射3.81026焦的能量，其中到达地球表面的太阳能只有1.71017焦，但仍有大量的太阳能还没有被利用。近年来发明的太阳灶、太阳能热水器、太阳能电池等对太阳能的直接利用还刚刚开始。这里还有很大的潜力可挖。此外自然界还存在大量的潮汐能和地热能，我国和有的国家已试验用潮汐能和地热能来发电，由于有些技术问题还没
18、有解决，使造价过高，因此还没有被广泛采用。另外本世纪初还发现了原子核能（原子能），原子能已经做为核潜艇、航空母舰和破冰船的核动力，也广泛地用于核电站。解决能源问题的主要出路开发和利用新能源是人类解决能源问题的主要出路。我国虽然蕴藏着丰富的煤炭资源，新油田也在不断被发现，但是我国人口众多，能耗巨大，节约常规能源的消耗，开发和利用新能源仍是我国的一项重要任务。第三节 开发新能源基本要求：1. 知道能源与人类社会密切相关，但需要不断开发和利用新能源以解决能源的供需矛盾和环境问题。 2. 知道太阳能和核能是两种新能源。3. 了解直接利用太阳能的两种途径。4. 了解裂变、聚变，知道原子弹、氢弹的制造原理
19、，知道核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。重点：知道新能源的种类;知道新能源的用途。难点：核能的利用。重点内容讲述：随着经济的不断发展，能源的消耗量迅速增长，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题。因此，人们正在积极寻找各种办法和措施，大力探索和开发各种新能源。一、太阳能1. 太阳能的优点太阳能十分巨大。太阳能非常巨大，太阳能向周围空间辐射的总功率达3.81026瓦。太阳能辐射到地球表面的总功率是l.71017瓦。太阳每小时辐射到地球的总能量达1.71017瓦3600秒=6.11020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。太阳能供应时间长久。根据科学家推算，
20、太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持60亿年以上，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。太阳能分布广阔，获取方便。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。使用太阳能安全、不污染环境。太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能不会给我们带来污染。2. 人类直接利用太阳能有两条途径（1）把太阳能转化成内能以供利用例如用太阳灶、太阳能热水器等装置把太阳能转化成内能来做饭、烧水等等，也可用集热器把水加热，产生水蒸气，再推动汽轮发电机发电这就叫太阳能热电站。（2）通过光电转换装置把太阳能直接转化成电能例如用硅光电池也叫太阳能电
21、池，把太阳能直接转化成电能。太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等。3. 利用太阳能的困难（1）太阳能虽然十分巨大，但它太分散。经计算，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广。（2）由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难。（3）目前太阳能转换器的效率不高。光热转换的效率为5060%，而光电转换的效率只有1
22、0%左右。所以还要下大力气研制高转换效率的材料。要大规模地直接利用太阳能还要做大量的研究工作，现在已取得一定成果，只要不断努力，必将会不断有新的进展，随着科学技术的进步，应用也将越来越广泛有人预言，到21世纪，太阳能将会成为人类的重要能源之一。二. 核能科学家们在天然放射性现象的研究中，发现了极其微小的原子核内部还有结构，原子核也是可以变化的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去“轰击”原子核，最初是用粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。由于原子核的变化
23、而释放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。释放核能的两条途径经过科学家们的大量实验研究和理论分析，发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变两条途径。重核的裂变科学家们发现，用中子去轰击铀核，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变。裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开，与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，核能转化成周围物体的内能。实验表明，裂变时释放的核能十分巨大，1千克铀235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能相当于2500吨标准煤完全燃烧时放出的能量。是同样质量煤燃料时放出能量的2.5106倍。从图中看到，铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变，放出核能，那么是不是要不断地从
