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1、第二十章能源、材料與社會一、能量的轉化與守恒一、能量的轉化與守恒1.1.能量的種類：根據不同的能量的種類：根據不同的展現形式和特點，可分為機械能、電能、展現形式和特點，可分為機械能、電能、內能、化學能、核能等。內能、化學能、核能等。(1)(1)化學能：由于化學能：由于_而產生的能量。而產生的能量。(2)(2)核能：由于核反應，物質的核能：由于核反應，物質的_發(fā)生變化而釋放的能量。發(fā)生變化而釋放的能量?；瘜W反應化學反應原子核結構原子核結構2.2.能量的轉移和轉化：能量的轉移和轉化：(1)(1)地球上的能量：主要來源于地球上的能量：主要來源于_，它的內部每時每刻都發(fā)生著，它的內部每時每刻都發(fā)生著_
2、，釋放出巨大的能量。，釋放出巨大的能量。(2)(2)能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式式_為另一種形式，或者從一個物體為另一種形式，或者從一個物體_到另一個物體，而能到另一個物體，而能的總量的總量_。(3)(3)能量的轉移與轉化具有能量的轉移與轉化具有_性。性。太陽太陽核反應核反應轉化轉化轉移轉移保持不變保持不變方向方向二、能源的開發(fā)和二、能源的開發(fā)和利用利用1.1.能源的分類：能源的分類：(1)(1)可再生能源：可以長期可再生能源：可以長期_或可以或可以_的能源，如的能源，如_、_、_。(2)(2)不可再生能源：
3、一旦消耗就不可再生能源：一旦消耗就_的能源，如的能源，如_、_、_和鈾礦等化石或礦物能源。和鈾礦等化石或礦物能源。提供提供再生再生太陽能太陽能風能風能水能水能很難再生很難再生煤煤石油石油天然氣天然氣2.2.新能源：新能源：(1)(1)太陽能。太陽能。特點：是一種既特點：是一種既_、又、又_的能源。的能源。兩種利用方式：一是光轉化為兩種利用方式：一是光轉化為_，二是光轉化為，二是光轉化為_。相對清潔相對清潔取之不盡取之不盡電電熱熱(2)(2)核能：有兩種利用方式。核能：有兩種利用方式。核裂變：核裂變：_的原子核裂變?yōu)榈脑雍肆炎優(yōu)開的原子核的一種核反應，的原子核的一種核反應，可應用于制造可應用于
4、制造_和建設和建設_；核聚變：核聚變：_的原子核結合成為的原子核結合成為_的原子核的一種核反應，的原子核的一種核反應，可應用于制造可應用于制造_。(3)(3)其他新能源：其他新能源：_、_、_等，都能用于發(fā)電。等，都能用于發(fā)電。較重較重較輕較輕原子彈原子彈核電站核電站較輕較輕較重較重氫彈氫彈地熱能地熱能潮汐能潮汐能風能風能三、材料的開發(fā)和利用三、材料的開發(fā)和利用1.1.材料的導電性：材料的導電性：(1)(1)分類及應用。分類及應用。分類分類導體導體絕緣體絕緣體半導體半導體特點特點_導電導電_導電導電導電性能介于導電性能介于_與與_之間之間實例實例_應用應用制成導線制成導線隔離帶電物體隔離帶電物
5、體制成二極管、三極管和集制成二極管、三極管和集成電路成電路容易容易不易不易導體導體絕緣體絕緣體各種金屬材料各種金屬材料玻璃、橡膠玻璃、橡膠硅、鍺、砷化鎵硅、鍺、砷化鎵(2)(2)半導體元件的獨特功能。半導體元件的獨特功能。二極管：具有二極管：具有_性。性。三極管：可以用來三極管：可以用來_電信號。電信號。單向導電單向導電放大放大2.2.開發(fā)新材料：開發(fā)新材料：(1)(1)超導材料。超導材料。超導現象：超導現象是指在溫度降低到一定程度，某些材料電阻超導現象：超導現象是指在溫度降低到一定程度，某些材料電阻變?yōu)榱愕默F象；能發(fā)生超導現象的材料為變?yōu)榱愕默F象；能發(fā)生超導現象的材料為_材料。材料。應用。應
