內(nèi)能能量守恒定律

1、第七章內(nèi)能能量守恒定律本章學(xué)習(xí)提要.物體的內(nèi)能，改變物體內(nèi)能的方法。.能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律。.能量轉(zhuǎn)化的方向性以及能源開發(fā)利用和環(huán)境保護。.學(xué)習(xí)包一一太陽能的利用。本章是在學(xué)習(xí)了物體的機械能有動能、重力勢能和彈性勢能等不同形式的能的基礎(chǔ)上， 深入到物體的內(nèi)部，學(xué)習(xí)和了解組成物質(zhì)的分子（原子）同樣具有動能和勢能，它們是物體 內(nèi)能的組成部分。本章的重點是內(nèi)能的概念和能量守恒定律。在學(xué)習(xí)中不僅要學(xué)習(xí)和理解什 么是物體的內(nèi)能，還要從物體內(nèi)能的變化，認(rèn)識到不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，并且 遵循能量守恒定律。學(xué)習(xí)中能正確運用分類、比較的方法。止匕外，通過對自然過程的方向性， 以及對能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有

2、方向性的認(rèn)識，關(guān)注人類面臨的能源危機，認(rèn)識節(jié)能和開發(fā)新能 源是人類實現(xiàn)生存和發(fā)展的重要任務(wù)。本章中有“學(xué)習(xí)包一一太陽能的利用”，它將整個能量篇的相關(guān)內(nèi)容綜合在一起。同學(xué) 們應(yīng)積極通過實驗、制作進行自主探究學(xué)習(xí)，在收集信息、團結(jié)協(xié)作、實踐創(chuàng)新等方面獲得 提高。A物體的內(nèi)能一、學(xué)習(xí)要求通過本節(jié)的學(xué)習(xí)知道分子的動能、勢能，物體的內(nèi)能。知道做功和熱傳遞是改變物體內(nèi) 能的兩種方式。從焦耳對熱現(xiàn)象的研究中體會物理學(xué)研究問題的思想方法，養(yǎng)成認(rèn)真鉆研、 積極進行實驗探完的學(xué)習(xí)習(xí)慣。二、要點辨析1 .分子熱運動的平均動能和溫度的關(guān)系雖然分子的動能是由機械運動中動能概念擴展得到的，但要注意同一物體的內(nèi)部各個分 子

3、無規(guī)則運動的動能一般是不相同的。在熱現(xiàn)象研究中，我們關(guān)心的是物體里所有分子運動 的總體規(guī)律，所以從統(tǒng)計觀點出發(fā)，我們更注意所有分子動能的平均值，分子動能的平均值 叫分子平均動能。溫度是物體分子平均動能的標(biāo)志。物體溫度越高，意味著物體內(nèi)分子平均 動能越大，討論單個分子運動的快慢和動能大小是沒有意義的。不同的分子質(zhì)量不同，分子質(zhì)量不同的物質(zhì)如果溫度相同，物體分子的平均動能也相同，1 /18但分子的平均速率并不相同，分子質(zhì)量小的平均速率較大。.機械能和內(nèi)能機械能是物體因機械運動和重力、彈力等作用而具有的能，內(nèi)能是因分子熱運動和分子 間相互作用而具有的能。物體動能與分子動能的區(qū)別在于，物體動能是因物體

4、整體的機械運動而具有的能，其大 小隨物體速度大小的改變而改變；而分子動能是因分子無規(guī)則的熱運動而具有的能，其平均 大小隨物體的溫度改變而改變。有人說：物體整體運動時組成物體的分子不也在運動嗎？物 體運動速度越大，則其分子運動速度也越大，內(nèi)能當(dāng)然也越大。其實不然，物體運動時導(dǎo)致 的分子運動是有規(guī)則的，而并非無規(guī)則的，而分子平均動能是指分子無規(guī)則運動而具有的能。 它跟物體的溫度有關(guān)，隨物體溫度的改變而改變。重力勢能與分子勢能的區(qū)別在于，物體的重力勢能是由于物體與地球的引力作用而引起 的，其大小取決于物體與地球間的相對位置（即物體的離地高度）；而分子勢能是由于分子 間的相互作用力而產(chǎn)生的勢能，其大小

