九年级物理能源与可持续发展.doc

16．5 能源与可持续发展
人类利用能源经历了哪些过程？第一个过程中能源利用给社会带来了什么进步？
智 能 提 要
能源与社会
三次能源革命
能源与可持续发展
能量转化和转移的方向性
能源与环境
开发新能源
能源与环境
能源与环境

问：人类历史上的三次能源革命是什么？它们对人类社会的进步分别起到了什么作用？
答：钻木取火是人类的第一次能源革命，导致了以柴薪作为主要能源的时代；
蒸汽机的发明是人类的第二次能源革命，人类的主要能源变为化石能源，人类从此以机械动力大规模代替人力和畜力；
比如冰箱里的热量不会自动转移到外部，而必须消耗其他的能量（电能）才能把热量转移出来使变相内部变冷．

核能的利用是人类的第三次能源革命，核能正逐步成为常规能源．
问：既然能量是守恒的但为什么还会出现能源危机呢？
答：能量是守恒的，但由于能量的转化和转移是有
方向的， 能源却不是取之不尽、用之不竭的物质，化石能源、核能等是不可再生的能源，现在开采得越多，留给子孙后代的就越少．为了人类的未来，我们必须要节约能源．
问：怎样提高能源的利用率？
答：提高能源的利用率，主要靠科技进步，改进应用能源的技术，常采用以下措施：（1）让燃料充分燃烧；（2）采用保温隔热措施，减小热量的损失；（3）充分利用余热和减少有害摩擦4）减少能量转化的中间环节．
问：解决能源问题的主要途径有哪些？未来的理想能源应满足哪些条件？
答：解决能源问题的主要途径是提高能源的利用率节约能源、开发新能源．未来新能源应满足的条件：①贮量丰富；②价格便宜；③技术成熟；④安全清洁．
中 考 撷 要
这部分内容对知识和技能的要求不高，以前的中考很少出现．主要只是让大家了解一些能源的获取和使用、能源的多次利用等方面的知识．重点应放在通过对能源获取的发展史的了解后，建立起一些关爱自然、关注社会发展、将自己的理论知识与生活联系在一起的意识．
智 能 拓 展
水力发电对环境的影响
水库在建造的过程与建成之后，对环境的影响主要包括以下几个方面：
自然方面：巨大的水库可能引起地表的活动，甚至诱发地震．此外，还会引起流域水文上的改变，如下游水位降低或来自上游的泥沙减少等．水库建成后，由于蒸发量大，气候凉爽且较稳定，降雨量减少．
生物方面：对陆生动物而言，水库建成后，可能会造成大量的野生动植物被淹没死亡，甚至全部灭绝．对水生动物而言，水库建成后，由于上游生态环境的改变，会使鱼类受到影响，导致灭绝或种群数量减少．同时，由于上游水域面积的扩大，使某些生物（如钉螺）的栖息地点增加，为一些地区性疾病（如血吸虫病）的蔓延创造了条件．
物理化学性质方面：流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变，而且水库中各层水的密度、温度、甚至溶解度等有所不同．深层水的水温低，而且沉积库底的有机物不能充分氧化处于厌氧分解，水体的二氧化碳含量明显增加．
社会经济方面：修建水库可以防洪、发电，也可以改善水的供应和管理，增加农田灌溉，但同时亦有不利之处，如受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会结构、地区经济发展等产生影响．如果整体、全局计划不周，社会生产和人民生活安排不当，还会引起一系列的社会问题．另外，自然景观和文物古迹的淹没与破坏，更是文化和经济上的一大损失．应当事先制定保护规划和落实保护措施．
智 能 归 例
题型一 知道能量的转化和转移是有方向性的，并认识到节能的重要性
例1 关于能源的利用和节能，下列说法正确的是（ ）
A．根据能量的守恒定律，能源的利用率应该是100%
B．由于能量不会消灭，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
闯关点拨 本题的考查涉及到能量转化的基本规律和可持续发展问题
析 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来能源总量相等，所以选项A错；根据能量转化的规律，能量在转化时，在遵循能量转化和守恒定律的同时，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，但却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．
答 选D
例2 学习了“能源和能量守恒“的有关知识后，连云港市某班就该市利用和开发能源问题展开了热烈讨论，提出了如下几条建议和设想，其中永远做不到的是（ ）
A． 目前该市利用的能源主要是煤，应着力研究如何使煤充分燃烧以及减少热量损失的措施
B． 正在该市建设的田弯核电站，将解决该市乃至华东地区的电力紧张问题，但在输电过程中能量损失严重．若能用超导体输电，将大大提高输电效率
C． 连云港市位于黄海之滨，应尽早研究开发海洋能
D． 连云港市位于黄海之滨，应发明一种能把海水里的内能全部自行转化成我们所需要的机械功的机器
本题要求学生根据本地情况，运用所学物理知识，对本市的能源情况进行评价与提出建议，有利于激发学生关心家乡发展的责任心，体现了“情感态度和价值观”目标．
闯关点拨 能量转化和转移具有方向性，海水里D的内能不可能自行转化成机械能．D选项所提的设想是永远做不到的．
答 选D
题型二 认识到能源消耗对环境的影响，并有环保意识
例1 寒冷的冬天，温室里鲜花盛开。这是因为温室的玻璃允许太阳的热辐射通过却阻止室内热量和水分的散发。从某种意义上说，地球也是一个大温室，大气层的对流层中水蒸气和CO2等气体允许太阳的热辐射通过，阻止地表热量的散发，从而使地表温暖湿润。但是，现在的对流层中CO2的含量增加明显，引起了全球平均气温上升，即“温室效应”。
请你举例谈谈温室效应可能导致哪些变化？结合实际谈一谈如何控制温室效应。
闯关点拨 造成温室效应的主要原因是人类大量燃烧化石能源，所以控制温室效应的最有效方法是减少化石能源的使用量．
答 “温室效应”使原有的平衡失调，会导致冰川熔化，海平面上升；地表水分蒸发加快；加剧土地荒漠化；引起气候变化；影响农作物收成等。
可以采取植树造林；开发和使用新能源；减少煤等燃料的使用量等措施。
例2 乌鲁木齐是全国大气污染最严重的城市之一，每年的10月15日至次年的4月15日，在长达半年的采暖期内，遍布乌市城区和郊区的成千上万台大大小小的锅炉，便同时炉火升腾，每年都要烧掉800万吨煤炭，向天空排放出6万多吨烟尘，9万多吨二氧化硫……分摊到首府200万市民，每人可得到3公斤烟尘、4.5公斤二氧化硫等来自空中的“礼物”，再加上近万辆出租车、公交车排出的尾气……，为此市政府和环保部门付出了很大的努力，出台了许多政策，假如你是环保小卫士，你会提出哪些合理的建议改善这种状况?还首府一片蓝天。（至少答三种）
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闯关点拨 本题是开放题性试题，我们要有保护环境和合理利用能源的意识．
答 ①提高锅炉效率和燃料的利用率．　②集中供暖，减少污染　③加强消烟除尘设备的改造和使用　④推广使用气、电、太阳能等清洁能源　⑤多种树、种草、改变环境．
智 能 训 练
基础知识训练

