第二十章 能源、材料与社会(全章课件)度沪科版物理九年级全一册

（机械能→内能） （内能→机械能） （机械能→电能） （电能→机械能） （电能→内能 光能） （化学能→内能） （光能→化学能） （原子核能→内能→电能） （机械能→内能） （电能→化学能） （化学能→内能） （机械能→电能→内能 光能）
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3.能源问题是现代社会发展的三大要素之一,在能源家 族中:⑴柴薪、⑵煤炭、⑶石油、⑷天然气、⑸水能、 ⑹风能、⑺太阳能、⑻地热能等,在大量消耗各种能源 时,会造成空气污染的有__⑴___⑵___⑶___⑷___;会造成水 土流失和沙漠化的是__⑴___(填序号)。
阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持50亿
年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不
尽，用之不竭的永久性能源。
太阳能供应时间长久。
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我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？（只要太阳 能照到的地方，就有太阳能，不用专门去寻找；只 要用东西接收就行了，不需要发掘开采）
太阳能散布广阔，获取方便。
潮汐电站工作原理
涨潮时
退潮时
课程讲授 核能
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秦山核电站
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实物图
材料
塑料 铜 铁
竹条
灯的亮暗
结 论
不亮
亮 亮
不亮
铅笔芯（石 亮 墨）
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根据材料的导电性能：材料可分为
1.导体：容易导电的材料 2.绝缘体：不容易导电的材料 3.半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间
的材料
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4.汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地 面、空气的___内___能，这些能量不能自动地用来 再次开动汽车，这说明能量的转化、转移具有 _____方__向__性_____。
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5.超导材料是一种 电阻 为零的材料。 超导体的电阻变为零时的温度，叫作这种物质的 超导转_变__ 温度或 超导_ 临_界_ 温度，用 TC __ 表示。
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1.下列做法属于能量转化的是（ B ） A.人烤火取暖 B.划火柴点火 C.用热水袋取暖 D.用煤气炉给一壶水加热
我们一起来闯关 2.分析各现象中能的转化或转移
❖锯木头，锯条发热 ❖气体膨胀做功，温度降低 ❖水轮机带动发电机发电 ❖电动机带动水泵转动 ❖电流通过灯丝使灯丝发光 ❖煤燃烧 ❖光合作用 ❖原子能发电 ❖紧缩气体做功 ❖给蓄电池充电 ❖木材燃烧 ❖手摇发电机发电使灯泡发光
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二、能量的转移与转化
1.各种情势的能量是可以相互转化的
内能
电能
电动机 风力发电机
机械能
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它们的能量如何转化？
转移
转化
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能量的转化与守恒
它的能量如何转化？
化学能
转化
电能 转化
机械能 声能 光能
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三、能量守恒定律
1.能量守恒定律
大量的研推动
太阳能的开发和利用
太阳深处的极高温度是1500万℃和极高压力约
2×1016Pa，据粗略估计，太阳向地球表面辐射的功率
为8.1×1014 kW相当于3.5万倍标准煤释放的能量。
看了数据再请同学们计算一下：太阳每小时辐射到 地球的总能量有多少 ？
W=Pt=8.1×1017W×3600s=2.92×1021J
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你还知道人类已经利用的其他能源吗？
风能、水能、太阳能、生物能等
可再生能源
煤、石油、天然气、核能等
不可再生能源
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按来源划分:一次能源和二次能源 一次能源是自然界直接提供的能源。 由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源。 风能、汽油、沼气分别属于什么能源呢?
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1911年，昂内斯在研究汞电
阻随温度的变化时，视察到 在测试温度降低到4.2K时， 汞的电阻值突然降低到测量 不到的微小值。从而发现超 导现象。
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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，这种现象叫作超 导现象，能够产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，叫作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
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实验探究：发光二极管的特殊功能
实物图
操作
现象 结论
二
极
A接正B接负
管 发光 发 二极
发
光 管具
光 二 极
有单 二 向导
管
极 电性
管
A接负B接正 不
发
光
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探索新材料
一、超导材料
为了制造物美价廉、性能更好的物品，人们正在
不断地研究性能更好、更容易制造的材料。
其中有一种性能较好的材料叫超导材料
太阳能十分巨大。
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请同学们计算一下：
太阳能以光和热的情势向四周辐射，那么它的
光和热到达地球上要经过多长时间？
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地球每小时从太阳获得的太阳能量有2.92×1021
焦，这比目前全世界在一年内能源生产的总量还多，
可见太阳能有多么巨大．
那么太阳能会不会用完呢？根据科学家推算，太
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10.波浪蕴含着巨大的能量，如果将波浪具有的能量 充分利用，将会节省大量的煤炭、石油等资源。波 浪具有能量，它属于 可再生 能源（选填“可再生” 或“不可再生”）。波浪发电装置如图，它将波浪 具有的 机械 能转化成电能。
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11.激光指导器，又称为激光笔．恶意使用是极为危