24、外界提供中子，才能维持铀核的不断裂变呢？科学家们从实验中发现，铀235核在受到中子的轰击后，裂变成2个差不多大小的新粒子的同时，还释放出23个新中子，这23个中子又去轰击其它铀核，引起23个新铀核裂变，又各放出23个中子，这些中子又去轰击更多的铀核发生裂变随着一个铀核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发生裂变。这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。原子弹就是根据这个原理制成的。这就是原子弹爆炸时释放的巨大核能产生的高温高压气体向外扩散时所升起的蘑菇状烟云，其
25、上升的高度可达几百米，其破坏力和杀伤力都是十分巨大的。但是如果我们能够控制裂变链式反应的速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来，就能够代替化石燃料，进行和平利用。能够缓慢地、平稳地释放裂变产生的核能的装置叫做核反应堆。人们已经成功地生产出各种规格的核反应堆，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设施的核心部件。轻核的聚变科学家们在对核反应的研究中还发现，两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做聚变。由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应。例如把一个氘核（质量数为2的氢核）和一个氚核（质量数为3的氢核）在高温、高压的环境下结合成一个氦核时，就会释放出核能。氢
26、弹就是利用这个原理制成的。氢弹的威力比原子弹要大得多，比原子弹的威力要大几十倍。我们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应，由此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的人类自古以来，每天都享用着这种聚变释放出的核能。我国物理学家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理学家钱三强和何泽慧在法国学习和工作期间与法国两个研究生一起，第一次发现了铀核裂变的三分裂和四分裂现象。解放后从1960年开始，一批优秀的物理学家和其他人员，在西北高原的实验室里，在荒无人烟的沙漠试验场中奋发图强、艰苦奋斗，经过短短4年的艰辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我国的第一
27、颗原子弹。为了赶超世界先进水平，科学家们没有满足，又经过两年多时间的紧张工作，于1967年6月17日成功地爆炸了第一颗氢弹，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，现在我们的运载工具火箭技术也已相当成熟了，不但给自己发射卫星，还替外国发射卫星，信誉很高。当然我国研制核武器只是为了打破核垄断，抑制核讹诈，最终能够消灭核武器。和平利用核能我们知道重核裂变时可释放出巨大的核能，而且我们已经掌握了控制裂变链式反应速度的方法。利用核能发电的电站叫做核电站，目前已建成的核电站都是利用重核裂变的链式反应释放的能量来发电的。(1)核电站的工作原理核电站的核心是核反应堆，世界上第一座铀核链式反应堆是在物理学家
28、费米领导下于1942年12月在美国芝加哥大学体育场建成的。目前常用的反应堆以铀235为核燃料，为了有效地利用反应堆中释放的核能，设计建造了两个循环回路。第一回路在第一回路中，先用泵把水或其他液体压入核反应堆，在那里获得铀核裂变释放的核能，被加热，然后进入热交换器，在那里把热量传递给第二回路中的水，再被泵压回反应堆重新被加热。第二回路在热交换器内，第二回路中的水被加热成高温高压蒸汽后，进入汽轮发电机推动汽轮机做功，把内能转化成电能。做功后的蒸汽温度和压强都降低了，它将进入冷凝器冷却成水，再由泵压回热交换器重新加热成高温高压蒸汽。汽轮机带动发电机发电通过两个回路的不断循环，把核反应堆中铀核裂变释放
