第20章《能源与能量守恒》章复习 课件 （新教材）初中物理沪粤版九年级下册（2024）

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（新教材）初中物理沪粤版九年级下册《能源与能量守恒》章复习第二十章 能源与能量守恒能源的开发和利用能源与能量守恒开发新能源能源开发新材料核裂变：原子弹纳米材料能量的转化与能量守恒能源、环境与可持续发展能量可以在两个物体之间转移不同形式的能量可以相互转化太阳能的来源与直接利用能量守恒定律能量在转移和转化过程中的方向性1．人类利用能源的历史11. 能量的种类：机械能（势能+动能）、电能、内能、化学能、核能、太阳能。2. 能量的转移与转化（1）能量的转移：指________形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移。（2）能量的转化：能量转化的过程是一种形式的能_______为其他形式的能的过程。不同形式的能量可以在一定条件下相互转化。同种转化太阳（3）地球上能量的来源：我们生产、生活中利用的能量大都来自________能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。1．可再生能源和不可再生能源21.可再生能源和不可再生能源：化石能源（煤、石油、天然气）等不能在短期内从自然界得到补充，这类能源叫做_________能源。水能和风能等能源可以在短期内从自然界得到补充，这类能源叫做_________能源。2.一次能源和二次能源：可再生能源与不可再生能源都是可以直接从自然界获得的能源，我们称这样的能源为_______能源；必须通过消耗一次能源才能得到的能源，我们称这样的能源为________能源。不可再生可再生一次二次3. 能源的分类1．可再生能源和不可再生能源21.能量转化和转移过程是有________、不可逆的。如汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动地用来驱动汽车。在发生热传递时，________只能自发地从_____温物体转移到_____温物体，或从同一物体的____温部分转移到______温部分，都不能相反。方向性如果要使热量从_____温物体转移到______温物体，就需要消耗其他形式的能量，例如电冰箱就需要消耗电能。热量高低高低低高2.能源的利用是有条件的，我们所能利用的能源是有限的。我们是在能量的转化或转移的过程中利用能量的。但是有些能量可以利用，有些则不能。例如化石能源是当今世界的主要能源，大多数汽车、飞机、轮船等交通工具都离不开它。由于世界人口的增加和经济的不断发展，能源的消耗量持续增长。特别是近几十年来，能源消耗量的增长速度明显加快。3. 能源危机两个多世纪以来，人类能源消耗急剧增长，化石能源开发利用后不能再生，如果长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽。4. 耗用各种能源时不可避免地对环境造成影响。现代生活中化石能源的广泛使用，燃料的燃烧产生了大量的二氧化碳，加剧了地球的温室效应。方法点拨1.概念区分抓“关键词”，避免混淆学习能源相关概念（可再生/不可再生、一次/二次能源等）时，紧扣定义中的关键词判断：区分一次、二次能源看“是否直接从自然界获取”，直接获取为一次，经一次能源转化得到为二次；区分可再生、不可再生能源看“短期内能否从自然界补充”，化石能源、核能难以补充，属于不可再生，风能、水能等可快速补充，属于可再生；区分清洁能源、污染能源看“使用时对环境的污染程度”，无污染、轻污染为清洁能源，污染较重为污染能源。以下发电方式所利用的能源属于不可再生能源的是（    ） 答案 B 解析不可再生能源是越用越少，短期内不能从自然界再获取的能源，光伏发电、水力发电、风力发电都是能从自然界源源不断获取的，属于可再生能源；而核燃料是矿产资源，会越用越少，属于不可再生能源。故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。下列能源中，能归入如图所示的中间阴影部分的是（ ）A.核能B.电能C.太阳能D.天然气C 答案 C 解析A．核能无法从自然界源源不断得到，是不可再生能源，故A不符合题意；B．电能需要消耗一次能源来得到，属于二次能源，故B不符合题意；C．太阳能既是可再生能源，也是一次能源，还是新能源，故C符合题意；D．天然气属于一次能源，但无法从自然界源源不断得到，是不可再生能源，同时天然气不是新能源，故D不符合题意。故选C。我国新能源汽车发展迅猛，受到国内广大消费者的青睐。（1）如图是某电动汽车充电站的一排充电桩，这些充电桩是的，用其中一个充电桩给电动汽车充电时，电动汽车与该充电桩之间是_________（选填“串联”或“并联”）。（2）电能属于________（一次/二次）能源。（3）小宇发现充电桩的导线很粗，是为了减小导体的_______，从而使相同时间内，电流通过电缆时产生的_______更小，来保障充电安全。（4）某快充桩输出电压500V，输出电流80A，给20kW·h的电动车充电，不计损耗，充满电需_______h。并联二次电阻热量0.51. 太阳的结构 :从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气 。2. 太阳能的来源——氢核聚变:在太阳内部，氢原子核在超高温下发生______，释放出巨大的核能。