6、用。a.a.實現遠距離大功率輸電，不存在實現遠距離大功率輸電，不存在_。b.b.超導磁浮現象可實現交通工具超導磁浮現象可實現交通工具_運行，大大提高交通工具運行，大大提高交通工具的運行速度。的運行速度。超導超導電能的損耗電能的損耗無摩擦無摩擦(2)(2)納米材料。納米材料。定義：合成材料的定義：合成材料的基本單元大小限制在基本單元大小限制在_范圍的材料。范圍的材料。優(yōu)點：可以提高材料的優(yōu)點：可以提高材料的_，降低，降低_，提高材料，提高材料的的_等。等。1 1100 nm100 nm強度和硬度強度和硬度燒結溫度燒結溫度磁性磁性【讀【讀練練】1.1.【填一填【填一填】能量的轉化能量的轉化(1)(
7、1)小球在小球在A A、B B兩點之間兩點之間來回擺動過程中，來回擺動過程中，_能與能與_能相互能相互轉化；在轉化；在_點重力勢能最大，在點重力勢能最大，在_點動能最大。點動能最大。(2)(2)小球在來回擺動過程中，機械能不斷減小，是因為小球小球在來回擺動過程中，機械能不斷減小，是因為小球_，機械能轉化為，機械能轉化為_，但能的總量，但能的總量_。重力勢重力勢動動A A、B BO O克服空克服空氣摩擦做功氣摩擦做功內能內能守恒守恒2.2.【填一填【填一填】太陽能的利用太陽能的利用(1)(1)太陽能是太陽能是_能源。能源。(2)(2)太陽能熱水器將太陽能熱水器將_能轉換為水的能轉換為水的_能。能
8、。(3)(3)太陽能的優(yōu)點是太陽能的優(yōu)點是_等。等。(4)(4)其他利用太陽能的方式：太陽能電池將太陽能轉換為其他利用太陽能的方式：太陽能電池將太陽能轉換為_能；能；在植物的光合作用中，太陽能轉化為在植物的光合作用中，太陽能轉化為_能。能?？稍偕稍偕柼杻葍惹鍧崱碓磸V、使用方便清潔、來源廣、使用方便電電化學化學3.3.【填一填【填一填】核反應核反應(1)(1)圖示的圖示的核反應是核反應是_，它是核電站獲得能量的途徑；這種核，它是核電站獲得能量的途徑；這種核反應的鏈式反應速度是反應的鏈式反應速度是_(_(選填選填“可以可以”或或“不可以不可以”) )控制的。控制的。(2)(2)核燃料核燃
9、料( (鈾礦鈾礦) )屬于屬于_能源。能源。(3)(3)在核電站，核反應釋放的能量最終通過發(fā)電機轉化為在核電站，核反應釋放的能量最終通過發(fā)電機轉化為_。核裂變核裂變可以可以不可再生不可再生電能電能4.4.【填一填【填一填】材料的導電性材料的導電性如圖所示的電纜，內部如圖所示的電纜，內部的導線可以傳導的導線可以傳導_，外部的材料是，外部的材料是_，保證安全。，保證安全。電流電流絕緣體絕緣體考點考點1 1：能量的轉化與守恒：能量的轉化與守恒1.1.分析某過程中能量轉化的步驟：分析某過程中能量轉化的步驟：(1)(1)明確研究的對象和所要研究的過程。明確研究的對象和所要研究的過程。(2)(2)物體在起
10、始、最終位置所具有的能量的形式。物體在起始、最終位置所具有的能量的形式。(3)(3)物體在運動中是否有內能或其他不易察覺的能量產生和轉化。物體在運動中是否有內能或其他不易察覺的能量產生和轉化。2.2.理解能量守恒定律應注意以下五點：理解能量守恒定律應注意以下五點：(1)(1)每一種運動形式都可以用一種形式的能來量度，任何能量轉化都每一種運動形式都可以用一種形式的能來量度，任何能量轉化都遵循能量守恒定律。遵循能量守恒定律。(2)(2)各種運動形式可以在一定條件下互相轉化，而運動形式的轉化過各種運動形式可以在一定條件下互相轉化，而運動形式的轉化過程中必然伴隨著能量的轉化和守恒。程中必然伴隨著能量的
11、轉化和守恒。(3)(3)能量也能夠以同種形式從一個物體轉移到另一個物體。能量也能夠以同種形式從一個物體轉移到另一個物體。(4)(4)在能量守恒中，在能量守恒中，“轉化轉化”和和“轉移轉移”是有區(qū)別的，轉化是一種能是有區(qū)別的，轉化是一種能轉變?yōu)榱硪环N能，而轉移則是能量從一個物體轉移到另一個物體上，轉變?yōu)榱硪环N能，而轉移則是能量從一個物體轉移到另一個物體上，或從物體的一部分轉移到另一部分?；驈奈矬w的一部分轉移到另一部分。(5)(5)能量的轉化和轉移是有方向性的。例如，永動機不可能制成，是能量的轉化和轉移是有方向性的。例如，永動機不可能制成，是因為機械在運動過程中，不可避免地存在摩擦，將機械能轉化為
