【学习要求】

1.了解能量及其存在的不同形式.能描述各种各样的能量和生产、生活的联系.

2.通过实验，认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化.

3.能列举常见的不可再生能源和可再生能源.

4.知道核能等新能源的特点和可能带来的问题.

5.知道能量守恒定律.能列举日常生活中能量守恒的实例.有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识.

6.知道能量的转化和转移有一定的方向性.

7.能从能量的转化和转移的角度认识效率.

8.能结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系.

9.了解我国和世界的能源状况.对于能源的开发利用有可持续发展的意识.

【知识网络】

【知识要点】

人类社会前进的每一步，都和能源的利用息息相关.可以说，人类进化发展的过程就是一部不断向自然界索取能源的历史.

1.能源和能源的分类

能源是指能为人类提供能量的物质资源.

一次能源是指可以从自然界直接获取的能源.

对于一次能源而言，又可分为不可再生能源和可再生能源.不可再生能源是指一旦消耗，就不可能在短期内从自然界得到补充的能源（如化石能源、核能等）.可再生能源是指可以从自然界里源源不断得到的能源（如风能、水能、太阳能、生物质能等）.

2.核能和获取核能的途径

核能是指原子核发生变化时所释放出的能量.获取核能的两个途径：裂变和聚变.质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程叫做裂变.两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做聚变.由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应.

3.太阳能

地球上大多数能量都来源于太阳.太阳能不仅包括直接投射到地球表面上的太阳辐射能，而且还包括由它所引起的水能、风能、生物质能等.现在广泛开采并使用的石油、天然气和煤等化石燃料，也都是太阳能的产物.

太阳能是由于太阳内部的大量氢原子核发生核聚变所产生的.

4.能量转化的基本规律

能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体.而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变，这就是能量转化和能量守恒定律.

能量的转化和转移是有方向的.能量经转化后，可利用的能只可能减少，不可能增加，因此，节能和如何有效地利用能源是当前重要的课题.

5.能量转换装置的效率

提高能源利用率的根本途径是减少转化和传递过程中的损失，如提高燃烧效率、提高热机效率、减少废气带走的热量、减少导线中的能量损失、减少传动过程中的摩擦损失等.

6.能源及能量的相互转化

【典型例题】

例1　关于核能的获得，下列说法中正确的是（　　）.

A.核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置

B.当原子核内部发生变化时会释放出巨大的能量，核裂变和核聚变是获得核能的两种方式

C.核电站是使核能转化为内能，再通过汽轮发电机转化为电能的装置

D.目前，在核电站反应堆中发生的是可控制的核裂变或聚变

点拨　解答本题需了解核能的优点及其核能发电的发展现状.

例2　关于能源的利用和节能，下列说法正确的是（　　）.

A.根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%

B.由于能量不会消失，也不会创生，总是守恒的，所以节约能源意义不大

C.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关

D.在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉

点拨　本题的考查涉及能量转化的基本规律和可持续发展问题.

例3　太阳是人类的“能源之母”.下列地球上的能源中，来自太阳的是（　　）.

A.地热能　　B.煤、石油、天然气　　C.潮汐能　　D.核能

点拨　本题要求学生了解能源的分类，知道地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有能量，几乎都来自太阳.

例4　明明和妈妈到商场去购买电饭锅.他们从品种繁多的电饭锅说明书中取出了一份，下表所示即为该说明书中的一部分，明明与妈妈商量后，决定购买型号是MG-TD35型的电饭锅.回家后他想，此电饭锅将电能转化为锅中水的内能的效率如何呢？于是他在锅内装入了1.5L温度为20°C的水，通电后16min水开始沸腾.根据以上实验，他估算出了该型号电饭锅烧水的效率.你也能估算出来吗？写出你的估算方法，并计算其效率.［家庭电路的电压是220V，水的比热容是4.2×103J/（kg·°C），水的密度是1.0×103kg/m3］

点拨　本题取材于现实生活中一份电饭锅说明书，紧密联系生活实际，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念；题目只给出部分信息，其余有用信息必须从说明书中提取，然后根据表中的数据进行分析、计算.因此，该题既考查了获取信息、处理信息的能力，又考查了解决实际问题的能力.

【例题解析】

例1：应选C.理由是：核反应堆是能够缓慢平稳地释放核在裂变时放出的核能的装置.可见，在核电站的反应堆中发生的是可控制的裂变.反应堆中获得热能推动汽轮发电机组发电，从而得到电能.目前，受控核聚变正在研究之中，尚未用于核电站发电.

例2：能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失.虽遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原有能源总量不变，所以选项A错；根据能量转化的规律，能量在转化时，在遵循能量守恒定律的同时，能量的转化和转移还具有方向性.在利用能源的过程中，总会有一部分能量转化成热散失在周围环境中，这些能量虽然还在自然界中，但无法转化为其他形式的能，因而很难或无法再利用.所以，能量经转化后，可利用的能，只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大；同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技进步提高能源利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要；所以选项B、C错，故本题答案应选D.

例3：应选B.理由是：地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有能量，几乎都来自太阳.

例4：电流通过电饭锅所做的功为

W=Pt=600×16×60J=576000J.