5、取決于分子間的相對位置，在宏觀上取決于物體的體 積和狀態(tài)。.做功與熱傳遞熱傳遞是內(nèi)能的一種轉(zhuǎn)移方式，通過熱傳遞使內(nèi)能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從 物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。熱傳遞的條件是不同物體間或物體的各個部分之間存在溫度 差。在初中已經(jīng)知道熱傳遞的方式有：熱傳導(dǎo)、對流和熱輻射。做功是其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的一種方式，做功的多少是能的轉(zhuǎn)化的一種量度。注意 認(rèn)識清楚各種力做功與對應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，如重力做功一般是重力勢能與動能之間的轉(zhuǎn) 化，克服摩擦力做功一般是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，壓縮氣體做功一般是機械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)三、例題分析【例1】對下列敘述作出判斷，并簡述理由。 TOC o 1-5

6、h z （1）每個分子的內(nèi)能等于它的勢能和動能的總和。（）（2）物體的內(nèi)能變化時，它的溫度可以不變。（）（3）同種物質(zhì)，溫度較高時的內(nèi)能肯定比溫度較低時的內(nèi)能大。（）（4）溫度是分子熱運動劇烈程度的反映，當(dāng)溫度升高時，物體內(nèi)部分子的動能都增加。（）【解答】（1）錯。只有物體的內(nèi)能概念，沒有單個分子內(nèi)能的概念，物體的內(nèi)能是大 量分子運動的統(tǒng)計結(jié)果。（2）對。比如冰熔化變成水的過程中，溫度不變，但吸收熱量，物體的內(nèi)能增大。（3）錯。當(dāng)同種物質(zhì)的質(zhì)量不同時，可能溫度較高時的內(nèi)能反而比溫度低時的內(nèi)能小。 只有對同一個物體而言，這個判斷是正確的。（4）錯。錯在后半句，因為物體的溫度是大量分子運動的統(tǒng)計結(jié)

7、果，當(dāng)物體溫度升高 時，是物體分子的平均動能增大了，而不是每一個分子的動能都增加了。2 /18*【例2】如圖所示是焦耳測定熱功當(dāng)量的實驗裝置，在與外界很好地隔熱的量熱器中 裝有水，當(dāng)重物P與重物P下落時，帶動量熱器中的葉片轉(zhuǎn)動，葉片克服摩擦做功使水的 溫度升高。若重物P、P的質(zhì)量均為7kg，水的質(zhì)量為3.5kg，重物連續(xù)從2m高處落下20 次，不考慮傳給量熱器和外界的熱量，則水吸收了多少能量？若水的比熱容為4.2X103J/ (kg ),則水的溫度會上升多少攝氏度？ (g取9.8m/s2)(a)焦耳測定熱功當(dāng)量的實驗裝置(b)量熱器的縱截面圖【解答】焦耳通過多次實驗證明，重物所做的功總等于水和

8、量熱器增加的內(nèi)能。當(dāng)不考 慮傳給量熱器和外界的熱量時，水吸收的能量等于重物下落過程中消耗的總的機械能。E 水吸收.OX2*9.8*2-5488。水吸收的能量全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高,E水吸收=mcAt，式中c為水的比熱容，At為水升高的溫度,E,At=fE,At=f吸收 mc54883.5X4.2X103=0.37。四、基本訓(xùn)練.當(dāng)氣體溫度升高時，下面說法中正確的是()。(A)每個氣體分子的速率都增大(B)每個氣體分子的動能都增大(C)氣體分子的平均動能增大(D)每個氣體分子都具有相同的動能.對靜止在桌面上的木塊，下列說法正確的是()。(A)木塊無動能，但有分子平均動能(B)木塊無動能，也無

9、分子平均動能(C)木塊有動能，但無分子平均動能(D)木塊有動能，也有分子平均動能3.下列關(guān)于溫度與內(nèi)能的說法正確的是(3.下列關(guān)于溫度與內(nèi)能的說法正確的是()。3 /18(A)物體的內(nèi)能等于物體的勢能和動能的總和(B)溫度是分子熱運動劇烈程度的反映，當(dāng)溫度升高時物體內(nèi)部分子的動能都增加(C) 一個分子的運動速度越大，它的溫度就越高(D)物體的內(nèi)能變化時，它的溫度可以不變.擦火柴，火柴就燃燒；把火柴放在太陽下，通過凸透鏡聚焦使火柴燃燒。這兩種方式有 什么不同？為什么都能使火柴燃燒？.指出下列例子中，各是通過什么方式改變物體內(nèi)能的？(1)火爐將水壺中的水煮開。(2)汽車緊急剎車時輪胎發(fā)熱。(3)壓

