1、第二十章 能源、材料与社会第一节 能量的转化与守恒拉长的橡皮筋山巅的危石运动的足球西藏羊八井地热池燃烧的木材美味的蛋糕我们的生活中都接触过哪些能量？化学能是由于化学反应而产生的能量。木材的燃烧是一种化学反应，燃烧时产生的光和热就来源于木材里储存的化学能；食物也具有化学能，人们的生活、工作所消耗的能量就来源于食物里储存的化学能。多种形式的能量核能是由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量。我国第一颗原子弹爆炸我国第一颗氢弹爆炸能量的转移与转化【体验】能量的转移与转化活动1:双手用力相互摩擦,感受手的温度变化;活动2:用打气筒打气,感受外壁的温度变化;活动3:荡秋千时,秋千从高处下降,观察
2、秋千的摆动情况;活动4:用冰块给发烧的病人降温;活动5:挥动的球拍把球击飞。(1)活动1中双手摩擦后会发热,是将能转化为能。(2)活动2中活塞压缩气体,且与筒壁摩擦,将能转化为能。(3)活动3中秋千从高处下降到最低处再升高的过程中,能量的转化是_。(4)活动4中人的转移为冰块的。(5)活动5中球拍的转移为球的。答案：(1)机械内(2)机械内 (3)重力势能转化为动能再转化为重力势能(4)内能内能(5)动能动能 太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。能量守恒定律结合体验,回答下列问题。1.如图,分析小球
3、在摆动过程中能量的转化(1)小球上升时,转化为 。(2)小球下降时,转化为。动能重力势能动能重力势能(3)小球为什么最终会停下来?提示:小球在摆动的过程中,除了势能和动能不断地相互转化之外,在运动过程中还要产生热,所以造成机械能不断减小,因此小球最终会停下来。如果将内能一并算进去,总的能量还是守恒的。参考答案:小球在摆动的过程中,还要产生热,造成机械能不断减小,因此小球最终会停下来。能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而能的总量保持不变。【拓展延伸】(1)能量守恒定律是普遍适用的规律。大到天体、小到原子核,无论是物理学的问题,还是化学、生物
4、学、地理学、天文学的问题,所有能量的转化的过程,都服从能量守恒定律。(2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。如:植物的生长不是孤立的,要进行光合作用才能生长,光能够转化为化学能反映了这种联系。可见,自然界的各种现象都是相互联系的。(3)能量的转化和守恒是自然科学的核心内容之一,它从更深的层次上反映了物质运动和相互作用的本质。能量转移与转化的方向性1、当一块炽热的铁块投入水中时,能量如何转移？铁块的内能水的内能(温度相同)铁块能自发地从同温度的水中吸收热量，使自己变得炽热吗？分析:2、当杂技演员沿竹竿下滑时，能量又是如何转化的？演员的重力势能手和竹竿的内能手和竹竿的内能，能使演员上升吗？分析
5、以上事例你能得出结论吗？我国有句俗语：“既要马儿跑，又要马儿不吃草。”你认为这可能吗？为什么？这个“永动机”能旋转不息吗？永动机的设计图一、多种形式的能量二、能量的转移与转化三、能量守恒定律四、能量转移与转化的方向性第二十章 能源、材料与社会第二节 能源的开发和利用万向思维精品图书万向思维精品图书我们已经认识了各种形式的能，在日常生活中做饭、照明、取暖等需要能量。在工厂里机器的运转、在公路上汽车等交通工具的动力的产生等都需要能量。人类自身生命的运动、生长也需要能量人类生活的一切活动都离不开能量，没有能量，人类将无法生存！万向思维精品图书万向思维精品图书人类利用能源的历程万向思维精品图书万向思维
6、精品图书1能直接从自然界获取的能源称为一次能源。煤石油风能地热能水能万向思维精品图书万向思维精品图书2由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源。汽油、柴油风力发电水力发电太阳能发电地热发电万向思维精品图书万向思维精品图书能源分类化石能源核能太阳能地热能水能风能天然气石油煤电能柴油汽油可再生能源不可再生能源万向思维精品图书万向思维精品图书 人类社会的发展进步离不开能源的使用，每一次能源革命都给人类社会带来了重大的变革。煤、石油、天然气等化石能源的利用，使人类获得大量的内能，给人类文明带来进步，但同时给人类带来环境污染，造成危害。如这些燃料在燃烧过程中产生了大量的有害气体，造成了大气污染，不但直接
