1、第二十二章 能源与可持续发展 复习课件 知识梳理知识梳理 基础达标基础达标 技能强化技能强化 能源 与可 持续 发展 能源 人类利用能 源的历程 钻木取火 煤、石油、天然气 能源分类 电能、太阳能、核能 按是否可以从自然 界直接获取分类 一次能源 按是否可以在短期 内从自然界得到补 充分类 二次能源 可再生能源 不可再生能源 思维导图 能源 与可 持续 发展 核能 原子 质子 原子核 中子 核外电子 核能 含义 释放核能的两种方式：核裂变、核聚变 核裂变：原子弹、核电站 应用 核聚变：氢弹 思维导图 能源 与可 持续 发展 太阳 能 火炉 太阳的基本情况 核能 能源 宝库 发热发光的特点 地球
2、上大部分能量的来源 煤、石油、天然气的形成和太阳能的关系 太阳能 的利用 间接利用 直接利用 光热转换 光电转换 光电转换 思维导图 能源 与可 持续 发展 能源 与可 持续 发展 能量转化和转移的方向性 能量消耗对环境的影响：空气污染、废弃物、有害辐 射、水土流失等。 未来理想能源的四个条件：足够丰富，足够便宜，技 术成熟，安全、清洁。 思维导图 两种新能源 具体呈现 1、定义：原子核内的质子和中子依靠强大的核力紧密的结合在一 起，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结 合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。 2、获得核能的两种方式 a裂变：用中子轰击质量比较大的铀235（质
3、量数为235的铀）原子 核，铀核会分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大 的能量，这种现象叫作裂变。 b聚变：较轻的原子核在超高温下结合成新的较重的原子核，也会 释放出巨大的能量，这种现象叫做聚变。 知识梳理 1、太阳能的来源：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变， 释放出巨大的能量。 2、太阳能的特点 a.优点：丰富；供应时间长，几乎取之不尽、用之不竭；分布广 泛，获取方便，既无需挖掘开采，也无需运输；安全、清洁，开 发利用太阳能不会给环境带来污染。 b.缺点：太阳能太分散，收集和转换太阳能的系统过于庞大，因 而造价过高；由于地球自转、季节等原因，太阳能辐射到某个地 方的功率变化很
4、大，不稳定，给人们正常利用太阳能带来困难； 太阳能的转换效率很低。 知识梳理 分类依据 类型 实例 是否可以直接从自然界获得 一次能源 化学能源、水能、风能、 太阳能、地热能、核能、 生物质能等 二次能源 电能、汽油、煤油 能否短期内从自然界得到补充 可再生能源 水能、风能、太阳能、生 物质能、地热能等 不可再生能源 化石能源、核能 开发早晚及使用情况 常规能源 化石能源 新能源 太阳能、核能、地热能 是否对环境造成污染 清洁能源 太阳能、风能、水能 非清洁能源 煤、石油 一：能源及能源的分类 能源是人类社会赖以生存的物质基础，一直是人们关注的焦点。按照不同的分类 标准，能源不同的分类方法。目
5、前，人类使用的能源大部分是不可再生的化石能 源，而且造成了严重的环境污染。随着煤、石油、天然气等资源的日益减少，开 发新能源、保护人类的生存环境问题日益突出。 考点突破 例1 A风电厂 B水电站 C热电厂 D光伏电站 2019.盐城中考下列利用不可再生能源发电的是（ ） C 对接中考 二、核能的利用 核能的开发和利用有两种方式：一种是利用核裂变释放的能量；另一种是利用 核聚变释放的能量。原子弹是对核裂变不加控制，在极短的时间内释放出巨大能量 的武器；而人工控制链式反应的速度，和平利用核能的是核电站。氢弹是利用核聚 变的原理制成的。核电站的核心是核反应堆，它以铀为核燃料，反应堆中放出的核 能转化