10、縮氣體放氣后溫度降低。(4)太陽光把衣服曬暖和。.簡要回答下列問題：(1)溫度相同的物體內(nèi)能一定相同嗎？(2)物體的溫度越高，是不是物體中每個分子的動能就越大?(3)分子的動能和勢能的大小各與什么因素有關(guān)？(4)怎樣解釋物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積有關(guān)？B組.劃著一根火柴這一過程中包含的能的轉(zhuǎn)化過程是()。(A)勢能轉(zhuǎn)化為動能(B)原子核能轉(zhuǎn)化為光能(C)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(D)機械能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.如圖所示，用光滑的活塞密閉一定質(zhì)量的氣體，整個裝置與外界沒有熱 交換。現(xiàn)在活塞上方放一重物M,當(dāng)重物M與活塞接觸后，氣體的內(nèi)能將 ()。(A)變大(B)變小(C)不變(D)先變小再變大.下列情況中通過

11、熱傳遞改變物體內(nèi)能的是()。(A)在火爐上燒開一壺水(B)柴油機的壓縮沖程(C)用鋸子鋸木頭，鋸子會發(fā)熱(D)用砂輪磨刀，刀具會變熱.子彈在射入放在光滑水平面上的木塊的過程中，下列說法中正確的是()。(A)子彈損失的動能全部轉(zhuǎn)化為木塊的動能(B)子彈損失的動能全部轉(zhuǎn)化為木塊的內(nèi)能(C)子彈損失的動能全部轉(zhuǎn)化為子彈和木塊的內(nèi)能4 /18(D)子彈損失的動能全部轉(zhuǎn)化為木塊的動能和子彈與木塊的內(nèi)能. *暖瓶中盛有0.25kg、25的水，一個學(xué)生想用上下?lián)u晃的方法使冷水變?yōu)榉兴?，設(shè)每 搖晃一次水的落差為15cm,每分搖晃30次，不計所有熱散失，他約需多少時間可以把冷水 “搖”成開水？ c 水=4.2X

12、103J/ (kg ), g 取 10m/s2。B能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律一、學(xué)習(xí)要求知道能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律及其意義，通過常見的實例，運用分類、比較和歸納的方 法，說明機械能、內(nèi)能、光能、核能、化學(xué)能、生物能等之間的轉(zhuǎn)化。通過對“永動機”是 不可實現(xiàn)的討論，懂得在社會生活中，既要敢于創(chuàng)新、敢于發(fā)明，又要尊重科學(xué)，按規(guī)律辦 事。二、要點辨析.能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律能量的轉(zhuǎn)化伴隨著運動形式的改變。物體的運動形式不同，能的轉(zhuǎn)化和能量守恒的形式 也不同。能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律是自然界最重要的普遍定律之一，恩格斯將它與細胞學(xué)說、 進化論一起，譽為19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)。.物理學(xué)的重要方法一一運用守

13、恒規(guī)律運用守恒規(guī)律的方法是物理學(xué)中一種重要的方法。它可以幫助我們在變化莫測的過程 中，比較容易地抓住不變的量，從而建立起前后狀態(tài)間的聯(lián)系。本節(jié)中應(yīng)用能量守恒定律解題就是應(yīng)用守恒規(guī)律的實例，注意明確研究對象，分析清楚 過程中各種能量轉(zhuǎn)化情況，然后找出能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。列式時一般有兩種方式：一種是根據(jù)轉(zhuǎn) 化關(guān)系來列式，即根據(jù)某些能的減少量等于其他能的增加量來列式；另一種是從守恒角度來 列式，即根據(jù)參與轉(zhuǎn)化的各種能的總和保持不變來列式。三、例題分析【例】人們工作、學(xué)習(xí)和勞動都需要能量，食物在人體內(nèi)經(jīng)消化過程轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡 萄糖在體內(nèi)又轉(zhuǎn)化為CO2和H2O,同時產(chǎn)生能量，每克葡萄糖產(chǎn)生的能量E=1.56

14、X104JO 請回答下列問題：(1)人運動時所需能量來自何方？一個質(zhì)量為60kg的人登高100m,至少需要消耗多少克葡萄糖？ (g取9.8m/s2)5 /18【解答】(1)人在運動過程中，通過消耗體內(nèi)的葡萄糖獲取所需要的能量。(2)人在登高的過程中不僅克服重力做功把葡萄糖的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為人的重力勢能，同 時，人本身新陳代謝等生命過程所需的能量也來自葡萄糖的化學(xué)能。所以，人登高100 m所 需能量遠大于重力勢能的增加。設(shè)人登高100 m至少消耗m克葡萄糖，m-h60X9.8X100m= e = 1.56X104 g = 3.77g。四、基本訓(xùn)練.汽車關(guān)閉發(fā)動機后恰能沿斜坡勻速滑下，在這過程中正確的

