初中物理第4节 能源与可持续发展学案

这是一份初中物理第4节 能源与可持续发展学案，共4页。学案主要包含了学习目标，要点梳理，典型例题，思路点拨，总结升华等内容，欢迎下载使用。

【要点梳理】
要点一、能源
凡是能够提供能量的物质资源，都可以叫做能源。
要点诠释：
1、人类利用能源的历程：
（1）钻木取火是人类从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪为主要能源的时代的到来。
（2）蒸汽机的发明使人类以机械动力代替人力和畜力，人类的主要能源从柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化，利用化石燃料的各种新型热机的问世，使化石能源成为当今世界的主要能源。
（3）物理学家发明了可以控制核能释放的装置---反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。
2、一次能源和二次能源
像化石能源一样，风能、太阳能、地热能以及核能，是可以直接从自然界获得的，这些可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。我们使用的电能，无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到，所以称电能为二次能源。
我们今天使用的煤、石油、天然气是千百年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
常见的化石能源有：煤、石油、天然气。
常见的一次能源有：煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能等。
常见的二次能源有：电能。

要点二、核能
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或者重新组合是极困难的。但是，一旦质量较大的原子核分裂或者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。核能是新能源，它有两种主要形式：核裂变能和核聚变能。
要点诠释：
1、核裂变：快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。
2、核聚变：除了裂变外，如果将质量很小的原子核，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，会释放出更大的核能，这就是聚变，有时聚变也称为热核反应。
3、核能的利用：我国是核能资源丰富的国家，现已具备了建造核电站的物质和技术基础，现已在浙江和广东建设了核电站，分别是浙江秦山核电站、广东大亚湾核电站。核电站的建立给人类解决能源危机带来了希望，在不可再生资源日趋珍贵之时，适度发展核电是人类的一种选择，全世界已经建成几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。
要点三、太阳能
1、太阳能是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，太阳能是人类能源的宝库，如化石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。
2、太阳能的利用
（1）间接利用太阳能：化石能源（光能----化学能）
生物质能（光能----化学能）
（2）直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式集热器）（光能----内能）
太阳能电池：（光能----电能）一般应用在航空、航天、通讯、计算器、手表等方面。
（3）太阳能来源丰富，不需要运输，无污染，但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大，给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。
要点四、能源与可持续发展
1、能量的转化、能量的转移，都是有方向性的。
我们是在能量的转化和转移中利用能量的，因此，不是什么能量都可以利用，能量的利用是有条件的，也是有代价的，所以我们应节约能源。
2、能源的消耗给环境带来了负面影响：燃料燃烧时产生的有害气体、大量的粉末污染了环境，危害人体健康，影响植物正常生长，还会使水土流失，土地沙漠化，加剧温室效应，核能的使用也可造成辐射污染。