聚变3. 太阳能的传递——热辐射：大部分太阳能以热和_____的形式向四周辐射开去。光4.地球上大多数能源来自于太阳能：由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用_______能。太阳5.化石能源的形成:远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和______。在石油形成过程中还放出天然气。煤（3）太阳能电池的一些应用：太阳能电池在生活、生产、航空航天、交通、通信等领域中有着重要的应用。 7.光热转换（1）集热器：集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为____能。8. 光化转换:光化转换是指把太阳能转化为______能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。（2）太阳能热电站：这种发电站先将太阳能转变成内能，然后再通过机械能装置转变成 能。 内电化学（1）优点:①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的永久性能源。 ②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。 ③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。9. 太阳能的优缺点 （2）缺点：①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。 ②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。 ③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较低。1. 核能（1）核能：质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。（2）释放核能的方式： 和 。核裂变核聚变2. 裂变：用______轰击质量比较大的铀 235原子核，使其发生裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。中子（1）裂变的能量巨大1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t 煤完全燃烧时释放的能量。（2）链式反应：用中子轰击铀原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的_______，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。中子3.裂变的应用（1）核电站：核电站利用裂变产生的核能发电，核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。核电站发电时的能量转化：（2）原子弹：链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。根据这一原理，人们制造出毁灭性武器——__________。原子弹（3）核电站和核废料处理：①核泄漏的危害：核电站一旦发生核泄漏事故，就可能产生严重的危害。科学家们制定了严格的安全措施和安全标准。 ②核废料的处理:核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的_______地带。沙漠4.聚变：如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是_______，也称为热核反应。聚变（2）氢弹：氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。5.聚变：（3）裂变与聚变的比较方法点拨1.抓核心逻辑，梳理能量转化链条太阳能光电转换：太阳能→电能（太阳能电池核心）太阳能光热转换：太阳能→内能（集热器）；太阳能→内能→机械能→电能（太阳能热电站）太阳能光化转换：太阳能→化学能（植物光合作用）核电站发电：核能→内能→机械能→电能2.对比记忆法，区分易混概念裂变vs聚变：重点记“控制与否””应用差异”（裂变可控制→核电站；聚变不可控→氢弹）、“条件不同”（裂变需中子轰击；聚变需超高温）。方法点拨1.关键词记忆法，掌握核能的核心知识点：学习核能时，提取核心关键词串联知识点：核裂变（中子轰击、可控制、核电站/原子弹）、核聚变（超高温不可控制、氢弹/太阳核心）；记忆核电站能量转化时，抓“核能→内能→机械能→电能”的转化链条，按“能量形式逐步转化”的逻辑记，避免顺序颠倒。2.表格归纳法，梳理能源的各类分类：能源分类维度多（获取方式、环境影响、开发早晚、是否可再生），单独记忆易混乱，可依托教材分类表格，按 “维度 + 概念 + 实例” 三位一体梳理，同时用 “标记法” 标注易混实例（如电能既是二次能源，也是清洁能源），对比记忆不同分类下的能源归属，做到不重不漏。全球首座第四代核电站—华能山东石岛湾高温气冷堆核电站投产。