15、說法是()。(A)汽車的機械能守恒(B)汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化(C)機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，總能量守恒(D)機械能和內(nèi)能之間沒有轉(zhuǎn)化.下列說法不正確的是()。.(A)做功和熱傳遞在改變內(nèi)能的效果上是等效的(B)功是物體能量轉(zhuǎn)化的量度(0自然界中每種物質(zhì)的運動形式都有其相應(yīng)的能所對應(yīng)(D)能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律是可以制造出“永動機”的理論依據(jù).木塊沿斜面勻速下滑的過程中()。(A)木塊的機械能守恒(B)木塊的內(nèi)能保持不變(C)木塊減小的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為增加的動能(D)木塊減小的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.寫出下列物理現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化情況：(1)兩小球相互碰撞后粘合在一起不動，是能轉(zhuǎn)化為 能。(2)燃料在氣缸

16、內(nèi)燃燒，氣缸內(nèi)氣體推動活塞運動，是一能轉(zhuǎn)化為 能。(3)給盛水的容器內(nèi)的電阻絲通電，水溫升高，是能轉(zhuǎn)化為 能。(4)用酒精燈加熱水，是能轉(zhuǎn)化為能。B組.在與外界無熱傳遞的封閉房間里，夏天有人想用同時使電冰箱和電風(fēng)扇運轉(zhuǎn)并打開冰箱 門的辦法使室內(nèi)降溫，試問他能否達到目的？兩電器工作較長時間后，房間的氣溫將會怎樣 變化？說明原因。. *人的體溫是由下丘腦中特殊神經(jīng)細胞監(jiān)察和控制的，它們對人體血液的溫度很敏感。當(dāng) 下丘腦溫度高于37時，人體的散熱機制(如血管舒張，出汗)就活躍起來。已知37時 蒸發(fā)18g汗水所能散發(fā)的能量E=4300J?，F(xiàn)有一個中年人慢步行走時，機體新陳代謝功率 為35W,而此時人體

17、通過熱傳導(dǎo)和熱輻射等方式(不包括出汗)產(chǎn)生的散熱功率只有33W, 因此人體要通過出汗來保持散熱和代謝的平衡，即保持體溫為37。那么，此人行走1h出6 /18汗約多少克?7.學(xué)了本節(jié)內(nèi)容后，你對以前學(xué)過的機械能守恒定律有沒有新的認(rèn)識，機械能守恒定律與 能量守恒定律之間有什么關(guān)系？結(jié)合生活中的一些現(xiàn)象談?wù)勀銓δ艿霓D(zhuǎn)化和能量守恒定律 的認(rèn)識。C能的轉(zhuǎn)化的方向性能源開發(fā)、學(xué)習(xí)要求知道自然過程具有方向性，知道能量的耗散與退化；知道能源的種類，認(rèn)識分類的方法。 通過對能源開發(fā)等問題的學(xué)習(xí)和討論，懂得新能源開發(fā)和節(jié)能對人類生存和發(fā)展的深遠意 義。二、要點辨析1 .能的轉(zhuǎn)化的方向性科學(xué)家通過大量事實表明，自然

18、界中的變化過程具有方向性，它們只能自發(fā)地朝某個方 向發(fā)生。能的轉(zhuǎn)化過程同樣具有方向性。例如，在熱傳遞過程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物 體向低溫物體傳遞。又如，在做功產(chǎn)生熱的過程中，物體能通過克服摩擦力做功將機械能轉(zhuǎn) 變?yōu)閮?nèi)能，而不可能自發(fā)地將內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。熱傳遞、摩擦生熱和氣體自由膨脹是物理 學(xué)中三類典型的單向性過程。正是由于能的轉(zhuǎn)化具有方向性，人類面臨著日益嚴(yán)重的能源危 機。2 .能源的分類(1)按能的來源以及可否重復(fù)利用分為：一次能源：直接來自于自然界的能源，如太陽能，石油等。二次能源：從一次能源轉(zhuǎn)化而來的能源，如電能、熱能等。(2)按能源開發(fā)先后和技術(shù)成熟程度來分：常規(guī)能源：技術(shù)上比較

