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2019-2020年人教版物理第一輪復習：第十一章 多彩的物質世界 一、復習要點 （一）、宇宙和微觀世界 1、宇宙是由物質組成的。 2、物質是由分子組成的: 任何物質都是由極其微小的粒子組成的，這些粒子保持了物質原來的性質。（分子是保持物質原來性質的微小粒子） 3、原子結構 原子核 質子 中子 電子 4、固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的微觀模型: 固態(tài)物質中，分子與分子的排列十分緊密有規(guī)則，粒子間有強大的作用力將分子凝聚在一起。分子來回振動，但位置相對穩(wěn)定。因此，固體具有一定的體積和形狀。 液態(tài)物質中，分子沒有固定的位置，運動比較自由，粒子間的作用力比固體小。因此，液體沒有確定的形狀，具有流動性。 氣態(tài)物質中，分子間距很大，并以高速向四面八方運動，粒子之間的作用力很小，易被壓縮。因此，氣體具有很強的流動性。 5、納米科學技術 ①納米是長度單位，1nm=10-9m ②納米科學技術是納米尺度內（0.1nm—100nm）的科學技術，研究對象是一小堆分子或單個的原子、分子。 ③納米科學技術的應用： （二）、質量： 1、定義：物體所含物質的多少叫質量。 2、單位：國際單位制：主單位kg ，常用單位：t、g、mg 1t=103kg 1g=10-3kg 1mg=10-6kg 3、質量的理解：物體的質量不隨物體的形狀、狀態(tài)、位置而改變，所以質量是物體本身的一種屬性。 4、測量： （1）實驗室常用測量工具托盤天平，日常生活中常用的測量工具：案秤、臺秤、桿秤。 （2）托盤天平的使用方法： ①“看”：觀察天平的稱量以及游碼在標尺上的分度值。 ②“放”：把天平放在水平臺上，把游碼放在標尺左端的零刻度線處。 ③“調”：調節(jié)天平橫梁兩端的平衡螺母使指針指在分度盤的中線處，這時橫梁平衡。 ④“稱”：把被測物體放在左盤里，用鑷子向右盤里加減砝碼，并調節(jié)游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡。 ⑤“記”：被測物體的質量=盤中砝碼總質量+ 游碼在標尺上所對的刻度值 ⑥注意事項： A 、所測物體的質量不能超過天平的稱量 。 B、不能用手接觸砝碼，不能把砝碼弄濕弄臟。 C、潮濕的物體和化學藥品不能直接放到天平的盤中。 （三）、密度： 1、定義：單位體積的某種物質的質量叫做這種物質的密度。 2、公式： 3、單位： 國際單位制：主單位kg/m3 常用單位：g/cm3 單位間換算關系：1g/cm3=103kg/m3 水的密度為1.0103kg/m3，讀作1.0103千克每立方米，它表示的物理意義是：1立方米的水的質量為1.0103千克。 （四）、測量物質的密度 1、量筒 ⑴用途：測量液體體積（間接地可測固體體積）。 ⑵使用方法： ①“看”：單位[毫升（mL）、厘米3 ( cm3 )， 1mL=1cm3 ]、量程、分度值。 ②“放”：放在水平臺上。 ③“讀”：若量筒里的液面是凹形的，讀數(shù)時，視線要和凹面的底部相平。 2、測固體的密度： ①原理： ②測質量：工具：天平 沉入水中 工具：量筒、水、細線 形 狀 不 規(guī) 則 方法 1、在量筒中倒入適量的水，讀出體積V1； 2、用細線系好物體，浸沒在量筒中，讀出總體積V2，物體體積V=V2-V1 浮在水面 ③測體積 A、針壓法：（工具：量筒、水、大頭針） B、沉墜法：（工具：量筒、水、細線、石塊） 形狀規(guī)則：工具：刻度尺 說明：在測不規(guī)則固體體積時，采用排液法測量，這里采用了一種科學方法——等效代替法。 3、測液體密度： ⑴ 原理： ⑵ 方法：①用天平測液體和燒杯的總質量m1 ； ②把燒杯中的液體倒入量筒中一部分，讀出量筒內液體的體積V； ③稱出燒杯和杯中剩余液體的質量m2 ； ④得出液體的密度 （五）、密度與社會生活 1、溫度能改變物質的密度。