12、熱，因為機械在運動過程中，不可避免地存在摩擦，將機械能轉化為熱，向四周擴散，稱為向四周擴散，稱為“無用的能量無用的能量”，所以任何運動著的機械需要不斷，所以任何運動著的機械需要不斷補充能量。補充能量。【示范題【示范題1 1】(2014(2014嘉興中考嘉興中考) )各種形式的能量都不是孤立的，它們各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉化，且能量的轉化是有方向的。下面幾幅圖可以在一定條件下發(fā)生轉化，且能量的轉化是有方向的。下面幾幅圖按能量轉化的順序，排列正確的是按能量轉化的順序，排列正確的是( () )A.A.B.B.C.C.D.D.【解題探究【解題探究】解答本題時思考以下問題：
13、解答本題時思考以下問題：(1)(1)樹林具有什么能量？是怎樣獲得的？樹林具有什么能量？是怎樣獲得的？(2)(2)煤炭是怎樣形成的？燃煤電廠的能量轉化是怎樣的？煤炭是怎樣形成的？燃煤電廠的能量轉化是怎樣的？(3)(3)空調工作時發(fā)生的能量轉化是什么？空調工作時發(fā)生的能量轉化是什么？提示：提示：(1)(1)化學能化學能( (或生物質能或生物質能) )，通過光合作用獲得。，通過光合作用獲得。(2)(2)是古代植物埋藏在地下經過復雜的變化逐漸形成的。是古代植物埋藏在地下經過復雜的變化逐漸形成的。煤炭的化學能煤炭的化學能內能內能機械能機械能電能。電能。(3)(3)電能轉化為機械能。電能轉化為機械能?！窘?/p>
14、析【解析】選選C C。本題考查能量的轉化。太陽是人類能源的寶庫，綠色。本題考查能量的轉化。太陽是人類能源的寶庫，綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能儲存起來；古代的綠色植物植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能儲存起來；古代的綠色植物經過漫長的地質年代轉變形成煤炭；在燃煤電廠，煤炭燃燒，化學能經過漫長的地質年代轉變形成煤炭；在燃煤電廠，煤炭燃燒，化學能轉化為內能，內能通過蒸汽輪機轉化為機械能，發(fā)電機再將機械能轉轉化為內能，內能通過蒸汽輪機轉化為機械能，發(fā)電機再將機械能轉化為電能；空調工作時電能轉化為機械能。上述能量轉化過程是不可化為電能；空調工作時電能轉化為機械能。上述能量轉化過程是不可逆的
15、，順序應為太陽逆的，順序應為太陽樹林樹林燃煤電廠燃煤電廠空調，故選空調，故選C C?！臼痉额}【示范題2 2】(2015(2015郴州中考郴州中考) )如圖所示是一種新型節(jié)能路燈。它如圖所示是一種新型節(jié)能路燈。它“頭頂頭頂”小風扇，小風扇，“肩扛肩扛”太陽能電池板。關于節(jié)能燈的設計解釋合太陽能電池板。關于節(jié)能燈的設計解釋合理的是理的是( () )A.A.太陽能電池板將太陽能轉化為電能太陽能電池板將太陽能轉化為電能B.B.小風扇是用來給太陽能電池板散熱的小風扇是用來給太陽能電池板散熱的C.C.小風扇是風力發(fā)電機，將電能轉化為機械能小風扇是風力發(fā)電機，將電能轉化為機械能D.D.蓄電池在夜晚放電時，將
16、電能轉化為化學能蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能【解析【解析】選選A A。本題考查能量的轉化。太陽能電池板把太陽能轉化為。本題考查能量的轉化。太陽能電池板把太陽能轉化為電能，故選項電能，故選項A A說法正確；小風扇是風力發(fā)電機，工作時將風能轉化說法正確；小風扇是風力發(fā)電機，工作時將風能轉化為電能，故選項為電能，故選項B B、C C錯誤；蓄電池放電時，將化學能轉化為電能，給錯誤；蓄電池放電時，將化學能轉化為電能，給燈泡供電，故選項燈泡供電，故選項D D錯誤。錯誤?！臼痉额}【示范題3 3】(2015(2015宜昌中考宜昌中考) )我國正大力開發(fā)核能發(fā)電，核電站利我國正大力開發(fā)核能發(fā)電，核電站