1．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是（ ）（题型一）
A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品　
B．关闭现有的火力发电站
C．各地都要新建水力和风力发电站
D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代
2．无锡市近年来城市面貌发生了很大变化，增加了许多绿地，在道路两旁栽种了大量树木，改善了城市环境。下列关于城市绿化作用的说法中，不正确的是    (    ) （题型二）
    A. 植物的蒸腾作用，可以调节环境温度
    B. 城市绿地面积的增加，可以改善空气质量
    C. 在道路两旁栽种树木，可以减小车辆噪声对居民的影响
    D．城市绿化后，可以减少工业废气和车辆尾气的排放
3．节约能源，提高能源的利用率，下列措施中可行的有（ ）（题型一）
A．采用新技术、新设备，更新改造落后的技术设备
B．集中供热
C．将家庭固体燃料改用气体燃料
D．不断地开采、开发常规能源
4．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（ ）（题型二）
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量增加热机的工作时间
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量减少热机部件间的摩擦
综合提高训练
1．电力资源是整个国民经济的命脉。目前，我国城乡主要依靠燃煤供电。
（1）一个年发电量为30亿千瓦时的燃煤发电厂，每年需要燃烧约140万吨的原煤（含煤的质量分数约为1%）。这样发电厂每年约向大气中排放多少SO2？（题型二）
（2）燃煤过程中大量释放的SO2会导致 的出现，而水力发电取源于可再生能源，能减少环境污染。在水力发电的过程中，能量的转化是 。
（3）受大旱等影响，目前水力发电也面临严峻挑战。你知道还有哪些电力资源可以开发利用？请举出两例： 。

图16-3
2．目前，化石燃料是人类生产、生活的主要能源。随着全球能量使用的增长，化石燃料等不可再生能源将日趋枯竭。世界各国人民的节能意识正在日趋增强（图16-3是我国的节能标志），科学家也在开发新能源、研制节能产品、提高化学能的转化效率等方面，做着积极的努力。请你回答：　
（1）有待继续开发、利用的能源有（至少答3种）：
。
（2）用化学方程式表示出一个由化学能转化为内能的例子：
。
（3）生产、生活中存在着化学能和电能的相互转化。请你举出一个在使用中由化学能转化为电能的例子： 。
（4）氢气具有热值高且 的特点，因此被认为是最清洁的燃料。（题型二）
3．随着人类社会的发展，能源与环境等问题显得日益突出，并引起广泛关注。
（1）目前，我市初中广泛开展的课外兴趣活动，对初中生的创新精神和实践能力的培养起到了积极的作用。某校课外兴趣小组选择“家庭能源消耗”这一问题展开调查与研究。该小组的一位同学从“不同的家庭年煤气消耗量”角度，对该问题进行调查与研究。其理由是①这项调查结合生活实践，便于开展；②掌握不同家庭煤气的消耗的状况，为政府的决策提供依据等。
若你也参加该课外兴趣小组的活动，你将从哪一角度进行调查？简单陈述理由。
时 间
电能表示数/千瓦时
4月6日上午8:00
115.8
4月8日上午10:00
116.3

（2）人们的生产和生活实践活动，产生了大量碳的氧化物和氮的氧化物，造成大气污染，因此新型能源的开发和利用引起了极大的关注。目前氢气最有希望成为未来的理想燃料，氢气作为燃料的主要优点是：　　　　　　　　　 和 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（3）在2000年11月《联合国气候变化框架公约》第6次缔约方大会上，发展中国家要求发达国家加强汽车尾气控制，而发达国家却要求发展中国家承担烟尘减排义务，会议最终未达成任何协议。你认为摆脱“发展中国家与发达国家未达成任何协议”这一困境的出路是什么？（题型二）
4．氢气是一种有巨大发展前景的绿色能源，有人设想用电解水的方法制取氢气开发氢能源．回答下列问题：
（1）用电解水的方法制取氢气，实现了由向能的转化．
（2）已知在220V、2A的条件下，通电36min可电解9.9g水，求电解这些水需要的电能是多少？
（3）若氢气的热值为1.43××107J/kg，则电解9.9g水所产生的氢气完全燃烧放出的热量是多少？
（4）根据以上计算，用电解水的方法开发氢能源是否可行？说明理由．
（5）请你提出一种由天然水开发氢能源的设想．（题型二）