一般物質的密度都是隨溫度的升高而減小。水在0—4℃之間時反常膨脹，4℃的水的密度最大。 2、密度的應用： ⑴鑒別物質：密度是物質的特性之一，不同物質密度一般不同，可用密度鑒別物質。 ⑵求質量：由于條件限制，有些物體體積容易測量但不便測量質量用公式m=ρV算出它的質量。 ⑶求體積：由于條件限制，有些物體質量容易測量但不便測量體積用公式V=m/ρ算出它的體積。 二、重難點例題分析 例1、小東同學在測定鹽水密度的實驗中，其方法和步驟完全正確，如圖11-1甲顯示的是他將燒杯中的部分鹽水倒入量筒后，天平重新平衡時的情景，圖11-1乙顯示的是倒入鹽水后量筒的讀數(shù)。 （1）根據(jù)圖中相關數(shù)據(jù)幫小東將下表填寫完整。 甲 圖11-1 燒杯和鹽水的總質量m/g 倒出部分鹽水后燒杯和鹽水的總質量m1/g 倒出鹽水的質量m2/g 鹽水的密度ρ/kg/m3 33 （2）另一位同學的實驗方法是：先測出空燒杯質量，并在量筒中倒入鹽水，測出鹽水的體積，再把量筒內鹽水全部倒入燒杯，測出燒杯和鹽水的總質量，然后計算鹽水的密度，用這種方法測出鹽水的密度ρ＇與小東測出鹽水的密度ρ相比較，則ρ＇_____ρ（選填“＜”、“＞”或“＝”）。 解析：（1）題中的圖甲顯示的是他將燒杯中的部分鹽水倒入量筒后，天平重新平衡時的情景，右盤中砝碼的總質量和游碼對應的刻度值之和等于剩余鹽水和燒杯的總質量大小為117g;由表中已有的數(shù)值可知燒杯和鹽水的總質量為117g+33 g=150g。表中的項目欄缺少倒出鹽水的體積數(shù)據(jù)的記錄，由圖乙可知，其數(shù)值為30mL=30cm3，由密度公式可以算出鹽水的密度為1.1103kg/m3。 （2）量筒中的鹽水倒入燒杯中時，總有一部分鹽水附著在量筒壁上，故所側的鹽水的質量偏小，由此可知所側鹽水的密度偏小。 解答：（1） 燒杯和鹽水的總質量m/g 倒出部分鹽水后燒杯和鹽水的總質量m1/g 倒出鹽水的質量m2/g 倒出鹽水的體積V/cm3 鹽水的密度ρ/(kg/m3) 150 117 33 30 1.1103 （2）＜ 例2、 有一塊形狀不規(guī)則的石蠟塊，欲測量它的密度，所需哪些器材并寫出實驗步驟。 解析：石蠟塊的質量用天平測量，體積用沉墜法測量，用密度公式計算出石蠟塊的密度。 解答：實驗所需器材：天平、量筒、細繩、鐵塊、水、砝碼、蠟塊。 實驗步驟： （1）用天平稱量出蠟塊的質量m。 （2）往量筒中注入一定數(shù)量的水，將用細線系住的鐵塊浸沒水中，記下此時的水面的示數(shù)V1 （3）用同一根線將鐵塊和石蠟塊系住，使它們完全浸入水中，記下此時的水面的示數(shù)V2 （4）石蠟塊的密度 例3、某同學利用一定質量的水，研究水的體積和溫度的關系，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出V—t圖象．請根據(jù)圖11-2的圖象回答以下問題： （1）圖象中AB段反映的物理現(xiàn)象是 ， BC段反映的物理現(xiàn)象是 　　　 ； （2）以上現(xiàn)象揭示了水的反常膨脹規(guī)律，由此可進 一步得出的推論是：水在4℃時 ； （3）在寒冷的北方冬天，湖面上結了厚厚的一層冰， 而魚卻能在湖底自由的生活。請你估計一下湖底的水溫 為 ℃ 。 解析：圖象中，橫軸為溫度軸，縱軸為體積軸。由圖 象可知，在AB段水的體積隨溫度的升高而減?。辉贐C段 圖11-2 水的體積隨溫度的升高而變大。 解答：（1）溫度升高，體積縮小 溫度升高，體積變大 （2）體積最小，密度最大 （3） 4 例4、一個體積是40cm3的鐵球，質量是158g，這個鐵球是空心的還是實心的？（ 鐵=7.9103kg/m3）若是空心的，空心部分的體積多大？ 