第十六章粒子和宇宙三、能源：危机与希望三、能源：危机与希望 观察与思考各种不同的运动形式都存在着什么能量？分别有哪些不同形式的能量在发生相互转化？不同形式的能量之间的相互转化有怎样的规律？飞行的飞机汽车飞越黄河 水力发电站太阳能电池板大亚湾核电站风力发电 学习目标知道能量守恒定律，并能用它来解释有关简单的实际问题。02知道能量是可以转移和转化的。0103了解从古代到现代人类使用能源的变化。 能量转化与守恒定律能量的转移热水袋捂手热水袋的内能转移到手上夏天用冷水洗脸身体的内能转移到冷水上用铁勺子舀热汤时勺柄烫手热汤的内能转移到铁勺柄上能量的形式不变，能量从一个物体传递给另一个物体的过程，叫能量的转移 小孩玩滑滑梯臀部发热机械能转化为内能能量的形式发生变化，能量由一种形式转化为另一种形式的过程，叫能量的转化烟花腾空而起内能转化为机械能水力发电站机械能转化为电能电动机工作电能转化为机械能电池供电化学能转化为电能电池充电电能转化为化学能能量的转化 能量转化与守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量转化与守恒定律。能量转化的过程可以自发地朝某个方向进行，但不能自发地向相反方向进行。即自发的能量转化过程具有方向性。能量转移和转化的方向性： ·无论发生能量转化还是转移，能量的总量是不变的。例如：汽车在刹车时，汽车的速度逐渐减小并最终停止，它的机械能减少了，但总的能量并没有减少。汽车能够刹车是由于汽车轮胎与地面间存在摩擦，在刹车过程中由于摩擦生热，使轮胎的温度升高,轮胎的内能增加，汽车的机械能转化为了内能。轮胎的内能增大后，温度升高，当轮胎的温度高于周围空气的温度时，轮胎对空气放热，轮胎上的部分内能又转移到空气中直至轮胎的温度与空气的温度相同。对能量转化与守恒定律的理解 能量与能源1.自然界中的能量能量的存在形式：能量是与物质及其运动相联系的。对应于不同形式的运动，有不同形式的能量，如机械能、电磁能、内能、化学能等。2.能源(1)可以为人类提供能量的物质资源叫能源。(2)人类利用能源大致经历了三个时期：柴薪时期、煤炭时期和石油时期。 (3)能源危机天然气、石油、煤炭这类能源是由古生物在长期地质变迁中形成的，称为化石能源。这类能源用过以后在短时间内无法再生。煤炭资源在有些国家即将耗尽，石油以今天的消耗速度大约也只能再用几十年。这些数据看起来会令人很悲观，但自然界存在的能源有一些还没有被我们开发和利用。煤、石油和天然气等能源人类已经利用了多年，这类能源叫常规能源,这些能源已接近使用的极限。在20世纪人们发现了核能这一新能源，此外，还有太阳能、潮汐能和地热能等新能源。开发利用新能源是解决能源问题的主要出路。 1905年，爱因斯坦以简洁的公式E=mc2揭示了物质与能量的关系。1938年，物理学家用中子轰击铀，发现了核裂变,从而发现了一种新的能源——原子核能。1.核能的发现2.核裂变(1)用中子轰击铀，使铀这种重原子核分裂成两个中等质量的原子核，同时释放出巨大的能量，这种现象叫核裂变。物质与能量 (2)用中子轰击铀原子核,铀核发生裂变，释放出核能，同时产生新的中子，这些中子又会引起其他铀核裂变，这样就使核裂变反应不断进行下去，释放大量核能,这就是链式反应。 ①如果核裂变的链式反应是在一瞬间进行的,将在极短的时间内释放出巨大的能量，发生强烈的爆炸。原子弹就是利用这一原理制成的，其爆炸威力巨大，如图所示。②核反应堆是核电站的核心，是一种能够控制链式反应的装置。利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽轮机带动发电机发电，这就是核电站的工作原理。包括我国在内的十几个国家都已建成核电站，人类开始和平利用核能。 核电站发电过程中能量的转化情况:核能→内能→机械能→电能。核电站的特点：a.消耗的燃料少、废渣少；b.特别适合缺少煤、石油和水力资源的地方。秦山核电站 3.核聚变(1)较轻的原子核聚合成较重的原子核，也能释放出能量，这种反应称为核聚变。如氘核（）和氚核（）在极高的温度下可聚合成氦核（），同时释放出比核裂变更巨大的能量，如图所示。 (2)氢弹就是利用原子弹爆炸产生的高温，使氘核和氚核极其迅速地聚变成氦核而产生强烈爆炸的。(3)核聚变的应用前景：同样质量的核聚变释放的能量要比核裂变多4倍以上，核聚变所需原料氘核，在海水中含量丰富，一旦实现了核聚变能的和平、可控地开发利用，就是找到了“取之不尽，用之不竭”的能源。但目前“受控热核反应”还停留在实验阶段。 1.能源的分类：划分依据类别定义依据产生方式一次能源可以从自然界直接获取的能源煤炭、石油、天然气、水能、风能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等二次能源无法从自然界直接获取,必须由一次能源加工转换才能得到的能源电能、乙醇、汽油、氢能、沼气等科学与人类 是否可再生可再生能源可以从自然界中源源不断地得到补充的能源水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能等不可再生能源不可能在短期内从自然界得到补充的能源化石能源(煤炭石油、天然气等)、核能等利用状况常规能源人类利用多年的，使用技术已经成熟的能源化石能源、水能等新能源人类刚开始利用或正在积极研究、有待推广的能源潮汐能、地热能、太阳能、核能、风能等 2.21世纪的能源发展趋势(1)由于世界人口的急剧增加和经济的迅速发展,能源的消耗持续增长。(2)人类利用的主要能源仍是化石能源，它属于不可再生能源。3.能源消耗对环境的影响大量燃烧化石能源会造成空气污染和温室效应，一些国家过分依赖柴薪能源，加剧了水土流失和土地沙漠化。 4.解决能源问题的主要途径必须不断开发新能源，提高能源的利用率，同时节约能源。5.未来理想能源应满足的条件(1)必须足够丰富，可以保证长期使用。(2)必须足够便宜，可以保证多数人用得起。(3)相关技术必须成熟,可以保证大规模使用。(4)必须安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。 能源能量转化与守恒课堂小结科学与人类物质与能量能量转化与转移具有一定的方向性能量常见的存在形式：机械能、电磁能、内能、化学能等可再生能源：太阳能、风能、潮汐能、水能、地热能等不可再生能源：煤、石油、天然气、核燃料等 下列关于获取核能的说法中,不正确的是()A.氢弹和原子弹爆炸时能量的转移和转化是有方向性的B.重核裂变和轻核聚变是获得核能的两种方法C.核电站不可以将核能直接转化成电能D.目前核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变随堂训练D