水吸收的热量为

(www.daowen.com)

电饭锅的效率为

自我评估

一、填空题

1.________既不会凭空消失，也不会________，它只会从一种形式转化为________，或者从一个物体转移到________，而在转化或转移的过程中，其________保持不变.这就是能量守恒定律.若一杯水的内能突然集中在这杯水的上层，从而使上面的水剧烈地沸腾，而下面的水却结了冰.该事例所述情况________（选填“违反”或“不违反”）能量守恒定律，在实际中________（选填“有可能”或“不可能”）发生，是因为______________________________.

2.火箭发射升空时，燃料燃烧的　________能转化为火箭的________能.“神舟六号”飞船在太空中运行时，太阳能帆板吸收的太阳能转化为________能.

3.获得核能有两种途径：一种是原子核的________，另一种是原子核的________.能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做____________.

4.如图11-3所示是用汽轮发电机组发电的火电站的能流图.从能量转化的角度，可以把火电站分为三个部分：锅炉、汽轮机和发电机.

图　11-3

（1）在锅炉中，主要的能量转化是________能转化为________能，图中指出了在锅炉中所发生的两种能量损失；在汽轮机中，主要的能量转化是________能转化为________能，图中指出了在汽轮机中所发生的三种能量损失；在发电机中，主要的能量转化是________能转化为　________能，图中指出了在发电机中所发生的两种能量损失.

（2）提出3条提高火电站效率的途径.

二、选择题

5.电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法正确的是（　　）.

A.电能全部转化为机械能，总的能量守恒

B.电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒

C.电能全部转化为内能，内能守恒

D.电能转化为机械能和内能，机械能守恒

6.利用焚烧垃圾发电，此过程中的能量转化是（　　）.

A.化学能→内能→电能　　B.太阳能→内能→电能

C.核能→内能→电能　　D.电能→太阳能→内能

7.下列叙述中，有的是经过科学证明的事实，有的是各抒己见的观点，其中属于观点的是（　　）.

A.核能是安全、洁净、廉价的能源

B.太阳每天向地球辐射大量能量

C.能量在转化或转移过程中总量保持不变

D.“永动机”不可能制成

8.关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　）.

A.能量在转化或转移的过程中，可以不遵守能量守恒定律

B.核电站是利用核能进行发电的

C.风能、化石能源都是可再生能源

D.根据能量守恒定律可知，对能源的利用率可以达到100%

9.热机的效率越高，说明（　　）.

A.热机的功率越大　　B.热机的有用功越多

C.机器对燃料的利用率越高　　D.热机消耗的燃料越少

三、应用题

10.如图11-4所示为远距离输电系统示意图，请指出：

图　11-4

（1）发电机的工作原理是：__________________________________________________.

（2）假设该系统中的发电厂是核电站，请在下面方框内填写电站发电过程中的能量转化情况.

（3）核电站可能会带来什么负面影响？为什么很多国家仍在大力发展核电站呢？

___________________________________________________________

11.1kg铀235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量相当于2500t煤完全燃烧放出的能量.设煤的燃烧值为3×107J/kg，问1kg铀235的铀核全部发生裂变，能释放出多少能量？

12.太阳能是人类能源的宝库.太阳能汽车是利用太阳能来工作的：太阳能电池把太阳能转化为另一种形式的能，提供给电动机来驱动汽车.

（1）太阳能汽车利用太阳能电池把太阳能转化成什么形式的能？

（2）太阳能汽车有许多优点和缺点，请你各列举一条.

（3）某试验中的太阳能汽车工作时，电动机两端的电压为160V，通过的电流为15A，效率为80%.若它在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为200N，则该车行驶4.8km需要多长时间？

13.如何解决当前面临的“能源危机”，实现可持续发展，已是当务之急.

（1）生物质能是一种可再生的新能源，其能量是绿色植物通过________由太阳能转化而来的.

（2）沼气是农村推广使用的一种新能源，它的主要成分是甲烷.沼气发电是把沼气中的________能转化为电能.

14.1996年清华大学和香港大学的学生合作研制了一辆太阳能汽车，车上电池的太阳能接收板的面积为8m2，它正对太阳时电池可产生120V的电压，并能提供10A的电流，太阳光垂直照射到地面上的辐射照度为1.0×103 W/m2，问该太阳能电池的效率是多少？

15.阅读短文，回答问题.

福州打造海西“多电型”能源基地

据2009年5月21日《福州晚报》报道，随着海交会开幕和一系列能源项目的开工建设，多种能源互补的能源发展和保障体系已使福州能源建设走在海西前头.

不久的将来，该市公交车将用上天然气做燃料，这种清洁能源能有效减少空气污染.随着红庙岭垃圾发电厂的建设，节能环保、替代型能源有了新的突破，目前焚烧1t垃圾能发电220kW·h，可供普通家庭使用1个月.沿海的长乐、连江、福清、罗源已建和在建的多个火力发电厂，极大地满足了福州用电需求.平潭、福清、长乐的风力资源相当丰富，风力发电已成为海岛平潭重要的获取电能方式之一.福清核电站规划装机容量600万kW，它的建成必将大大缓解煤电使用的压力，与火力发电相比，核能发电只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能.

（1）公交车使用天然气做燃料的好处是：______________________________________.文中涉及的节能环保、变废为宝的方法是利用__________发电.

（2）风力发电是将__________能转化为电能.与火力发电相比，核能发电的优点是：________________________________________.