解：此題第一問，是典型的一題多解，通過解題開闊思路，提高分析問題的能力。 解法一：密度比較法，求出球的密度與鐵的密度相比較。若球的密度小于鐵的密度，是空心；若球的密度等于鐵的密度，是實心。 解法二：質量比較法。設鐵球是實心的，求出實心球的質量與鐵球的質量相比較。若實心球的質量大于鐵的質量，是空心；若實心球的質量等于鐵的質量，是實心。 解法三：體積比較法，設鐵球是實心的，求出實心球體積與鐵球的體積相比較。若實心球的體積小于鐵的體積，是空心；若實心球的等于鐵的體積，是實心。 要解決第2問，必須要知道實心球的體積，才能求出空心部分的體積。因此，該題選解法三最簡單。下面用解法三解答此題。 解：鐵球的質量：m鐵=158g 鐵的密度：鐵=7.9103kg/m3 實心鐵球的體積： ∵V球>V實 ∴鐵球是空心的。 鐵球空心部分的體積： △V=V球-V鐵=40cm3-20cm3=20cm3 例5、某實驗室需要配制密度為1.6g/cm3的溶液500ml，用密度為1.2g/cm3的甲溶液和密度為1.8g/cm3的乙溶液配制，需取甲、乙溶液各多少克？ 解析：由題意，甲溶液和乙溶液的體積之和等于混合液的體積，即V甲+V乙=+=500ml=500cm3，甲溶液和乙溶液的質量之和等于混合液的質量，即m甲+m乙=1.6g/cm3500cm3=800g。通過方程組就可以求出問題的答案。 解：設甲的質量為m甲，設乙的質量為m乙，據(jù)題意得： V甲+V乙=+=+ =500ml=500cm3 m甲+m乙=1.6g/cm3500cm3 解得: m甲 = 200g , m乙=600g 三、綜合練習 1、有6種物質：鐵、水銀、水晶、白酒、牛奶、巧克力，請用不同的分類方法把它們分成兩類，按照示例填空。 分類一(示例) 分類方法：按是否透明來分 透明 不透明 水晶、白酒 鐵、水銀、牛奶、巧克力 分類二 分類三 分類方法： 分類方法： 鐵、水晶、巧克力 水銀、牛奶、白酒 2、銅的密度是8.9103kg/m3，讀作___________________，它的意思是________ ___________________；體積為0.5m3 的實心銅制零件的質量是_____________kg。 3、一名初中生的質量約為45_____，它的體積約為_____ dm3。 4、一塊質量是1.8kg的冰，其體積為_______m3，這塊冰全部熔化成水后的體積為_________m3。 5、某物體的質量為810g，體積是300cm3，它的密度是_______g/cm3，將其截去一半，它的密度為______kg/m3，它的質量變?yōu)開_______g。 6、已知ρ1、ρ2分別為兩種金屬的密度，如果由體積相等的這兩種金屬制成合金，合金密度為_______。如果由質量相等的這兩種金屬制成合金，合金密度為_________。 7、同種元素的粒子尺度由小到大排列的是 A．原子核、質子、電子 B．質子、原子核、原子 C．質子、原子核、中子 D．原子、原子核、質子 8、將一注射器的針頭撥掉，用手指將開口堵?。ǚ乐构軆葰怏w泄露），另一只手推動活塞，當封閉在注射器內的氣體被壓縮時： A、氣體的m和V都減小，ρ不變 B、氣體的m不變，V減小，ρ變大 C、氣體的m，V，ρ都減小 D、以上說法都不正確 9、用油罐車裝運原油，每節(jié)油罐車的容積為50m3，如果要運800t原油（原油密度ρ油=0.8103kg/m3），那么需要油罐車： A、14節(jié) B、16節(jié) C、20節(jié) D、24節(jié) 10、甲、乙兩塊金屬塊，甲的體積是乙的體積的2倍，甲的質量為乙的質量的4倍，那么甲的密度是乙的密度的： A、1/2 B、2倍 C、1/4 D、8倍 a V/m3 m/103kg 1 2 3 4 1 2 3 0 4 b c 圖11-3 11、（09年荊門市）分別由不同物質a、b、c組成的三個實心體，它們的質量和體積的關系如圖11-3所示，由圖可知（ ） A.a物質的密度最大 B.c物質的密度最大 C.b物質的密度是2103kg/m3 D.