29、的核能，源源不断地转化成第二回路中水的内能，去推动汽轮发电机发电，转化成我们所需要的电能。这就是核电站的工作原理。(2)核电站的特点消耗的“燃料”少核电站只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能。例如一座100万千瓦的火力发电厂每年要耗煤三、四百万吨，而相同功率的核电站每年只需核燃料三、四十吨，这就大大减少了燃料的运输。成本低虽然铀燃料的开发和提炼比煤要复杂得多，但是最后核算下来的成本仍然要比火力发电站低20%以上。所以世界上很多国家都在大力发展核电站。到1989年，全世界运行中的核电站已有434座，总装机容量约32000万千瓦，发电量占全世界总发电量的17%。(3)我们的努力目标我国虽然有丰
30、富的煤炭、水力和石油资源，由于我国人口众多，人均拥有量并不高，而且资源分布很不均匀：水力资源的70%以上分布在西南地区；煤炭已探明的储量有80%都分布在北方，而江南8省只占2%；江南8省，再加上山东、河北、辽宁、吉林及河南共13个省的能源蕴藏量只占全国的13%，而人口却占全国的63%，能量消耗约占全国的65%。这种能源储藏和消耗上的不平衡，迫使北煤南运和西电东送，这就造成全国铁路运输的一半以上要用来运送能源，水路运输的1/3以上要用来运送煤炭。所以在交通紧张的华东、华南和东北地区发展核电站是迫切需要的。因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造
31、成放射性污染，以保证核电站的安全运行。我国对核电站的安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全局，保证核能的安全应用。人们现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚变释放的核能，但是由于核聚变可以释放比裂变更大的核能，而且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题。目前世界上不少国家都在积极研究聚变的人工控制并已取得了一定的进展。我们国家在这方面也没有落后，自己研制的可控核聚变的实验装置中国环流器1号已于1984年顺利启动，已经取得不少研究成果，至今仍在继续工作中。三. 地热能地热能是来自地下的热能。地球内部的
32、热量主要是由于放射性分解以及地球内部物质分异时产生的能。在地壳中，温度随着深度增加而均衡地增长，在100km深处约为10001500。作为热源的岩浆，浸入地壳某处并加热不透水的结晶岩浆，使其上面的地下水升温到500左右。但由于顶岩封盖压力很高，所以水蒸气仍处于液体状态，需要打井才能喷出地面。通常，把地热资源以其在地下热储中存在的不同形式分为蒸汽型、地压型、干热岩型、热水型和岩浆型等五类，目前能为人类开发利用的主要是地热蒸汽和地热水两大类。其中干蒸汽利用最好，地热能利用可分为直接利用和地热发电两方面。如温度超过150以上的干蒸汽，属于高温地热田，可直接用于发电，但其数量也最少；湿蒸汽田的储量大约
33、是干蒸汽田的20倍，温度在90150之间，属中温地热田。湿蒸汽使用前必须预先除去其中的热水，在发电技术上较困难；热水储量最大，温度一般在90以下，属低温地热田，可直接用于取暖或供热。地热能的直接利用技术要求低，所需设备也较简单，因此已广泛用于工业加工、洗涤、医疗等各方面；地热发电和火力发电原理一样，都是利用热能转变为机械能。四. 潮汐能海潮汐是一种自然现象，是在月球和太阳引潮力作用下发生的海水周期性的涨落运动。一般情况下，每昼夜有两次涨落，一次在白天，称潮，一次在晚上，称汐，合起来即称潮汐。（1）潮汐磨在港、湾筑坝，利用潮汐涨落水位差作原动力，推动水轮机旋转，带动石磨进行粮食和其它农副产品的加
34、工。（2）潮汐水轮泵在潮流界以上的潮区界河段，有潮水顶托的江河淡水，江湖潮差可达23m，江边还有一定容量的河网港浦作淡水蓄能水库，因此可利用这些条件建泵站，来解决灌溉问题。（3）潮汐发电在海湾或潮汐河口建筑闸坝，形成水库，并在其旁侧安装水电机组。涨潮时海水由海洋流入水库，落潮时，水库水位比海洋水位高，从而形成库内潮位差。利用潮汐涨落潮差的能量，推动水轮发电机组发电。潮汐能是一种清洁，不污染、不影响生态平衡的可再生能源。完全可发展成为沿海地区生产、生活等需要的重要补充能源，潮汐电站不需要淹没大量农田构成水库，也不需要筑高水坝，所以没有修建水库带来的生态环境等问题。但潮汐电站建在港湾海口，通常水坝
35、长，施工、地基处理及防淤等较困难。故土建和机电投资大，造价较高。 五. 风能风能利用就是把自然界风的能量经过一定的转换器，转换成有用的能量，这种转换器即风力机，它以风作能源，将风力转换为机械能、电能、热能等。我国的风能利用主要有风力发电、风力提水和风帆助航等几种形式。六. 氢能氢能又叫氢燃料，是一种清洁能源，氢燃烧后的生成物是水，水又可分解产生H2和O2，循环往复，对环境无污染，便于运输和贮藏。但制取氢的方法目前主要是电解水法，效率低且投资和运行费用高，氢又是一种易爆物质，且无臭无味，燃烧时几乎不见火苗，这些不安全特性使氢的使用受到限制。【典型例题】例1. 判断下列说法是否正确（ ）A. 能量