6、为高温蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能。核能发电具有消耗燃料 少、废渣少、无污染、成本低的特点，特别适合缺少煤、石油和水力资源的地区。 但利用核能发电时，需防止放射性物质的泄漏，避免放射性污染，确保安全。 考点突破 例2 2020.泸州中考下列关于核能的说法中，正确的是（ ） A核能和煤、石油一样都是常规能源，而不是新能源 B核能和太阳能、风能、水能一样都是可再生能源 C原子核发生裂变和聚变都会释放巨大的能量，这就是核能 D氢弹爆炸是核裂变的结果 C 对接中考 三：太阳能的利用 太阳能来自于太阳内部进行的热核反应（氢核聚变）。太阳能的特点是取 之不尽、用之不竭、清洁无污染。太阳能既属于一
7、次能源，又属于可再生能源 和新能源。太阳是人类能源的宝库，人类利用的能源中除地热能、潮汐能和核 能外，大部分能源如水能、风能、生物质能、化石能源等都来自太阳能。太阳 能转化为其他形式能量的方式有三种：光热转换、光电转换和光化转换。 考点突破 例3 2019.随州中考课本中的插图“太阳能凉帽，电池板把太阳 能转化为扇叶的动能”，如图22-Z-1所示，引发了小聪的一些 联想，他的下列表述中错误的是（ ） A太阳能实质上是太阳内部核反应释放出的能量 B太阳能为“二次能源”，也是不可再生能源 C太阳光中的可见光是电磁波 D太阳光可以在真空中传播 B 对接中考 四：关于能源利用中的综合计算 在能源利用的
8、综合计算题中，常以各种能量的转化和利用等装置为 命题素材，考查与热学、电学、力学等知识相结合的综合应用，以体会 节约能源的社会意义与经济价值，培养节约能源的意识。计算过程中要 熟练应用规律和公式，涉及的公式主要有：热学：Q=cmt、Q=qm； 力学：W=Pt、W=Fs、P=Fv；电学：W=UIt、Q=I 2Rt、P=UI；能量利用效 率的公式：=Q有/Q总、=W有/W总等。 考点突破 例4 2020.淮安中考太阳能被称为二十一世纪的新能源。太阳能 汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能，再利用电 动机来驱动的一种新型汽车。如图22-Z-2所示是一辆太阳能实验 车。车上太阳能电池板的有效
9、面积为S=8m2。在晴朗的天气里， 太阳光垂直照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P=1kW， 电池板产生的电压U=120V，对车上的电动机提供I=10A的电流。 请解答： 对接中考 （1）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是多少？ （2）若此车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%， 汽车在水平路面上匀速行驶时，牵引力为120N，则汽车行驶的 速度是多大？ 对接中考 解析：（1）太阳能电池板接收到的功率：P太阳=P0S=1kW/m28m2=8kW， 电池板输出的电功率：P电=UI=120V10A=1200W=1.2KW， 太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率：=W电/W太阳=P电/P
10、太阳=1.2kW/8kW=0.15=15%。 （2）汽车在水平路面上匀速行驶时的机械功率：P机械=P电=75%1200W=900W， 由P机械=Fv得，汽车行驶的速度：v=P机械/F=900W/120N=7.5m/s。 对接中考 培优点一：太阳能 太阳能作为新型清洁能源已被广泛应用，各种太阳能设备的 物理性能、能量转化及其相关的物理知识应用成为中考的考查热 点，涉及知识综合性强，有光学、力学、热学、电学等多个知识 点，常见题型有知识应用题、实验设计题、材料阅读题、压轴计 算题等，目的是考查同学们的运算能力、知识应用能力、科学探 究和实践创新的能力等。 能力强化 典例1（中考压轴题）科技人员设计