條件不足，無法判斷 12、a、b是兩個由同種材料制成的金屬球，它們的質量分別為128g、60g，體積分別為16 cm3、12 cm3。在這兩個金屬球中，如果有一個是實心的，那么 （ ） A．這個實心球是a，金屬的密度是 8 g/cm3 B．這個實心球是a，金屬的密度是 5 g/cm3 C．這個實心球是b，金屬的密度是 8 g/cm3 D．這個實心球是b，金屬的密度是 5 g/cm3 13、綿延在廈門環(huán)島路上的“永不止步”群雕，將馬拉松比賽的場景永遠定格在這條世界上最美麗的賽道上（圖11-4）。雕像的大小跟真人差不多，設其密度是8103kg／m3。則每一尊雕像的質量約為 A．5kg B．50kg C．500kg D．5000kg 圖11-4 14、（09年煙臺市）小明利用天平和量杯測量某種液體的密度，得到的數(shù)據(jù)如下表，根據(jù)數(shù)據(jù)繪出的圖象如圖11-5所示．則量杯的質量與液體的密度是 圖11-5 A．20g，1．0103kg／m3 B．60g，0．8103kg／m3 C．60g，1．0103kg／m3 D．20g，0．8103kg／m3 15、下表列出由實驗測定的幾種物質的密度（單位：kg/m3） 銅 8.9103 水銀 13.6103 氧氣 1.43 鐵 7.9103 純水 1.0103 空氣 1.29 鋁 2.7103 煤油 0.8103 水蒸氣 0.60 冰 0.9103 酒精 0.8103 氮氣 0.09 認真閱讀上表，你一定能從中發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，請寫出三點。 ①___________________________________________ ②___________________________________________ ③___________________________________________ 16、給你天平和尺，測一長方形的均勻鋁箔的厚度，需測的物理量是________________，鋁箔厚度的數(shù)學表達式為_______ 。 17、怎樣用秤稱出墨水瓶的容積？怎樣用量筒測出一瓶空氣的質量？ 18、為了測量小金屬塊的質量，小芳同學利用下列器材進行實驗：托盤天平（只帶有20g的砝碼2個、10g的砝碼1個、5g的砝碼1個）、小金屬塊。主要步驟如下： ⑴把天平置于水平桌面上，調節(jié)天平平衡； ⑵將小金屬塊置于天平的左盤內，當小芳向右盤內加入2個20g的砝碼后，發(fā)現(xiàn)指針偏向了分度盤的左側，再向右盤內加入1個10g的砝碼，發(fā)現(xiàn)指針偏向了分度盤的右側。為了使天平再次平衡，小芳接下來的操作可能是： 或 （答出兩種即可）。 19、（09年江西省）同學們在實驗室里測某種小礦石的密度,選用天平、量筒、小礦石、細線、燒杯和水,進行了如下的實驗操作： A．將小礦石用細線系好后慢慢地放入量筒中并記下總的體積． B．把游碼放在標尺的零刻度線處，調節(jié)橫梁上的螺母，使橫梁平衡. C．把天平放在水平桌面上． D．將小礦石放在左盤中,在右盤中增減砝碼并移動游碼直至橫梁平衡. E．在量筒中倒入適量的水并記下水的體積． ⑴正確的實驗操作順序是 (只填字母序號). ⑵在調節(jié)天平時，發(fā)現(xiàn)指針位置如圖11-6甲所示，此時應將平衡螺母向 調(選填“左”或“右”)。 甲 乙 丙 圖11-6 ⑶用調節(jié)好的天平稱小礦石的質量.天平平衡時,放在右盤中的砝碼和游碼的位置如圖11-6乙所示；量筒量出小礦石的體積如圖11-6丙所示，由此可知，小礦石的密度ρ= kg/m3。 ⑷實驗中，由于小英同學不小心把量筒打碎了，但實驗室里已沒有量筒了，老師就給她增加了一個溢水杯.現(xiàn)請你幫她想辦法測出小礦石的體積,寫出簡要的實驗步驟. 