17、利用核反應堆加熱水，將核能轉化為水蒸氣的用核反應堆加熱水，將核能轉化為水蒸氣的能，再通過蒸能，再通過蒸汽輪機轉化為汽輪機轉化為能，帶動發(fā)電機轉動，轉化為電能。能，帶動發(fā)電機轉動，轉化為電能?！窘馕觥窘馕觥勘绢}考查核電站中能量的轉化。核電站的發(fā)電過程中，首先本題考查核電站中能量的轉化。核電站的發(fā)電過程中，首先核反應將核能轉化為內能，接著高溫高壓的水蒸氣推動蒸汽輪機轉動，核反應將核能轉化為內能，接著高溫高壓的水蒸氣推動蒸汽輪機轉動，將內能轉化為機械能，最后蒸汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，將機械能轉化將內能轉化為機械能，最后蒸汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，將機械能轉化為電能。為電能。答案：答案：內機械內機械考點考點
18、2 2：能源及其分類：能源及其分類分類標準分類標準類型類型區(qū)分標準區(qū)分標準實例實例是否可是否可再生再生可再生可再生能源能源消耗后能消耗后能否短期否短期內獲得內獲得水能、風能、太陽能、水能、風能、太陽能、生物質能等生物質能等不可再不可再生能源生能源化石能源、核能等化石能源、核能等開發(fā)先開發(fā)先后順序后順序常規(guī)能源常規(guī)能源是否新是否新開發(fā)開發(fā)煤、石油等煤、石油等新能源新能源太陽能、地熱能、核能等太陽能、地熱能、核能等產生方式產生方式一次能源一次能源是否可以是否可以直接獲得直接獲得化石能源、地熱能、化石能源、地熱能、核能、生物質能核能、生物質能二次能源二次能源電能、酒精等電能、酒精等【提分技法【提分技
19、法】(1)(1)區(qū)別一次能源和二次能源的關鍵是看能源是直接從區(qū)別一次能源和二次能源的關鍵是看能源是直接從自然界中獲得還是經過加工轉換而來；可再生能源和不可再生能源是自然界中獲得還是經過加工轉換而來；可再生能源和不可再生能源是相對于一次能源而言，對于二次能源不能說是可再生能源或者不可再相對于一次能源而言，對于二次能源不能說是可再生能源或者不可再生能源。生能源。(2)(2)能量守恒，但能源不守恒，有些能源越用越少，甚至會消失，所能量守恒，但能源不守恒，有些能源越用越少，甚至會消失，所以要節(jié)約能源。以要節(jié)約能源?！局R拓展【知識拓展】氫能氫能氫能是通過氫氣和氧氣反應所產生的能量。氫在地球上主要以化合
20、態(tài)氫能是通過氫氣和氧氣反應所產生的能量。氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現，是宇宙中分布最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的的形式出現，是宇宙中分布最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的75%75%。由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質中制得，因此是二次。由于氫氣必須從水、化石燃料等含氫物質中制得，因此是二次能源。工業(yè)上生產氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制能源。工業(yè)上生產氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉化制氫等。氫能主要具有以下優(yōu)點：氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉化制氫等。氫能主要具有以下優(yōu)點：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的燃燒熱值高，每千克