36、就是能源B. 电能是一种二次能源C. 石油是一种常规能源分析：能源是提供能量的物质资源，能源的利用过程。实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量，说法(1)是不正确的。能源的分类方法很多。所谓一次能源和二次能源是按能源是否由自然界直接提供来分的，如煤、石油、草木燃料、风、流水等都属于一次能源；而电能是一种再造能源，是由自然界提供的能源转化而来的，属于二次能源，所以说法(2)是正确的。所谓常规能源和新能源是按人们发现和利用能源的进程来划分的，石油是人类已经利用多年的一种能源，属常规能源，因而说法(3)也是正确的。解答：A错误，BC正确。例2. 关于能源的利用，下列说法中正确的是（ ）A
37、. 由于我国煤和石油的储量十分丰富，所以太阳能和核能的开发在我国并不十分重要B. 能源的利用过程，实质上是能的转化和传递过程C. 现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气D. 煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能分析：煤、石油和天然气是由古代的动植物在长期地质变迁中形成的。古代的动物食用植物，而植物是靠吸收太阳能生长的，所以可以说，煤、石油和天然气的化学能来自太阳能。目前人类使用的能源主要的仍是煤和石油。燃料燃烧时，化学能转化为内能，内能又可转化成机械能和电能。人类在生产和生活中需要各种形式的能，我们可以根据需要把能源的能量转化成各种形式的能，以供利用。所以，能源的利用过程实质上是能
38、的转化和传递的过程。我国的煤和石油尽管储量丰富，但终究有限，且利用后不能再生，终有用完的日子。所以开发和利用新能源，特别是核能和太阳能，是解决能源问题的出路。因此在四个说法中，错误的是A。解答：B、C、D例3. 1kg铀全部裂变释放出的能量约为8.51013J，相当于完全燃烧多少无烟煤放出的能量？分析：查出煤的燃烧值，即可根据铀裂变放出的总能量算出所需煤的质量。解答：查表可知，无烟煤的燃烧值为3.4107Jkg。设完全燃烧mkg无烟煤放出的热量相当于1kg铀全部裂变释放出的能量，则相当于2.5106kg的无烟煤。说明：从以上计算可以看出，原子核在发生裂变时释放的能量是十分巨大的。所以，开发核能
39、对国民经济的发展具有重大的意义。例4. 下列关于核能的说法正确的是（ ）A. 物质是由原子组成的，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，即原子核的裂变和聚变C. 原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的D. 自然界只有在人为的条件下才会发生裂变分析：核能是人们在近几十年里才发现和开始利用的新能源。虽然各种物质的原子里都有原子核，但在通常情况下并不能释放能量。只有当原子核发生改变裂变和聚变时才能放出巨大的能量。原子弹是利用裂变的链式反应中能在极短的时间内释放出巨大能量的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的。自然界除了人为的聚变反应外，太阳和
40、许多恒星内部都进行着大规模的聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来。故应选B。解答：B例5. 在核电站中，从核能到电能，中间经过了哪些形式的能量转换？分析：可根据核电站的基本工作过程考虑。解答：在核电站中，反应堆里铀核的裂变将核能转化为高温蒸气的内能；蒸气推动汽轮机运转，将内能转化为机械能（动能）；汽轮机带动发电机发电，将动能转化为电能。例6. 核电站和一般火力发电站的工作原理有哪些异同？解答：核电站与一般火力发电站在“发电”这一环节上是一样的，都是利用高温高压蒸汽驱动汽轮机做功，带动发电机发电，即由内能转化为机械能，再转化为电能。不同的是核电站是利用核反应堆放出的核能转化为高温高压蒸汽的内
41、能，而一般火力发电站是利用煤或石油燃烧时的化学能转化成高温高压蒸汽的内能。例7. 试计算太阳每小时辐射到地球上的总能量是多少？这些能量相当于多少无烟煤完全燃烧所放出的能量？分析：查出太阳辐射的平均功率p，即可算出每小时太阳辐射的总能量。解答：查表知太阳能辐射到地球表面的平均功率为1.71017W，所以太阳每小时辐射到地球表面的能量E=pt=1.71017W3600s=6.121020J查表知无烟煤的燃烧值为3.4107J/kg,因此要产生6.121020J热量需完全燃烧无烟煤的质量为太阳能每小时辐射到地球表面的能量为6.121020J，它相当于1.81010t无烟煤完全燃烧所产生的热量。例8.