20、圖11-7是我國設計的北京xx年奧運會獎牌，獎牌正面為國際奧委會統(tǒng)一規(guī)定的圖案，獎牌背面鑲嵌著取自中國的玉石，形象詮釋了中華民族自古以來以“玉”比“德”的價值觀，是中華文明與奧林匹克精神的一次“中西合璧”。獎牌分為金牌、銀牌和銅牌。其中金牌由純銀、玉石、純金組成，金牌的總體積約為23 cm3，鑲嵌玉石的體積約為5.4cm 3，純金的質量約為6g。（已知：ρ玉=3.0g/cm3，ρ金=19.3g/cm3，ρ銀=10.5 g/cm3）。請問： (1)一枚金牌約需要玉石多少克？ (2)一枚金牌除了玉石和純金外，還需純銀約多少克？（計算結果保留一位小數(shù)） 圖11—7 21、我國約有4億多人須配帶近視眼鏡，組成眼鏡的主要材料的部分技術指標如下表： 材料 樹脂鏡片 玻璃鏡片 銅合金 鈦合金 透光量 92% 91% — — 密度(g/cm3) 1.3 2.5 8.0 4.5 性能 較耐磨損 耐磨損 較耐磨損 耐腐蝕 ①求一塊體積為4cm3玻璃鏡片的質量是多少？ ②一副銅合金鏡架的質量為20g，若以鈦合金代替銅合金，求一副鈦合金鏡架的質量。 22、用鹽水選種，要求鹽水的密度是1.1g/cm3，現(xiàn)在配制了0.5dm3的鹽水，稱得鹽水的質量是0.6kg。這種鹽水合不合要求？若不合要求，應加鹽還是加水？加多少？ 23、一個空瓶質量為200g，裝滿水后總質量為700g。若先將瓶內裝一些金屬顆粒，使瓶和金屬顆粒的總質量為878g，然后將瓶內再裝水至滿瓶，稱出瓶的總質量為1318g。求瓶內金屬顆粒的密度多大？ 多彩的物質世界 參考答案 1、解 分類二：按物體常溫下的狀態(tài)分類 固體：鐵、水晶、巧克力 液體：水銀、牛奶、白酒 分類三：按物體是否可食用分類 食品：白酒、牛奶、巧克力 非食品：鐵、水銀、水晶 2、8.9乘以10的三次方千克每立方米，1m3銅的質量是8.9103千克 3、kg 45 4、210-3m3 1.810-3m3 5 、2.7103 405 6、 7、 B 8、C 9 、B 10、B 11、A 12、A 13、C 14、A 15、不同物質的密度一般不相同 同種物質的密度與它所處的狀態(tài)有關 固體、液體的密度比氣體的大 16 、鋁薄的質量m、長a、寬b 17、(1)①用秤稱出空墨水瓶的質量m1； ②向空墨水瓶中裝滿水，用秤稱出墨水瓶和水的總質量m2； ③瓶的容積：V= (2) 向瓶中裝滿水，用量筒測出滿瓶水的體積V，從密度表中查查出空氣的密度為ρ，則滿瓶空氣的質量為m=ρV 18、⑵①取下10g砝碼，放入5g砝碼，若指針偏向分度盤的左側，則調節(jié)游碼至天平平衡； ②取下10g砝碼，放入5g砝碼，若指針剛好指到分度盤的中央，則天平平衡； ③取下10g砝碼，放入5g砝碼，若指針偏向分度盤的右側，則應取下5g砝碼，移動游碼至天平平衡。 19、⑴CBDEA等 ⑵左 ⑶3.1103 ⑷①將小礦石慢慢浸沒盛滿水的溢水杯中,同時用燒杯收集從溢水杯中溢出的水; ②用天平測出溢出水的質量m排; ③利用V石＝V排＝ m排 / ρ水 得出小礦石的體積 20、解：（1）金牌需要玉石的質量：m=ρV=3.0g/cm35.4 cm3 =16.2g （2）金牌中純金的體積： V=m/ρ=6g/19.3g/cm3=0.3cm3 金牌中純銀的體積： V=23cm3 -0.3cm3-5.4cm3 =17.3cm3 金牌中純銀的質量： m=ρV =10.5g/cm317.3 cm3 =181.7g 21、解：（1）玻璃鏡片的體積：V1=4cm3 玻璃鏡片的密度：ρ1=2.5g/cm3 玻璃鏡片的質量：m1=ρ1V1=2.5g/cm34cm3=10g （2）銅合金鏡架的質量：m2=20g 銅合金的密度：ρ2=8.0g/cm3 銅合金鏡架的體積：V2===2.5cm3 鈦合金的密度：ρ3=4.5g/cm3 鈦合金的鏡架的質量：m3=ρ3V2=4.5g/cm32.5cm3=11.25g 22、解：配好的鹽水質量m=0.6kg 配好的鹽水的體積V=0.5dm3=0.510-3m3 配好的鹽水密度： 因為1.2103kg/m3>1.1103kg/m3給，所以這種鹽水不合要求，應加水。