核电站利用的核能属于（ ）①可再生能源 ②不可再生能源 ③常规能源 ④新能源A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 答案: D 解析核能不能从自然界中源源不断的获取，所以为不可再生能源，且在生活中不常见的新型能源，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。“烛龙一号”是我国研发的首款碳—14核电池，它利用如图所示的核反应来释放的能量。下列说法正确的是（ ）A.该反应与氢弹爆炸的核反应类型相同B.参与该核反应的中子带正电荷C.释放的中子可以引发新的核反应D.核反应释放出巨大的能量违背能量守恒定律C 答案: C 解析A．图中用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这种反应叫做裂变，氢弹爆炸的核反应是核聚变，两者核反应类型不同，故A错误；B．质子带正电荷，参与该核反应的中子不带电，故B错误；C．图中用中子轰击较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，释放3个中子，所释放的中子又能够引起其它的原子核发生裂变，故C正确；D．能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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，在转化或转移的过程中，能量的总量不变；核反应释放出巨大的能量遵循能量守恒定律，故D错误。故选C。‌1．能量的转移与转化11. 能量的种类：机械能（势能+动能）、电能、内能、化学能、核能、太阳能。2. 能量的转移与转化（1）能量的转移：指________形式的能量在不同物体之间或同一物体的不同部分之间发生转移。（2）能量的转化：能量转化的过程是一种形式的能_______为其他形式的能的过程。不同形式的能量可以在一定条件下相互转化。同种转化太阳（3）地球上能量的来源：我们生产、生活中利用的能量大都来自________能。太阳辐射向地球传递了巨大的能量。1．能量守恒定律21.内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式______为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而能量的总量保持不变。转化转移2.对能量守恒定律的理解（1）能量守恒定律的普遍性：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。自然界中的一切变化过程，只要有能量转移或转化，都遵循能量守恒定律。（2）能量守恒定律包括“能量转化’和“能量转移’两个方面。（3）能量守恒定律的成立是无条件的：能量从一种形式_______为其他形式，一种形式的能量减少多少，其他形式的能量就会增加多少；能量从一个物体_______到另一个物体上，一个物体的能量减少多少，另一个物体的能量就增加多少。能量的_______保持不变。转化转移总量1.能量的转移与转化具有________。2.________的失败是由于违反了能量守恒定律。在能量转移和转化的过程中，输出的有用能量与输入总能量之比称为能量转化效率，通常用百分率表示。方向性永动机方法点拨1.区分能量的 “转移” 与 “转化”，抓核心特征：2.巧记能量守恒定律，把握 “三个不变”：若能量形式不变，只是在不同物体/同一物体不同部分传递，属于转移；若能量形式发生改变，从一种能变成另一种能，属于转化。1.能量不会凭空消灭，也不会凭空创生；2.转化过程中，一种能减少的量=其他能增加的量；3.转移过程中，一个物体减少的能=另一个物体增加的能。简言之：“只变形式/位置，不变总量”。2025年8月4日，我国在海南商业航天发射场使用长征十二号运载火箭，成功将卫星互联网低轨07组卫星发射升空，如图所示。火箭发射时，燃烧燃料使其加速升空，主要发生的能量转化是（ ）A.化学能→内能→机械能B.电能→光能→化学能C.电能→内能→动能D.太阳能→电能→热能 答案: A 解析燃料燃烧时，化学能转化为内能；内能再通过火箭发动机转化为火箭的机械能，从而推进火箭。所以主要发生的能量转化是化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故BCD不符合题意，A符合题意。故选A。实验小组制作了一个简易汽轮机模型如图所示。实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃，当笔尖口有蒸气喷出时，扇叶就转动起来。下列说法正确的是（ ）A.酒精燃烧时，其内能转化为化学能B.水被加热，是通过做功使水的内能增加C.水蒸气推动扇叶转动，水蒸气内能减少D.扇叶不断转动说明永动机是可以实现的 答案: C 解析A．酒精灯燃烧将化学能转化为内能，故A错误；B．水被加热，是通过热传递使水的内能增加，故B错误；C．水蒸气推动扇叶转动，水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，水蒸气的内能减少，故C正确；D．扇叶持续转动依赖酒精灯持续供能，永动机违背了能量守恒定律，故D错误。故选C。1.能源为人类社会的文明发展作出了巨大的贡献，但人类在大量开发和使用能源的同时，也给环境造成了不可忽视的污染和破坏，对人类的生存与社会的发展构成了极大的威胁。2.过量的二氧化碳、氟氯烃(又称氟利昂)等气体排放到大气中后，会集聚成一个温室气体层，使地球表面的辐射热不易向空间散发出去，导致全球的平均温度升高，形成了___________。