42、 夏天，把相同的两盆水，甲盆放在阳光下晒，乙盆放在阴处。过一段时间后用温度计测一下两盆水的温度，哪一盆水的温度高？分析：放在阳光下的水，将吸收太阳能，然后将太阳能转化为内能，显然，放在阳光下晒的那盆水温度高。解答：甲盆水温度高。【模拟试题】（答题时间：30分钟）一. 填充题 1. 能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只会从一种形式_另一种形式，或者从一个物体_另一个物体，而能的总量_。这就是_定律。2. 公共汽车关闭发动机后渐渐进入车站，最后停下，在这过程中是_能转化为_能。3. 植物吸收太阳光进行光合作用，在这过程中是_能转化为_能。4. _的过程，就是能转化的过程。5. 凡是能提供_的资源，
43、都可以叫做能源。6. 煤、石油、柴炭等燃料以及水力能等是人类目前利用的主要能源，属于_能源；而核能、太阳能、潮汐能、地热能等刚开始开发利用的能源叫做_能源。7. 新的能源中最引人注目的是_。解决能源问题的根本出路是大规模开发利用_能和_能。8. 面临日益逼近的能源危机，世界各国都很重视能源的_和_。9. 用_轰击质量较_的原子核，_分裂成两或三部分，同时释放出大量的_，这种现象叫做_。10. 各种形式的能都可以_。木柴燃烧发出热和光，在这过程中是_能转化为_能和_能；水烧开时，壶盖在水蒸汽的冲击下不停地跳动，_能转化为_能。11. 重的原子核分裂成几个质量较小的原子核的变化，叫做_，几个轻的原
44、子核聚合成一个质量稍大的原子核的变化，叫做_。12. 太阳灶是将太阳能直接转化成_能，硅光电池是将太阳能直接转化成_能，绿色植物的光合作用是将太阳能转化成_能。13. 太阳内部进行着大规模的_变，释放出的核能以_形式从太阳辐射出来。二. 选择题1. 下列情况中，物体机械能转化为内能的是（ ）A. 物体竖直上抛过程中B. 钟摆来回摆动过程中C. 两块冰相互摩擦中D. 人造卫星环绕地球运动中2. 利用吸热式集热箱获得太阳能，箱内温度不断升高，下列说法中不是其原因的是（ ）A. 集热箱内壁是黑色的B. 集热箱内装有透明的玻璃C. 集热箱是长方形的D. 集热箱是用绝热材料封闭的 3. 下列能源中，不是
45、直接或间接来自太阳的有（ ）A. 煤、石油、天然气等化学能源B. 硅光电池C. 水流的能量D. 原子能4. 原子弹和核电站的根本区别是（ ）A. 原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变B. 原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变C. 原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度D. 原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速度5. 十分巨大的新能源是（ ）A. 核能和太阳能B. 化石燃料与水能C. 核能和潮汐能D. 太阳能与地热能三. 计算题地球表面所受太阳辐射热为75600J（minm2），阳光经过一个直径为1m的太阳灶曲面，20min能接受多少太阳能？它相当于完全燃烧多少干木柴所产生的热量？【试题答案】一. 填空题：1. 产生，消失，转化为，转移到，保持不变，能的转化和守恒2. 机械，内3. 光，化学4. 做功5. 能量6. 常规，新7. 核能，核，太阳8. 开发，利用9. 中子，大，原子核，核能，裂变10. 互相转化，化学，内，光，内，机械11. 裂变，聚变12. 内，电，化学13. 聚，电磁波二. 选择题：1. C 2. C 3. D 4. C 5. A三. 计算题：1.18106，0.1kg。