設加的水體積為V水，其質量為m水=水V水 由 則 得1.1103kg/m3（0.510-3m+V水）=0.6kg+1.0103kg/m3V水 V水=0.510-3m3 ∴m水=水V水=1.0103kg/m30.510-3m3=0.5kg 23、解：滿瓶水的質量：m1=700g-200g=500g 滿瓶水的體積：V1===500cm3 瓶中裝金屬顆粒后瓶中水的質量：m2=1318g-878g=440g 瓶中裝金屬顆粒后瓶中水的體積：V2===440 cm3 金屬顆粒的體積：V= 500cm3 -440cm3= 60cm3 金屬顆粒的質量：m=878g-200g=678g 金屬顆粒的密度：ρ= ==11.3g/cm3 附送： 2019-2020年人教版物理第一輪復習：第十七章 能源與可持續(xù)發(fā)展 （一）、能源家族 1、能源 凡是能提供能量的物質資源，都可以叫做能源。 2、化石能源 煤、石油、天然氣稱為化石能源。 3、一次能源 可以從自然界直接獲取的能源是一次能源。如柴草、煤、石油、天然氣、太陽能、水能等。 4、二次能源 無法從自然界直接獲取，必須通過一次能源的消耗，由一次能源直接或間接轉化而來的能源是二次能源。如電力、蒸汽、焦炭、煤氣等。 區(qū)別一次能源和二次能源的關鍵是看其是否經過加工轉換。 5、生物質能 由生命物質提供的能量稱為生物質能。 6、不可再生能源 不可能在短期間內從自然界得到補充的能源叫做不可再生能源。如化石燃料（煤、石油和天然氣），核裂變燃料。 7、可再生能源 可以從自然界里源源不斷地得到的能源叫可再生能源。如水能、風能、生物質能、地熱能、潮汐能。 （二）、核能 1、核能 原子核分裂或聚合時釋放的巨大能量叫做核能。 2、裂變 用中子轟擊較大原子核，使其分裂成兩個中等大小的原子核并釋放出巨大能量的現(xiàn)像叫做裂變。應用：原子彈、核電站。 3、鏈式反應 原子核發(fā)生裂變時，裂變自行持續(xù)下去的現(xiàn)象叫做鏈式反應。 4、聚變 質量很小的原子核在超高溫下結合成新的原子核，釋放出更大的核能叫做聚變，也稱為熱核反應。應用：氫彈、太陽。 5、核能的優(yōu)缺點 優(yōu)點：清潔、無污染、產生能量巨大。 缺點：有可能帶來放射性污染。 （三）、太陽能 1、太陽的結構 太陽的結構主要包括：太陽核心、輻射層、對流層和太陽大氣。 2、太陽能的優(yōu)缺點 優(yōu)點：①太陽能十分巨大；②太陽能供應時間長久；③太陽能分布廣闊、獲取方便、無需挖掘、開采和運輸；④太陽能安全、無污染。 缺點：太陽能的輻射功率分散、不穩(wěn)定；目前轉換效率還較低。 3、利用方式：光熱轉換------太陽灶、太陽能熱水器；光電轉換------太陽能電池；光化轉換------綠色植物. （四）能源革命 1、三次能源革命： 第一次能源革命：鉆木取火。 第二次能源革命：蒸汽機的發(fā)明。 第三次能源革命：可控核能利用。 2、能量轉移和轉化的方向性 能量的轉移和轉化都是有方向性的，能量的利用是有條件的，也是有代價的，并不是什么能量都可利用。 （五）、能源與可持續(xù)發(fā)展 1、能源消耗時對環(huán)境的影響 ①空氣污染；②產生廢物；③有害物質；④水土流失及沙漠化。 2、人類未來的理想能源 ①必須足夠豐富，可以保證長期使用；②必須足夠便宜，可以保證多數(shù)人用得起；③相關技術必須成熟，可以保證大規(guī)模使用；④必須足夠安全、清潔，可以保證不會嚴重影響環(huán)境。 二、重難點例題分析 例 1、將下列給出的各種能源進行分類，并寫明分類依據(jù)。 煤、木柴、石油、太陽能、電能、核能、潮汐能、地熱能、風能。 