苏科版九年级物理第18章《能源与可持续发展》课件.ppt

第一节 能源,凡能够提供能量的资源。,能源是人类社会发展进步的物质基础。能源、信息、材料一起构成了现代文明的三大支柱。每一种新能源的开发利用和能源利用方式的变革都极大地促进下生产力的发展，并引发社会变革，使人类文明前进一大步。,【能源定义】,距今约四五十万年前。,一、人类利用能源的历程,【利用简史】,钻木取火（柴薪为主要能源）,18世纪蒸汽机发明后广泛应用。,【利用简史】,蒸汽机的发明（化石能源为主）,19世纪发电机发明后开始普及。,【利用简史】,20世纪40年代拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。,二、二十一世纪的能源趋势,【利用简史】,【一次能源】从自然界可以直接获取的能源。,例：所有化石燃料、太阳能、风能、水能、核能、地热能、潮汐能等。,例：电能、煤气等。,【二次能源】从自然界不能直接获取，需要消耗 一次能源才能获得的能源。,【可再生能源】从自然界可以持续获取的能源。,【不可再生能源】从自然界不能持续获取的能源。,例：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能。,例：所有化石燃料、核燃料。,按能源的来源分,按一次能源的持续性分,【能源类型】,【常规能源】已经大规模生产和使用的能源。,例：水能、煤炭、石油、天然气,【新 能 源】没有大规模生产和使用的能源。,例：太阳能、风能、地热能、氢能,【清 洁 能 源】对环境污染很小的能源,例：太阳能、水能、风能、核能、地热能,【非清洁能源】对环境污染很大的能源,例：所有化石燃料,按能源的使用规模分,按能源的使用后果分,【能源类型】,【解决途径】,开发新能源。,提高能源的利用率。,常规能源储量有限，开 发不合理，浪费严重。,人类社会发展对能源的 需求日益增加。,【现状成因】,我国能源供需紧张，制约社会发展。,优先开发利用核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能这六种新能源。,一、能源利用与社会发展,【能源现状】,第二节 核能,1919年，英国卢瑟福用粒子轰击氮时发现质子。,1932年，查德威克发现中子。,1934年，意大利物理学家费米用中子轰击原子核，发现原子 核分裂产生能量很强。因此获38年诺贝尔物理奖。,1905年，著名物理学家爱因斯坦发表了划时代的论文论运 动物体的电动力学，提出了狭义相对论和著名的 核动力公式=mc，为核能利用奠定了理论基础。,【发现历程】,【重核裂变】,1939年，费米进一步提出链式反应的概念。,核能释放方式,二、核能,【开发应用】,即一个重核可裂变为两个中等质量的核，从而获得原子能。,核裂变,可控的：,不可控的：,核能发电,原子弹,1945年7月16日第一颗原子弹试爆成功。,【核武器研究】,【应用方向】,1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；,“小男孩”原子弹爆炸地点在广岛市中心偏西北处，爆炸威力相当于.8万吨炸药，顷刻间产生了30万度的高温，正处于爆炸中心的外科医院所有的人和设施转瞬就化为灰烬，距爆心半径一千米范围内的花岗岩都融化了，时速高达五六十千米的强烈冲击波将距爆心半径三千米范围内的所有建筑物，几乎全部摧毁！,【核武器研究】,【应用方向】,8月9日，钚弹胖子投在长崎。,在爆心附近，没有留下任何人或物的痕迹，只是在地面上隐约残留着如同人体外形的阴影，广岛全城遍地焦土死尸枕籍相连。市中心约12平方千米方圆几乎被夷为平地，全市76,328幢建筑物中，44.8万幢全部被毁，22117幢半毁，房屋损失达70，日本官方统计当场死亡和失踪人数达78,150人，伤51,408人。加上后来因辐射、烧伤而死亡的人数总计246,726人。,【核武器研究】,【应用方向】,1954年，苏联建成第一座小型原子能电站。,【核电站建设】,1942年费米在芝加哥研制核反应堆。,1956年，英国建成第一座小型原子能电站。,1957年，美国建成第一座小型原子能电站。,【应用方向】,1991年,中国建成第一座自主研制的核电站。,秦山核电站,田湾核电站,三门核电站,大亚湾核电站,【应用方向】,【核电站建设】,对比火力发电站,消耗的“燃料”少,结构相似，燃料不同,对环境污染小,长远看，成本低,核能的优点与缺点,【辨析】,【优点】,【应用方向】,核废料,核废料具有放射性污染，因而建设使用核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以保证核电站的安全运行。,二、核能,【缺点】,【应用方向】,核意外,1986年切尔诺贝利核能电厂，因为运转人员违法进行极危险的实验，导致爆炸。造成乌克兰、白俄罗斯、苏俄地区，至少有九百万人受到辐射线影响，至今尚有数百万人生活于污染区内。白俄罗斯婴儿出生率下降50%。苏俄地区儿童淋巴癌上升28.5%。,【缺点】,【应用方向】,想一想怎样做可以使释放出来的能量更大？,核聚变：,氢弹,核军备竞赛 盟国冷战开始,1945年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹。,1949年8月，苏联成功地进行了核实验。,1952年10月3日，英国研制成功原子弹。,1960年2月13日，法国研制成功核弹。,1964年10月16日，中国试爆成功原子弹。,如何有效地控制核能，安全和平利用核能呢？,1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹。,1953年8月，苏联研制氢弹成功。,1967年6月17日，中国试爆成功氢弹。,原子弹核裂变，氢弹核聚变,二、核能,【核武器研究】,【应用方向】,【思考】,第三节 太阳能,【结构特点】,太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上，在那里就进行着大规模的核聚变反应。太阳辐射出的光和热正是由聚变反应释放的核能转化而来的。,三、太阳能,【产生本质】,三、太阳能,【能源之母】,太阳能十分巨大，供应时间长。,太阳能分布广阔，获取方便。,太阳能安全清洁，取之不尽，用之不竭。,利用太阳能不征收任何“税”，经济划算。,三、太阳能,【利用优势】,【开发难度】,光热转换,A、如何提高太阳能直接转化内能的效率？,太阳能热水器,太阳灶,三、太阳能,【利用途径】,【思考】,B、能进一步开发利用这一内能吗？,【结构组件】,聚光装置 集热装置蓄热装置 汽轮发电装置,光热转换,三、太阳能,【利用途径】,【工作原理】,太阳能,光热转换,三、太阳能,【利用途径】,思考：太阳能能否直接转化为电能呢？,光电转换,太阳能电池及原理,1887年，赫兹（M.Hertz）首次发现的光照能使半导体材料的不同部位之间产生电压。这种现象后来被称为“光伏效应”。,光电转换实现了太阳能直接向电能的转化，再通过蓄电池以化学能的方式储存。,三、太阳能,【利用途径】,【总结】,1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，现在广泛应用于微波通讯基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、空间站提供电力。,光电转换,三、太阳能,【利用途径】,光化转换,光合作用是绿色植物利用叶绿素在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。,光化转换实现了太阳能直接向化学能的转化。,三、太阳能,【利用途径】,【总结】,四、其他新能源,植物及其加工产品贮存的能量。,【生物质能】,理想的可再生能源,可再生性,低污染性,广泛的分布性,传统方法是直接燃烧,合理有效转换是发酵制沼气,四、其他新能源,【生物质能】,【总结】,【利用】,生物质能的优越性。,潮汐发电是利用每天涨潮压退潮造成的水位差，涨潮时将海水储存起来，退潮后再将海水放出，带动发电机发电。,四、其他新能源,【潮汐能】,