19、成熟、使用較普遍的能源。新能源：近幾十年開始利用或正在研究開發(fā)的能源。(3)按能源轉(zhuǎn)化利用的方式分：燃料能源。非燃料能源。注意上述能源分類是依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)來分的，可交叉。7 /18.一些常見能源的分類常見能源類別一次能源二次能源新能源燃料能源核能沼氣非燃料能源太陽能、風(fēng)能、海洋能、潮汐能、地?zé)崮艹Ｒ?guī)能源燃料能源煤、原油、天然氣、油砂、生物燃料煤氣、焦炭、汽油、 柴油、甲醇、酒精、 丙烷、火藥非燃料能源水能電能、熱水、蒸汽.太陽能與其他能的關(guān)系地球上的大部分能源，如煤炭、石油、天然氣和植物等的化學(xué)能，以及風(fēng)能、海洋能（除 潮汐能，它是由月球、太陽引力所引起的）、水能等，歸根到底均來自于太陽能，是

20、地球上 的物體把太陽能轉(zhuǎn)化為其他能后貯藏起來的。而我們現(xiàn)在所講的新能源的太陽能，是指直接 利用輻射到地球上的太陽能。三、例題分析【例】某同學(xué)設(shè)想了一種循環(huán)利用能量的方案：如圖所示，將汽油燃燒推動內(nèi)燃機工作， 再由它帶動發(fā)電機發(fā)電，電能通過各種用電器轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，將內(nèi)能收集起來輸入內(nèi)燃機，這 樣可以用少量汽油就能維持能量的循環(huán)使用，你認(rèn)為這個方案可行嗎？【解答】這種設(shè)計是不可行的，事實上燃料釋放的能量，用電器發(fā)熱后獲得的內(nèi)能不會 再次自動聚集起來供人們重新利用。這說明每一次能量轉(zhuǎn)化過程中總是伴隨著能量的損耗。 這種損耗成為不可再利用的能量。也就是說能量的品質(zhì)降低了。轉(zhuǎn)化次數(shù)越多，能量品質(zhì)下 降就越

21、多。因此我們應(yīng)該盡量做到減少能量無意義的轉(zhuǎn)化，提高能源利用效率，增強節(jié)能意識。四、基本訓(xùn)練.下列說法中正確的是（ ）8 /18(A)凡是能量守恒的過程就一定會發(fā)生(B)摩擦生熱的過程是不可逆過程(C)空調(diào)機既能致熱又能致冷，說明熱傳遞不存在方向性(D)由于能的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，所以不會發(fā)生能源危機.下列說法中正確的是()(A)直接來自自然界的能源就是二次能源(B)新能源是技術(shù)上比較成熟的能源(C)二次能源就是新能源(口)從自然界的能源轉(zhuǎn)化而來的能源是二次能源.下列關(guān)于能源的說法中，正確的是()。(A)二次能源是指可重復(fù)利用的能源(B)新能源是指新開采的能源(C) 一次能源是直接來自自然

22、界的能源(D)石油是二次能源.太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、潮汐能、煤氣、汽油、焦炭中，屬于一次能源的是。.人們采用“太陽常數(shù)”來描述地球大氣層上方的太陽輻照度。它是指平均日地距離時， 在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位表面積上、單位時間內(nèi)所接受的太陽輻射能。近年 來，通過各種手段測得的太陽常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為1353W/m2,地球半徑約為6.4X 106m,試根 據(jù)上述數(shù)據(jù)估算一下太陽每秒輻射到地球的總能量大約J。.上網(wǎng)查詢相關(guān)資料，了解我國近年來能源消費中各種能源所占的比例，并參照課本圖7 -18畫出我國能源消費種類比例圖。.參考課本圖7-20,說說我國能源消費結(jié)構(gòu)的變化趨勢，并對照世界能源消費種類比

23、例， 指出我國能源消費結(jié)構(gòu)存在哪些不合理之處？應(yīng)如何改進？.節(jié)能是利用能源、保護環(huán)境的有效措施之一，我們在家庭使用能源時應(yīng)積極采取節(jié)能措 施。例如，我們用煤氣灶燒水時，可以在爐上加一個防風(fēng)罩提高燒水的效率。請你分析其中 的原理，并從生活實際出發(fā)，再提出一些節(jié)能措施。B組.能源的開發(fā)利用過程實質(zhì)上就是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程。如圖所示的流程圖反映了各種能 通過各種裝置發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程，請在標(biāo)號處填寫名稱。9 /18太陽能煤炭 石油 天然氣水力能.在能源中，海洋能具有可觀的數(shù)量。以波浪能為例，每米海岸線平均波浪的功率在最豐 富的海域是50kW，一般的有5太陽能煤炭 石油 天然氣水力能.在能源中，海洋能具有