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2.自然界的能量类别
机械能、电磁能、内能、化学能、核能等
①化学能: 产生化学反应时，由于物质的分子结构变化而
产生的能量
木材燃烧时产生光和 热就来源于木材里储存的 化学能。人体运动所消耗 的能量都来源于食物里储 存的化学能。
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②核能
由于核反应，物质的原子核结构产生变化而产 生的能量
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太阳能的开发和利用
太 优点：能量巨大、供应时间长、散布广
阳 能 泛获取方便、无污染、安全经济。
的
特 点
缺点：能量分散、间断、不稳定。
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沼气能源 我国农村3/4人口使用草木燃料，造成了土壤
肥力的降落，水土流失、土壤沙化等生态平衡被破 坏的现象，而且是对能源的极大浪费。
6.1933年老斯纳和奥森菲尔德在实验时发现了 超导磁浮 现象。 7.纳米材料统指制成材料的基本单元大小限制在 1～100nm范围的材料，这大约相当于10～1000 个原子紧密排列在一起的尺度
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8.超导输电线利用了超导体 电阻为零 的 特点，其优点是输电线上无 电能 损失。 9. 超导磁浮 现象使人们想到可以用 超导体来实现交通工具的无摩擦运行，从 而提高交通运输的速度和安全性能。
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太阳能储热
太阳能热水器、太阳能灶等
太阳能转变为热能
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太阳能直接发电
太阳能电池、太阳能汽车等
太阳能转化为电能
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既然太阳能有那么多优点，为什么不大量推 广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没有解决 广泛利用太阳能的困难
1.太阳能虽然十分巨大，但它太分散 2.太阳能不稳定，不能正常使用 3.目前太阳能转换器的效率不高
第二十章 能源、 材料与社会
第二十章 能源、材料与社会
新课导入 课堂小结
课程讲授 我们一起来闯关
素养目标
01 知道能量的转化与守恒。 02 了解能量的转化与守恒。 03 了解材料的开发和利用。
新课导入
你能说出下列物体所具有的能量吗？
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一、多种情势的能量
1.能量的表现情势
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吗？为什么？
永动机的设计图
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无法实现的“永动机” 1.“永动机” ：不消耗任何能量和燃料，却源源不 断对外做功的机器。 2.由能量守恒定律知：无法实现。 3.工程技术的任务，在于设法找出合理利用能源的途 径，并减少机器运转过程中不必要的能量损耗，而不 是去研制永远无法实现的“永动机”。
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能源的开发和利用与社会发展的关系
火
畜力、水力
现在的各种能源
利用资源的种类 少
多
利用资源的规模 小
大
社会发展水平 低
高
课程讲授
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开发新能源
能源危机日趋严重 怎么办？
面对日趋严重的能源危机，我们既要___树__立__节__能__观__， 又要__开__发__新__能__源___。 哪些新能源具有广阔的前景？
课程讲授
新课推动
很细的超导丝就可 以输送强大的电流
超导材料出现以后， 人们第一想到的是利用超 导体的零电阻性实现远距 离大功率输电。
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新课推动
超导材料不仅
电阻为零，而
且还有其他令
人注目的特性
。 超导磁浮现象使人们想到可
以利用超导体来实现交通工具的
无摩擦运行，大大提高交通工具
的安全性能和运行速度。
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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
课程讲授
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半导体
1.半导体材料的导电性能介于导体与绝缘体之 间，具有一些特殊的物理性质。 2.半导体材料有硅、锗和砷化镓等。
课程讲授
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能量的转移和转化的方向性 1.热量只能从温度高的物体传向温度低的物体或 从高温部分传向低温部分。
2.当重力势能转化为内能为自发时，内能转化为 重力势能就不可能为自发。
课程讲授
新课推动
能源的概念 像煤、天然气、汽油、水流、风、电、太阳光等能 够提供能量的物质资源，我们把它们都叫作能源。
险的，会造成暂时性甚至永久性视力损伤．其核心
部件发光二极管的材料是
（ A）
A．半导体材料
B．超导体材料
C．纳米材料
D．复合材料
将人畜排泄物和作物秸秆等混合物投入沼气池内进行 微生物发酵。可得到燃烧值高的沼气和有机肥料。
课程讲授 地热能
新课推动
地球内部具有的
热能称为地热能
，是地球本身蕴
藏的能量。
地热
应用情势：地下热水、地热蒸汽。
应用范围：发电、洗浴、取暖、灌溉等。
课程讲授
新课推动
潮汐能
潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的 能量。
能量守恒定律:能量既不会消灭，也不会创生，它 只会从一种情势转化为另一种情势，或者从一个 物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变。
课程讲授
新课推动
讨论：
1.电风扇工作时，消耗的电能与电动机获得的机械
能相等吗？
2.掉在地上的弹性小球为什么越跳越低?
课程讲授
新课推动
“既要马儿跑，又要马儿不吃草。”你认为这可能
课程讲授
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纳米材料
1.纳米是一个长度单位：1nm=10-9m
2.1nm小到什么程度？(10个原子紧密排布的长 度，大约是一根头发直径的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。
课程讲授
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4.纳米材料
纳米颗粒材料
碳纳米管
课程讲授
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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
课堂小结
能量的转 化与守恒
能源 、材 料与 社会
能源的开 发与利用
材料的开 发与利用
多种情势的能量 能量的转移与转化
能量守恒定律 能源与社会：可再生能源与不可生能源 能源与环境
开发新能源：太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能
材料与社会 材料的导电性：导体、绝缘体和半导体 开发新材料：超导材料和纳米材料