初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级下册（2024）第2节 能源的开发与利用教学演示ppt课件

这是一份初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级下册（2024）第2节 能源的开发与利用教学演示ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了能量从何而来，STSE，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
广阔海面上的风蕴含着巨大的能量，这种能量可以转化为帆船的动能，使帆船航行；也可以驱动风力发电机的叶轮进行发电。图17-2-1所示为上海东海大桥海上风力发电场，通过风力发电机把风能转化成电能。在广阔的大自然中我们如何才能获得所需的能量呢？
能量以各种形式蕴藏在大自然中，使世界呈现出生机勃勃的景象。我们把能够提供能量的物质资源叫做能源（energy surces）。地球上大部分能源所具有的能量都来自太阳（图17-2-2）。太阳的照射使地表的水蒸发形成雨和雪，雨雪降落到地面形成河流，流动的水具有水能。由于地球上的日照不均匀，地球表面的不同区域存在温差，引起大气流动产生风能。
图17-2-2　草原上的日出
大自然给予我们丰富的馈赠，有些能源可以从自然界直接获得，如风能、水能、地热能（图17-2-3）、核能、煤、石油、天然气等能源，在农村生活中常见的秸秆（图17-2-4）、薪柴等也可以从自然界直接获得。
有些能源不能从自然界直接获得，但可以经过加工或转化而来，例如需对石油进行提炼才能获得汽油，需对煤进行加工才能获得焦炭（图17-2-5），生产生活中的电能也是由其他形式的能源转化而来的。
能源的开发与利用经历了怎样的历史进程？
能源的开发与利用对人类文明的进步有着深远影响，人们探索开发利用能源的脚步从未停止过。历史上曾经历多次重大能源变革，每一次新的能源开发利用和技术突破，都极大地促进了生产力的提高和文明的进步。
人类最早使用的能源是太阳能，原始时期，人类所能获得的能源来源于太阳辐射所带来的光热。人类历史上第一次意义重大的能源革命是对火的利用，由此人类开发利用能源的时代正式开启。从“钻木取火”开始，意味着火这种自然力被人类初步掌握，从而使人类走出了茹毛饮血的时代。农业文明时代的秸秆、薪柴等是火力的主要来源。
风能曾作为重要的能源很早就被人们开发利用，主要用于船舶航行、风车灌溉等。唐代诗人李白留有脍炙人口的著名诗句“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”，可见古人已知道利用风能。水能的开发利用也有着悠久的历史，应用于农业、冶炼、纺织等多个领域。我国劳动人民对水力的机械化利用远在汉代时就已经出现，如图17-2-6所示，汉代学者桓谭在《桓子新论》中记载了一种用水力舂米的机械——水碓。正是由于水力机械的广泛应用，极大地推动了当时社会生产力的发展。
在近代，能源的开发利用迅猛发展。18世纪蒸汽机（图17-2-7）的发明，开启了人类将内能大规模转化为机械能的时代，煤炭以其高热值、分布广的优点成为全球第一大能源。随后，人们发明了以汽油和柴油为燃料的内燃机，石油以其更高热值、更易运输等特点，成为了新的重要能源。19世纪初电磁感应现象的发现，使人类进入了大规模获取电能的时代，电能被广泛应用于动力、照明、通信、广播等各个领域，在我们的生产生活中起到重大的作用。20世纪近代物理学的成果为核能的利用奠定了理论基础，核能技术的不断进步和转化应用，极大提高了人类社会生产力水平。
当今社会，随着能源开发利用新技术的不断涌现，能源的利用方式更加多样化，促使人类以更加高效和可持续的方式不断开发利用新的能源。