3、能源与可持续发展
（1）不可再生能源和可再生能源
化石能源、核能会越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们属于不可再生能源。而水的动能、风能、太阳能、生物能，可以在自然界里源源不断地得到，所以它们属于可再生能源。
人类生活中，还广泛利用食物等生命物质中存储的化学能，这类生命物质提供的能量称为生物质能。
常见的不可再生能源有：煤、石油、天然气、核能等。
常见的可再生能源有：风能、水能、太阳能、生物质能等。
（2）21世纪能源消耗增长速度明显加快，世界化石能源的使用年限存在严重危机，人们期待未来的理想能源的开发。未来的理想能源必须满足以下条件：必须足够便宜，可以保证多数人用得起；相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
【典型例题】
类型一、能源
1、下列能源：太阳能、风能、煤气、汽油，那些是属于一次能源的是 。
【思路点拨】直接从自然界得到的能源叫一次能源；通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。
【答案】太阳能；风能
【解析】太阳能、风能是直接从自然界获得的，故是一次能源；煤气、汽油是天然气和石油加工而来的，故是二次能源。
【总结升华】此题考查的是一次能源和二次能源的辨别，是基础题。
类型二、核能
2、随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关核能的理解，正确的是（ ）
A．核能是可再生的清洁能源
B．太阳能是由氢原子裂变放出的能量
C．能源开发就是要利用核能
D．核能是原子核发生变化时放出的能量
【答案】D
【解析】A、核能源于核矿石内的能量，核矿石属于矿产资源，而矿产资源属于非可再生资源，所以它是不可再生能源，该选项错误；
B、太阳能是在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出的巨大核能，该选项错误；
C、能源的开发是开发利用新能源如风能、太阳能等无污染的清洁能源，该选项错误；
D、核能是原子核聚变或裂变产生的能量，该选项正确。
【总结升华】能源危机是石油、电力或其他自然资源的短缺，是全球性问题，开发利用新能源是解决问题的根本途径。
举一反三：
【变式】原子弹与核电站的根本区别是（ ）
Ａ、原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
Ｂ、原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
Ｃ、原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速率
Ｄ、原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速率
【答案】C
类型三、太阳能
3、下列关于太阳能的说法中，错误的是（ ）
A．太阳能十分巨大，供应时间长久
B．太阳能安全、清洁，不会造成环境污染
C．太阳能分布广阔，处处可以利用
D．太阳能到达地面的功率稳定，不会受气候和季节的影响
【答案】D
【解析】A、正确，太阳能十分巨大，供应时间长久，取之不尽用之不竭；
B、正确，太阳能安全、清洁，不会造成环境污染；
C、正确，太阳能分布广阔，获取方便；
D、错误，太阳能到达地面的功率不稳定，它随气候和季节的变化而变化。
【总结升华】本题主要考查对太阳能优点的掌握和理解，太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，它取之不尽用之不竭，是一种新型的能源，越来越被广泛利用。它的优点很多，比如：太阳能分布广阔，获取方便；清洁不会造成环境污染。
举一反三：
【变式】太阳之所以被人们称为核能火炉，是由于太阳内部的_____元素在_________条件下发生___________从而释放出巨大的能量。
【答案】氢 超高温 聚变
类型四、能源与可持续发展
4、（2014•阜新中考）自然界中有些能源一旦被消耗就很难再生，因此我们要节约能源。在下列能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A．风能 B．水能 C．太阳能 D．石油
【答案】D
【解析】自然界中不可能短期得到补充的能源有：煤、石油、天然气、核能等，由此可知选项D中的能源是不可再生能源；而ABC选项中的风能、水能和太阳能都是可再生资源，不符合题意。
【总结升华】此题主要考查的是可再生能源和不可再生能源的区别，要注意从其定义来分析。
举一反三：
【变式】能源问题是现代社会发展的三大基本要素之一，能源家族中有：
1、柴薪 2、煤炭 3、石油 4、水能 5、风能 6、太阳能 7、地热能等，在大量耗用各种能源时，会造成空气污染的有___________；会造成水土流失和沙漠化的有___________（填序号）
【答案】1、2、3 1
5、下列有关能量转化或转移的说法中正确的是（ ）
A．电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能
B．古人钻木取火是通过做功将机械能转化为内能
C．内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能
D．冷天搓手感到手掌发热，这是通过热传递的方式将机械能转移为内能
【思路点拨】注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。
【答案】B
【解析】A、电动机工作时，消耗了电能，得到了机械能，是通过做功将电能转化为机械能，故A说法错误；
B、人钻木取火是消耗了机械能，得到了内能，是通过做功的方式将机械能转化为内能的，故B说法正确；
C、内燃机工作时是将燃料燃烧释放出的内能通过燃气膨胀对外做功，转化成机械能，故C说法错误；
D、冷天搓手感到手掌发热，是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能，故D说法错误。
【总结升华】在自然界中，能量转化的现象很多，并且能量的转化也是有规律可循的，例如用电器都是将电能转化成了其它形式的能。在日常的学习中我们要注意总结归纳。
6、“能源危机”是当今世界共同面临的问题，以下解决危机问题措施切实可行的是（ ）
A．人人都要节约用水、用电，不浪费能源和人为毁坏物品
B．关闭全部现有的火力发电站
C．停止使用石油、煤炭资源，而改用核能和太阳能
D．各地都要大力兴建水力和风力发电站
【答案】A
【解析】A、节约用水、用电，不浪费能源和人为毁坏物品是可行的，可以缓解能源危机，符合题意；
B、关闭全部现有的火力发电站虽然可以节省能源，但会影响人们的正常生活不可行，不符合题意；
C、停止使用石油、煤炭资源，虽然可以节省能源，但很多地方没有条件改用核能和太阳能，不可行，不符合题意；
D、很多地区没有条件大力兴建水力和风力发电站，不符合题意。
【总结升华】“能源危机”是当今世界共同面临的问题，我们要合理节约利用能源，这也是近几年中考的热点。
举一反三：
【变式】（2015•广东模拟）第41届世博会已于2010年10月31日在上海闭幕。为了延续“城市，让生活更美好”的世博会主题精神。某校同学提出下列环保建议，其中你认为可行的是（ ）
①开发新能源，减少化石燃料的燃烧
②提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑科袋
③开发生产无汞电池
④提倡使用手帕，减少餐巾纸的使用
⑤分类回收垃圾
A．①③⑤ B．①③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④⑤
【答案】B