11、出了一种可移动式太阳能水 上漂浮房（如图22-Z-3甲所示），它具有冬暖夏凉的优点。漂浮 房表面安装有太阳能电池板，电池板接收太阳能的功率为 1.610 4W，该漂浮房三角形建筑的主体结构是中空的，三角形 建筑外围（即除去该面空洞）的面积为1.010 3m2，空气密度是 1.2kg/m 3，已知空气动能与空气质量成正比，1kg空气在不同的 速度（V）时的动能（E）如下表所示。 典例解析 （1）漂浮房冬暖夏凉，利用了水的_比较大的特性。 （2）由表格数据可知，每千克空气动能与速度的关系的表达式 为E=_。 （3）漂浮房在平静的水面上沿直线运动，运动过程中受到的阻 力不变。水平方向的牵引力F随运动
12、时间t的变化关系如图乙所示， 在t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动。则在整个 运动过程中，漂浮房将太阳能转化为机械能的效率为多少？ （4）若风正好垂直于三角形表面吹入，当风速为8m/s时，每秒 吹向三角形建筑的空气质量为多少千克？ （5）若风正好垂直于三角形表面吹入，当风速为20m/s时，漂 浮房在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能 相当？（煤的热值为3.210 7J/kg） 解析（1）漂浮房冬暖夏凉，利用了水的比热容较大的特性。由t =Q/cm可知，质量和初 温都相同的不同物质，吸收（或放出）相同的热量，由于水的比热容较大，温度变化小。 （2）由表中数据可
13、得：每千克空气动能E= 1 2v 2。 （3）由图乙可以看出t=50s后，漂浮房以2.5m/s的速度做匀速直线运动，牵引力与阻力大 小相等，F=f，故受到的阻力大小为800N，太阳能转化为机械能的效率： =P有用/P总=Fv/P总=（800N2.5m/s）/（1.6104W）=0.125=12.5%。 （4）当风速为8m/s时，每秒吹向三角形建筑的空气体积： V=Svt=1.0103m28m/s1s=8103m3； 由=m/V得m=V， 所以空气的质量为m=V=1.2kg/m38103m3=9.6103kg。 （5）由E= 1 2v 2可知，当风速为20m/s时，E 0=1/2（20m/s）
14、2=200J/kg， V1=Sv1t1=1.0103m220m/s1s=2104m3， 1h内获得的风能： E1=V1E0t2=2104m31.2kg/m3200J/kg3600s=1.7281010J， 由题知，Q放=E1=1.03681010J， 则需要完全燃烧煤的质量：m=Q放/q=（1.7281010J）/（3.2107J/kg）=540kg。 培优点二：核能 核能是一种新型能源，在初中阶段未作深入研究，中考 物理试题中常以拓展阅读题出现，解答此类题的有效方法是 带着问题去阅读文章。阅读科技文章，找出其中的有用信息 并结合所学的物理知识来解决相关问题，是近年来较为常见 的中考试题，它考
15、查阅读能力、信息处理能力和物理知识的 应用能力，也能提高自主学习能力。 能力强化 典例2（拓展材料题）在常规化石能源非常紧缺的今天，核能 受到高度重视，如今美国电力的21%来自核电。核电站的大 体组成如图22-Z-4所示，核材料在原子反应堆中发生核反应产 生大量的内能，冷却剂将这些内能 带到热交换器将水变成水蒸气， 水蒸气推动蒸汽轮机带动发电机 发电，最终实现核能到电能的转化。 典例解析 （1）核电站是利用_能发电的，从能源的分类来看，核 能属于_（选填“一次能源”或“二次能源”）。 （2）发电机发电时是让线圈在_中旋转而产生电流，这 种现象在物理学中称为_现象。 （3）核电站所需的核能是利用原子核_（选填“裂变” 或“聚变”）释放的能量。该反应过程是_（选填“可 请在下面的空格中填上适当的内容： 控”或“不可控”）的。 核 一次能源 磁场 电磁感应 裂变 可控 （5）核电站的核废料具有_性，对环境会造成相当大的 （4）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每 年需要610 6t的煤炭。则6106t的煤炭完全燃烧放出的热量 是_J。（煤炭的热值为310 7J/kg） 危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带，同时如何 在开发新能源时保护环境，是人类面临的一大课题。 1.810 17 放射