21、氫燃燒后的熱量，約為汽油的3 3倍，酒精的倍，酒精的3.93.9倍，倍，焦炭的焦炭的4.54.5倍。燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，倍。燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。目前，氫能技術氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。目前，氫能技術在美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)已進入系統(tǒng)實施階段。在美國、日本、歐盟等國家和地區(qū)已進入系統(tǒng)實施階段?！臼痉额}【示范題4 4】(2014(2014淮安中考淮安中考) )給出的四組能源中，均為可再生能源給出的四組能源中，均為可再生能源的是的是( () )A.A.太陽能、水能、風能太陽
22、能、水能、風能B.B.天然氣、石油、氫能天然氣、石油、氫能C.C.地熱能、核能、煤炭地熱能、核能、煤炭D.D.潮汐能、核能、石油潮汐能、核能、石油【解題關鍵【解題關鍵】解答本題時，要逐一分析各選項中的能源是否可再生。解答本題時，要逐一分析各選項中的能源是否可再生。能源是否可再生的特性如表所示：能源是否可再生的特性如表所示：特性特性能源名稱能源名稱可再生能源可再生能源太陽能、水能、風能、地熱能、潮汐能太陽能、水能、風能、地熱能、潮汐能不可再生能源不可再生能源煤炭、天然氣、石油、核能煤炭、天然氣、石油、核能【解析【解析】選選A A。本題考查能源的分類。煤炭、天然氣、石油、核能是。本題考查能源的分類
23、。煤炭、天然氣、石油、核能是不可再生能源，氫能作為一種新能源，是二次能源，不能談是否可再不可再生能源，氫能作為一種新能源，是二次能源，不能談是否可再生。故應選生。故應選A A?！臼痉额}【示范題5 5】(2015(2015烏魯木齊中考烏魯木齊中考) )核潛艇是國家的戰(zhàn)略重器，是維核潛艇是國家的戰(zhàn)略重器，是維護國家安全的基石之一。核能是護國家安全的基石之一。核能是( (選填選填“可可”或或“不可不可”) )再生能源，核潛艇中的核反應堆發(fā)生的鏈式反應是再生能源，核潛艇中的核反應堆發(fā)生的鏈式反應是( (選填選填“可以可以”或或“不可以不可以”) )控制的。目前人類大力發(fā)展核能、太陽能等控制的。目前人類
24、大力發(fā)展核能、太陽能等能源，可有效緩解全球氣候能源，可有效緩解全球氣候( (選填選填“變暖變暖”或或“變冷變冷”) )的趨勢。的趨勢?！窘馕觥窘馕觥勘绢}考查核能的利用。核能不能從自然界源源不斷地獲得，本題考查核能的利用。核能不能從自然界源源不斷地獲得，是不可再生能源；核潛艇中的核反應堆發(fā)生的鏈式反應是可以控制的，是不可再生能源；核潛艇中的核反應堆發(fā)生的鏈式反應是可以控制的，目前人類大力發(fā)展核能、太陽能等能源，可有效緩解全球氣候變暖的目前人類大力發(fā)展核能、太陽能等能源，可有效緩解全球氣候變暖的趨勢。趨勢。答案：答案：不可可以變暖不可可以變暖【備選例題【備選例題】(2014(2014宜昌中考宜昌中
25、考)2014)2014年年5 5月月2121日，中國與俄羅斯簽署日，中國與俄羅斯簽署了總額高達了總額高達40004000億美元的天然氣貿易合同，俄羅斯向中方提供億美元的天然氣貿易合同，俄羅斯向中方提供3030年的年的天然氣供應。天然氣是天然氣供應。天然氣是( (選填選填“可可”或或“不可不可”) )再生能源。再生能源。目前城市公共汽車用天然氣取代汽油作燃料是因為使用天然氣相對減目前城市公共汽車用天然氣取代汽油作燃料是因為使用天然氣相對減少了二氧化碳氣體的排放，可以有效緩解少了二氧化碳氣體的排放，可以有效緩解效應。效應?！窘馕觥窘馕觥勘绢}考查能源的分類及環(huán)保。天然氣不能從自然界源源不斷本題考查能源的分類及環(huán)保。天然氣不能從自然界源源不斷地得到，使用后在短期內不能得到補充，所以天然氣是不可再生能源；地得到，使用后在短期內不能得到補充，所以天然氣是不可再生能源；使用天然氣作燃料可以有效減少空氣污染，減緩溫室氣體的排放。使用天然氣作燃料可以有效減少空氣污染，減緩溫室氣體的排放。答案：答案：不可溫室不可溫室
中考復習方略中考物理 第20章 能源、材料與社會課件 新人教版