24、可觀的數(shù)量。以波浪能為例，每米海岸線平均波浪的功率在最豐 富的海域是50kW，一般的有56kW。請查閱一下我國的海岸線長度，試估算一下我國可 利用的海洋波浪能大約是多少千瓦？.如圖所示是一臺風(fēng)力發(fā)電機，風(fēng)吹在葉片上推動葉片做功將風(fēng)的動 能轉(zhuǎn)化為電能，若每分（鐘）作用在葉片上風(fēng)的動能由30000J減小為 6000J。該機發(fā)電的功率為60W,則該風(fēng)力發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)化效率為多 少？.某同學(xué)為了測定夏季中午單位面積上、單位時間內(nèi)獲得的太陽能，制作了一個太陽能集 熱裝置。如圖（a）中列出的實驗器材有：內(nèi)壁涂黑的泡沫塑料箱一個，底面積為1m2； 盛水塑料袋一個；溫度計一個；玻璃板一塊（約1m2）。（1）如

25、圖（b）所示，假設(shè)太陽光垂直照射到一塊斜坡的草地表面。請將上述實驗器材 按實驗設(shè)計要求畫在圖（b）中。10 /18(2)如果已知水的比熱容c,被水吸收的熱量Q與水的質(zhì)量m、水溫升高量At間的關(guān) 系是Q = cmAt,則為了測定中午單位面積上、單位時間內(nèi)獲得的太陽能，除了需要測量m、 At外，還應(yīng)測量的物理量是。本實驗會有一定誤差，試寫出一條產(chǎn)生誤差的主要原因：.。D學(xué)習(xí)包一一太陽能的利用一、學(xué)習(xí)要求知道太陽能；知道太陽能的特點；知道利用太陽能的常用途徑。初步學(xué)會利用身邊的簡 易器材制作一個研究太陽能性質(zhì)的裝置，并通過查資料、設(shè)計方案、做實驗、開展相應(yīng)的研 究性學(xué)習(xí)等，從中感悟新能源開發(fā)利用的社

26、會價值。二、要點辨析1.太陽能利用的各種途徑有什么優(yōu)勢和不足?太陽能是一種輻射能，具有即時性，必須即時轉(zhuǎn)化成其他形式的能量才能儲存和利用。 其利用途徑主要有：(1)太陽能轉(zhuǎn)化為電能：其優(yōu)勢是存儲和傳輸方便，使用安全，應(yīng)用廣泛，前景極其 廣闊；不足是目前的轉(zhuǎn)化成本偏高。(2)太陽能轉(zhuǎn)化為熱能：其優(yōu)勢是存儲方便，轉(zhuǎn)化效率高，成本低，操作簡單；不足 是受地理位置和天氣的影響明顯，利用時受氣候制約。(3)太陽能轉(zhuǎn)化為生物能或化學(xué)能：這種轉(zhuǎn)化形式廣泛存在于自然界中，為人類提供 了豐富的能源儲備，必須再經(jīng)轉(zhuǎn)化才能被人類利用。2 .家庭太陽能熱水器的工作原理是什么？家庭太陽能熱水器的工作原理與太陽能集熱箱工

27、作原理相同，它主要從熱傳遞的三種方 式入手，使集熱器盡可能多地吸收外界太陽輻射的能量，盡可能少地減少熱量的耗散，從而 不斷地收集熱能，目前家庭太陽能熱水器的使用大多為非聚光式太陽能設(shè)備，由一系列真空 集熱管組合而成。三、例題分析【例1】家用真空管太陽能熱水器中的水是如何實現(xiàn)循 環(huán)加熱的？【解答】主要利用了液體的對流實現(xiàn)循環(huán)加熱。對流原 理示意圖如圖所示。真窄管中的水受到太陽射線的輻射變熱，11 /18 密度變小沿箭頭方向進入貯熱水箱，貯熱水箱下部的較冷的水源源不斷的流入真空管，形成 循環(huán)，使貯熱水箱中的水溫不斷升高?！纠?】在我國不同地區(qū)(如北方和南方)使用太陽能熱水器，其安裝有何不同？【解答

28、】由于我國北方和南方緯度不同，太陽的輻射特點不同，太陽高度也不相同，安 裝時應(yīng)保證太陽能利用效率最大，即要調(diào)整集熱板與水平地面的夾角，保證最大限度地接受 太陽輻射。四、基本訓(xùn)練1.關(guān)于太陽能，以下說法中正確的是()。(A)太陽能是一種常規(guī)能源，它清潔、安全、廣泛被人類利用(B)太陽能是一種新能源，它容量巨大、使用前景廣闊，人類僅剛剛開始開采和利用它(C)太陽能是一種新能源，我國有著十分豐富的太陽能資源，它可以直接被人類利用(D)太陽能是一種非燃料能源，地球上一切能量都來自于太陽2.根據(jù)能源的利用和轉(zhuǎn)化，在下圖中填寫空格:.上網(wǎng)查閱資料，按照接受太陽能輻射量的大小，全國大致可分為五類地區(qū)。(1)