劃分依據(jù)：_____________________________________ 分類：（1）_____________________________________ （2）_____________________________________ 解析：本題是一道開放性試題，只要分類合理就行。 解答：劃分依據(jù)：一次能源和二次能源 分類：（1）一次能源：煤、木柴、石油、太陽能、核能、潮汐能、地熱能、風能。 （2）二次能源：電能 例 2、下列關于核能的說法正確的是（ ） A．物質是由原子構成的，原子中有原子核，所以利用任何物質都能得到核能 B．到目前為止，人類獲得核能有兩種途徑，即重核裂變和輕核聚變 C．原子彈和氫彈都是利用原子核裂變的原理制成的 D．自然界只有在人為的條件下才會發(fā)生裂變和聚變 解析：核能是人們在近幾十年里發(fā)現(xiàn)和利用的新能源。雖然各種物質的原子里都有原子核，但在通常情況下并不能釋放能量．只有當原子核發(fā)生改變──裂變和聚變時才伴隨巨大的能量變化，可見選項A錯誤、選項B正確。原子彈則是利用裂變的鏈式反應中能在極短的時間內釋放出巨大能量的原理制成的，而氫彈則是利用輕核的聚變制成的，則選項C是錯誤的。自然界除了人為的聚變外，太陽和許多恒星內部都進行著大規(guī)模的聚變反映，并以光和熱的形式將核能輻射出來，則選項D也是錯誤的。 解答：選B 例3、 關于能源的利用和節(jié)能，下列說法正確的是（ ） A．根據(jù)能量的守恒定律，能源的利用率應該是100% B．由于能量不會消滅，也不會創(chuàng)生，總是守恒的，所以節(jié)約能源意義不大 C．節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科技進步無關 D．在能源的利用中，總會有一部分能源未被利用而損失掉 解析：本題的考查涉及到能量轉化的基本規(guī)律和可持續(xù)發(fā)展問題。能源的使用在任何情況下都不可能達到理想狀態(tài)，做到沒有任何損失，雖遵從能量守恒定律，但它指的是損失部分和被利用部分總和與原來能源總量相等，所以選項A錯；根據(jù)能量轉化的規(guī)律，能量在轉化時，在遵循能量轉化和守恒定律的同時，能量的轉化和轉移還具有方向性。在利用能源的過程中總會有一部分能量轉化成熱散失在周圍環(huán)境中，這些能量雖然還在自然界中，但卻無法轉化為其他形式的能，因而很難或無法再利用。所以，能量經轉化后，可利用的能，只可能減少，不可能增加，因此節(jié)能的意義重大；同時，只有節(jié)能意識是不夠的，必須利用科技進步提高能源利用率，不斷開發(fā)新能源，以滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展的需要。所以選項B、C錯。 解答：選D 例4、育才中學九（1）班的物理課外探究小組對“吸收太陽能與表面顏色之間的關系”進行了實驗研究：在黑色塑料袋和白色塑料袋內裝入同樣質量的水，插入溫度計后系好，放在陽光下暴曬，每隔相同的時間，讀出溫度計的示數(shù)。數(shù)據(jù)記錄如下： 塑料袋 水的質量(kg) 初溫（℃） 溫度（℃） 溫度（℃） 溫度（℃） 黑色 1.5 14.0 23.3 28.0 33.5 白色 1.5 14.0 17.5 18.6 21.0 （1）他們在實驗中采用的科學方法是________； （2）分析上表的實驗數(shù)據(jù)，得出的結論是：________________________________。 （3）由此可知，太陽能熱水器的集熱管內表面顏色以_____色為宜，夏天應穿____（選填“淺”或“深”）顏色的衣服。 解析：設計的實驗方案明顯運用了控制變量法。由表中數(shù)據(jù)可知，黑色表面的物體吸熱本領強。利用太陽能熱水器是為了是為了加熱水箱中的水，所以太陽能熱水器的集熱管內表面顏色以黑色為宜。