温室效应3.温室效应带来的不良后果：（1）地球南、北极的冰盖逐渐消融，使海平面上升；（2）海平面上升，近海岸和岛国居民将面临失去家园的危险；（3）生物圈的平衡遭破坏，生物难以生存；（4）海水倒灌，良田因盐碱化而变成荒地。4.煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生大量的二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物等气体和烟尘，以及汽车尾气和各种工业废气，会造成大气污染，并导致温室效应，形成酸雨等灾害。此外，火力发电厂发电所产生的“余热”会引起热污染；泄漏的石油会污染海洋，引起生态危机。1.随着社会的不断进步，人类消耗的能源越来越多，随之而产生的二氧化碳排放量也在增加，世界公认二氧化碳排放过多是全球气温升高的主要原因。1992年通过的《联合国气候变化框架公约》，其目标是全面控制二氧化碳等温室气体排放，应对全球气候变暖给人类经济和社会带来不利影响。2.消耗能源要产生二氧化碳排放，新能源的利用和节能减排可以减少碳排放，大自然的森林也能吸收大气中的二氧化碳。当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值，不再增长时即为__________；“碳中和”是指一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。人类低碳发展的终极目标就是要实现碳_______。中和“碳达峰”3.中国积极参与应对气候变化全球治理，将实现碳达峰、碳中和作为一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。目前我国水力发电、太阳能发电和风力发电量位居世界前列，新能源开发利用引领世界。中国的新能源汽车工业也处于世界领先地位，“三北”防护林更是世界上最大的植树造林工程，这些都是我国对世界的贡献。中国承诺二氧化碳排放量将在2030年前实现“碳达峰”，努力争取2060年前实现“碳中和”，体现了我国对世界发展的责任和担当。1.为了减少能源利用对环境的污染和破坏，做到可持续发展，我们必须改进传统能源的技术，同时还要着力开发无污染的“绿色能源”。倡导低碳环保、绿色出行成为必然，目前正大力推广的电动汽车(如图)就是措施之一。2.我国十分重视能源利用过程中的环境保护，按照尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，贯彻节约资源和保护环境的基本国策，更加自觉地推动绿色发展、循环发展、低碳发展。绿水青山就是金山银山，大自然带给了我们财富的源泉，我们要推进人与自然和谐共生的现代化，要留给子孙后代蓝天、清水、绿地，让地球一直美好下去。方法点拨1.概念记忆法：2.关联理解法：对于温室效应、碳达峰、碳中和这类核心概念，结合成因+内涵+影响的逻辑链记忆，比如温室效应记“温室气体排放→热量无法散发→全球升温→一系列环境问题”，碳达峰和碳中和结合“峰值封顶”“排放抵消”的核心特征区分记忆，避免概念混淆。将能源开发、环境污染、可持续发展三者关联起来理解，明确“不合理开发使用能源→各类环境污染（温室效应、酸雨、热污染等）→提出碳达峰碳中和、开发绿色能源等可持续发展措施”的内在逻辑，形成知识体系，而非孤立记忆单个知识点。下列关于热机和环境保护的说法中正确的是A．热机的大量使用会造成环境污染B．所有的热机都是用汽油作燃料C．汽车排出的尾气都是有毒气体D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除 答案: A 解析A．热机的大量使用会排出大量废气，造成环境污染，A对；B．热机燃料油汽油和柴油，B错；C．汽车排出的尾气 大部分都是有毒气体，C错；D．热机所产生的噪声，部分可以被热机上的消声器消除，D错．在我国提出“碳达峰，碳中和”的双碳目标下，如图所示为燃煤电厂氮氧化物排放标准的变化情况。关于此图及相关背景知识的分析，说法正确的是（ ）A.燃煤电厂是利用了电动机生产电能B.氮氧化物的排放不会造成酸雨污染C.继续使用燃煤就不能实现双碳目标D.提升排放标准助推了绿色能源利用 答案: D 解析A．燃煤电厂的工作原理是：燃烧煤将水的内能增加，产生高温高压的水蒸气，水蒸气推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机发电，发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置，而电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理将电能转化为机械能的装置；B．酸雨主要是由于燃烧煤、石油等燃料，向大气中排放大量的二氧化硫和氮氧化物等酸性气体所造成的，因此，氮氧化物的排放会造成酸雨污染，故B错误；C．实现“双碳”目标主要是控制二氧化碳的排放，继续使用燃煤会排放大量二氧化碳，给实现双碳目标带来巨大挑战，但通过采用碳捕捉、碳封存等技术，可以减少二氧化碳的排放，并非绝对不能实现，故C错误；D．从图中可以看出，国家对燃煤电厂氮氧化物的排放标准越来越严格，这会增加燃煤发电的成本，从而在经济上促使能源企业更多地开发和利用太阳能、风能等污染小、碳排放少的绿色能源，助推了绿色能源的利用，故D正确。