29、我國青藏高原。甘肅北部和新疆南部屬于一類地區(qū)，全年日照時間為,太陽輻 射量為。(2)上海地區(qū)屬于地區(qū)，北京地區(qū)屬于 地區(qū)。.若人類在月球上建立一個太陽能發(fā)電站將有什么優(yōu)勢？怎樣才能將轉(zhuǎn)化成的電能輸送到 地球上供人類使用？5.某同學(xué)做太陽能集熱箱實驗，他將0.8kg的水封閉在集熱箱內(nèi)，用溫度計測量出不同時 刻水的溫度，并記錄了下表數(shù)據(jù)：時刻10： 0010： 3011： 0011： 3012： 00溫度20 25.5 33 43 56 試回答:(1)比較各時刻水的溫度變化情況，總結(jié)規(guī)律。12 /18(2)試計算從10： 0012： 00,集熱箱收集的太陽能總量是多少?B組.盡管我們關(guān)于太陽能的研

30、究經(jīng)歷了很長的時間，取得了許多成果，但今天對太陽能的利 用還是非常有限的，其主要原因是()。(A)太陽能難以轉(zhuǎn)化為其他能(B)尚未開發(fā)出高效經(jīng)濟的收集和儲存太陽能的系統(tǒng)(C)核能仍然更有效(D)太陽能的利用系統(tǒng)尚不安全.為了促進太陽能的利用，中華人民共和國可再生能源法規(guī)定，國家鼓勵單位和個人 安裝和使用、等太陽能系統(tǒng)。.所謂太陽能發(fā)電衛(wèi)星是指搭載太陽能電池板的衛(wèi)星。它在軌道上保持與地球同步時，所 產(chǎn)生的電能可轉(zhuǎn)化成微波送回地面使用。日本科學(xué)家設(shè)想的太陽能發(fā)電衛(wèi)星SPS2000大致 由兩個系統(tǒng)組成，一是在宇宙空間進行發(fā)電的衛(wèi)星，二是在地面上接收從衛(wèi)星發(fā)回電波的受 電設(shè)備。請你根據(jù)所學(xué)知識和搜尋的

31、資料，分析該發(fā)電系統(tǒng)的利弊。. 2005年4月份，中國首座太陽能綜合利用示范樓在北京建成并試運行成功。該樓是2008 年北京綠色奧運的重點示范工程。據(jù)統(tǒng)計，該樓每天發(fā)電200kW-h,北京地區(qū)太陽能輻射 量為15001700kW-h/m2。若太陽能的轉(zhuǎn)化率按45%計，則太陽能集熱器的面積不小于 ()。(A)90m2(B)120m2(C)150m2(D)200m2.太陽能熱水器是利用太陽能來加熱水的一種裝置，某家庭有一臺太陽能熱水器安裝在離 地面10m高的屋頂上?，F(xiàn)需要將初溫為10的100kg水，加熱到60,則：(1)把這些水從地面輸送到屋頂?shù)臒崴髦?，需要對水做多少功?(g取10m/s2)(

32、2)這些水要從太陽那里吸收多少熱量？11.取一個橫截面積是3X10-2m2的不高的圓筒，桶內(nèi)裝水0.6kg,用來測量照射到地面的 太陽能。某天中午在太陽垂直照射2min后，水的溫度升高了 1,已知射到大氣頂層的太 陽能只有50%到達地面，另外50%被大氣吸收和反射，而未到達地面，地球半徑r=6.38 X 106m,太陽半徑R=6.96X108m,太陽中心與地心之間的距離L= 1.50X 1011m,水的比熱 容c=4.2X103J/ (kg-)。設(shè)照射到水中的太陽能全部被水吸收，試求：(1)在太陽直射下，地球表面每平方米每秒獲得的能量。(2)太陽輻射的功率。(要求結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)五、學(xué)生