7、有害人体健康，而且会影响动植物的正常生长。能源与环境万向思维精品图书万向思维精品图书漂浮着的石油雾霾笼罩下的首都万向思维精品图书万向思维精品图书直接利用太阳能的方式主要有两种。用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。（1）光热转化1.太阳能开发新能源万向思维精品图书万向思维精品图书热水冷水水箱集热器太阳光集热器的原理万向思维精品图书万向思维精品图书 太阳能电池可以将太阳能转变为电能；在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。（2）光电转化万向思维精品图书万向思维精品图书2.核能：在原子核发生变化时放出的能量。获得核能的两条途径是：（1）重核的裂变（2）轻核的
8、聚变万向思维精品图书万向思维精品图书用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。发生裂变的条件将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？链式反应（1）重核的裂变万向思维精品图书万向思维精品图书核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。目前，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。核电站利用核能发电万向思维精品图书万向思维精品图书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。在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武
9、器原子弹爆炸了。万向思维精品图书万向思维精品图书将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。氘氚氦核中子氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。能量聚变（2）轻核的聚变万向思维精品图书万向思维精品图书其他新能源的开发与利用风能潮汐能地热能万向思维精品图书万向思维精品图书1能源与社会 可再生能源和不可再生能源2能源与环境 3开发新能源 太阳能、核能、地热能、潮汐能、风能第二十章 能源、材料与社会第三节 材料的开发和利用我们周围大大小小的物品都是由各种材料制成的。人类社会的发展与人们对材料的认识、开发和利用密切相关，人类发展过程中先后经历了石器时代、青铜
10、时代和钢铁材料时代。材料与社会材料的导电性根据材料的导电性能，材料可分为导体、半导体及绝缘体三大类。容易导电的材料是导体；不容易导电的材料是绝缘体。半导体可以制成二极管、三极管等半导体元件和集成电路。半导体二极管有单向导电性，半导体三极管可以用来放大电信号。【实验探究1】导体和绝缘体活动:准备电池、开关、导线、铁钉、铜丝、橡皮、小灯泡等,连接成如图所示的电路。活动:如图所示,闭合开关,将夹子接触,观察到小灯泡发光。然后断开开关,在A、B两点间分别接入铁钉、铜丝、橡皮,观察小灯泡发光情况。(1)在A、B间接入铁钉,闭合开关小灯泡,铁钉电。(2)在A、B间接入铜丝,闭合开关小灯泡,铜丝电。(3)在
11、A、B间接入橡皮,闭合开关小灯泡,橡皮电。提示:(1)发光导(2)发光导(3)不发光不导【实验探究2】二极管的单向导电性活动:准备电池、开关、导线、二极管、小灯泡,连接成如图所示的电路。活动:如图甲所示,闭合开关观察到小灯泡发光。然后断开开关,在A、B两点间接入二极管观察小灯泡发光情况。(1)在A、B间接入二极管,二极管的C端接电源负极,闭合开关小灯泡(选填“发光”或“不发光”)。(2)在A、B间接入二极管,二极管的D端接电源负极,闭合开关小灯泡(选填“发光”或“不发光”)。答案:(1)发光(2)不发光开发新材料其中有一种性能较好的材料叫超导材料。为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在不断
12、地研究性能更好、更容易制造的材料。1911年，昂内斯在研究汞电阻随温度的变化时，观察到在测试温度降低到4.2K时，汞的电阻突然降低到测量不到的微小值。从而发现超导现象。一、超导材料O4.2温度T/K电阻R/汞电阻随温度变化的图线超 导 体1.超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体。2.转变温度TC：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度。3.超导体的两个基本特性：零电阻性、抗磁性超导材料出现以后，人们首先想到的是利用超导体的零电阻性实现远距离大功率输电。很细的超导丝就可以输送强大的电流1.纳米是一个长度单位：1 nm=10-9 m2.1nm小到什么程度？(10个分子紧密排布的长度，大 约是一根头发丝的1%)3.纳米材料除了其基本单元空间尺度小外，在力、热、声、光、电、磁等方面还表现出许多特殊的性能。二、纳米材料纳米颗粒材料碳纳米管纳米超晶格想象中的纳米“机器人”计算机芯片中的纳米导线材料与社会材料的导电性开发新材料