燃料电池是一种新型能量转化装置，它将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转化成电能。燃料电池具有很高的经济价值，目前实际运行的各种燃料电池的转换效率一般在45%～60%。燃料电池被誉为继水力、火力、核电之后的第四代发电技术。
20世纪60年代初，我国便开始燃料电池的研究，目前在燃料电池的研发和应用方面取得了许多重要成果。2023年3月2日，由我国自主研发的国内首列氢燃料混合动力铰接轻轨车正式下线（图17-2-8），创造了零排放、零污染中运量轨道交通列车的“国内首例”。2023年10月11日，我国首艘氢燃料电池动力示范船“三峡氢舟1”号在湖北宜昌首航成功（图17-2-9），标志着氢燃料电池技术在我国内河船舶应用上实现零的突破。
随着科学技术的高速发展，燃料电池在固定电源、交通运输和航空航天等领域的应用将会越来越广泛。
1. 下列能源中，属于可再生能源的是（ ）A. 煤炭B. 石油C. 风能D. 天然气
答案：C解析：可再生能源指短期内可自然再生或持续获取的能源（如风能、太阳能）。煤炭、石油、天然气属化石能源，不可再生。
2. 抽水蓄能电站将下水库的水抽到上水库储存电能。该过程能量转化形式为（ ）A. 电能 → 重力势能B. 电能 → 动能C. 动能 → 电能D. 内能 → 电能
答案：C解析：抽水蓄能电站储能时，电能驱动水泵将水提升至高处，转化为水的重力势能。
3. 关于风能发电，下列说法正确的是（ ）A. 风能属于二次能源B. 发电机利用电磁感应原理C. 风能发电无污染，但效率100%D. 风能发电依赖核裂变
答案：B解析：风能是一次能源，发电机通过叶片切割磁感线产生电流（电磁感应），但能量转化存在损耗（效率非100%）。
4. 某太阳能路灯将光能转化为电能供LED灯使用。若电池板接收太阳能1.5×10⁷J，供40W路灯工作10h，能量转化效率为（ ）A. 20%B. 40%C. 60%D. 80%
答案：B解析：有用功：W=Pt=40W×36000s=1.44×10⁶J；效率η=（1.44×10⁶J / 1.5×10⁷J）×100%≈40%。
5. 核电站利用核能发电，其反应类型与特点匹配的是（ ）A. 核聚变——链式反应可控B. 核裂变——放射性废料需处理C. 核聚变——铀-235为燃料D. 核裂变——仅产生热能
答案：B解析：核电站利用铀-235的核裂变（链式反应），产生放射性废料，需严格防护。核聚变尚不可控（如“人造太阳”实验）。
6. 下列措施与“提高能源利用效率”无关的是（ ）A. 推广节能灯B. 使用燃料电池C. 露天焚烧秸秆D. 开发潮汐能
答案：C解析：焚烧秸秆造成污染，降低能源利用率；燃料电池（如氢能）和潮汐能属高效清洁能源。
1. 列举家庭中使用的各种常见的能源。这些能源是自然界可以直接获得的，还是需要加工才能获得？2. 随着科技进步和社会发展，汽车可利用的能源种类不断多样化。列举几种常见的汽车能源。
3. 如图17-2-10所示，要想在此地修建一座水电站，在水电站选址时，从能源利用的角度来看，选择A址还是B址？简要说明理由。
主题学习：太阳能及其应用 1太阳是距离地球最近的恒星，它带给地球光和热，是地球最主要的能量来源。太阳能以辐射的方式把能量传输到地球表面，若利用效率达到10%，则整个地球表面上每年可利用的太阳能大约相当于当今世界能耗总量的100倍。（1）太阳被称作地球上的“能源之源”，全面影响着地球的能源和生态，列举三种人类利用太阳能的方式。
（2）古人很早就利用太阳取暖，但效果有限。今天我们可以通过一定的技术手段提高太阳能的利用效率，比如用于水果和蔬菜种植的塑料大棚。还有哪些方法可以提高太阳能的利用效率？（3）太阳表面的温度很高，为什么太阳和地球之间的广袤空间却是寒冷的？