33、實驗【實驗九】探究太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率本實驗是“學(xué)習(xí)包一一太陽能的利用”中的一個研究項目，通過實驗研究太陽能轉(zhuǎn)化為13 /18內(nèi)能的效率問題。.實驗?zāi)康难芯坎煌砻鎸μ柲苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率的影響。.實驗器材太陽能實驗器、DIS數(shù)據(jù)采集器、溫度傳感器等。.實驗步驟(1)太陽能實驗器的支架上裝著三只分別涂黑色、灰色、白色的瓶子，將溫度傳感器 插入瓶內(nèi)，以觀察瓶內(nèi)空氣溫度的變化。(2)調(diào)節(jié)太陽能實驗器的位置與傾角，使太陽光直射在瓶子上。(3)開啟電源，運行DIS應(yīng)用軟件。點擊實驗?zāi)夸浿械摹疤柲艿睦谩保@示器界 面如圖所示；點擊“開始記錄”，計算機同時顯示三只瓶內(nèi)空氣溫度升高的變化圖線。(4)分

34、析、歸納實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。.實驗結(jié)論：.拓展請你再設(shè)計一個實驗，根據(jù)下列“探究太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率活動任務(wù)單”中的各項 要求，完成探究任務(wù)，并做好記錄。(課題選擇可參考課本”研究方案提示”)探究太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的效率活動任務(wù)單時間：月日一時地點：活動內(nèi)容記錄：課題組成員出勤情況承擔(dān)任務(wù)活 動 態(tài) 度優(yōu)良中差研究目的和意義：實驗選用的器材：14 /18本章自測1.在本章我們認(rèn)識了能量的各種不同形式。請在下圖的空格處填寫對應(yīng)的能量名稱。.物體的動能和分子的動能，既有相同之處又有不同之處。請在圖的兩個圓的重疊區(qū)寫上 它們共同的特性，在重疊區(qū)之外寫上它們各自獨有的特性。15 /18.下圖列舉了部分

35、能量轉(zhuǎn)化的過程。請在空格中填寫能量的名稱，在橫線上方填轉(zhuǎn)化裝置 的名稱。植物(光谷植物(光谷.從廣義上說，我們使用的能量大多來自太陽。例如，大海中的水被太陽 ，變成云， 變成雨，降落在高山上，匯成河流。所以我們說從水力發(fā)電站輸出的電能來自太陽。煤和石 油的能量同樣來自太陽，太陽能通過等途徑變成了煤和石油中的 能。.自然界中的宏觀過程具有方向性，能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出這種方向性，試從 流動的水帶動水磨做功的過程說明這一點。（提示：水流的機械能通過一系列的轉(zhuǎn)化變成內(nèi) 能，流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能無法被重新收集起來加以利用）.當(dāng)我們吹響號角時，號角發(fā)出的聲波在空氣中傳播，聲波具有能量。那么聲波

36、的能量從 何而來？又到何處去？.下列升高水溫的做法中，屬于做機械功的過程是（）。（A）在太陽下曬（B）放在微波爐里加熱（C）用攪拌器攪拌（D）用電磁爐煮16 /18.水從落差為75m高的瀑布頂端落下，如果開始時水的勢能的20%用來使水的溫度升高， 水落下后溫度升高。水的比熱容為4.2X103J/ （kg）.有一種飲料的標(biāo)簽上注有“低熱量可樂”，還注明Y100mL只有1.7kJ，一瓶這種飲 料為375mL。某同學(xué)喝完一瓶這種飲料，萌發(fā)了用爬樓梯的方法抵消掉他從飲料中攝取的 能量的想法。若他的質(zhì)量是65kg,假定他從飲料中攝取的能量全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，則他 要爬多高才能達到目的？.試計算，太陽輻射

37、到地球的能量相當(dāng)于多少個百萬千瓦的發(fā)電站的發(fā)電量?*11.長江三峽工程位于長江西陵峽中段，壩址在湖北省宜昌市三斗坪。三峽工程是一座具 有防洪、發(fā)電、航運及養(yǎng)殖和供水等巨大綜合利用效益的特大型水利水電工程。主要數(shù)據(jù)如 下表。試根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算三峽可利用的最大水力能為多少？有百分之幾轉(zhuǎn)化為了電能？26臺發(fā)電機組全部建成發(fā)電后，按設(shè)計要求年發(fā)電時間為多少?大壩壩高185m蓄水位 175m壩長 2335m水庫總庫容量3.93X1010m3防洪庫容量2.215X1010m3平均年流量4.51X1011m3電站總裝機數(shù)26臺總裝容量 1.82X107kW年平均發(fā)電量8.468 X1010kW h通航船閘萬噸級雙線5級船閘一座垂直升船機3000t級單線垂直升船機1座年單向通船能力5X107t12. *閱讀文章