夏天氣溫高，應穿淺顏色的衣服。 解答：（1）控制變量法。 （2）黑色表面的物體吸熱本領強。 （3）黑 淺 例5、楊洋同學家原來是用液化石油氣燒水的(每天至少用65℃的熱水100kg)，參加“探究性學習”活動后，在老師的指導和同學們的幫助下，制作了一臺簡易的太陽能熱水器.這臺熱水器6月份平均每天可將100kg水從15℃升高到65℃. (1)若液化石油氣的熱值為8.0107J/kg，改用太陽能熱水器后，6月份平均每天可節(jié)約液化石油氣多少千克？（液化石油氣燃燒放熱的70%被水吸收） (2)使用太陽能熱水器比使用燃料燒水，除了節(jié)約能源外，還有哪些優(yōu)點？(至少寫出兩點) 解析：先根據(jù)熱量的計算公式求出水所需吸收的熱量，然后根據(jù)效率和熱值算出所需燃燒的液化石油氣的質量，即為節(jié)約的液化石油氣． 解： (1)水的質量：m=100kg 水的比熱容：C=4.2103J/(kg℃) 水升高的溫度：△t=65℃-15℃=50℃ 水吸收的熱量：Q吸=Cm△t =4.2103J/(kg℃)100kg50℃ =2.1107J 　　液化石油氣的熱值為q=8.0107J/kg 液化石油氣燃燒放出的熱量：Q放===3105J 平均每天節(jié)約液化石油氣的質量：M=== =0.375kg　 (2)優(yōu)點有：①無污染　　?、诎踩　、酃饽苋≈槐M　 說明：此問答案多種，只要回答合理均正確。 三、綜合練習 1、下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的是 A.核能 B.柴草 C.煤 D.風能 2、出行是人們工作、生活必不可少的環(huán)節(jié)，出行的工具多種多樣，使用的能源也不盡相同。自行車、電動自行車和燃油汽車所消耗能量的類型分別是（ ） ①生物質能 ②核能 ③電能 ④太陽能 ⑤化學能 A、①③⑤ B、①④⑤ C、①②③ D、①③④ 來自太陽輻射的能量 新能源 可再生 能源 3、（09年江西省基礎教育課改實驗區(qū)）研究能源利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已成為21世紀世界各國共同的任務.能源按不同的分類方式可進行不同分類.下列四組能源中，能歸入圖17-1所示陰影部分的一組是 （ ） A．煤炭、地熱能、沼氣 B．太陽能、風能、海洋能 C．水能、木柴、天然氣 D．石油、海洋能、核能 4、下列關于節(jié)約能源的說法中，錯誤的是（ ） 圖17-1 A.提高能源利用率節(jié)約能源，離不開科技進步 B.充分利用余熱和減少有害摩擦可節(jié)約能源 C.減少能量轉化的中間環(huán)節(jié)可節(jié)約能源 D.由于能量是守恒的，所以節(jié)約能源是毫無意義的事情 5、下列關于能量的轉移過程正確的是 A.草→太陽→兔子吃草→人吃兔子 B.太陽→樹木→鉆木取火→用火烤食 C.太陽→電能→風能→電燈發(fā)光 D.太陽→汽油→石油→汽車載貨 6、（09年福建省安溪縣）下列能源中，屬于不可再生能源的一組是（ ） ①煤 ②核燃料 ③水能 ④石油 A．①②③； B．①②④； C．①③④； D．②③④。 7、（09年茂名市）如圖17-2所示為核電站發(fā)電流程圖。下列說法不正確的是（ ） 圖17-2 圖17-3 A．核能是不可再生能源 B．蒸汽輪機的效率總是小于1 C．蒸汽輪機將核能轉化為機械能 D．發(fā)電機將機械能轉化為電能 8、（09年株洲市）市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子（如圖17-3所示）。在陽光的照射下，小電扇快速轉動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼意。該裝置的能量轉化情況是 A．太陽能→電能→機械 B．太陽能→機械能→電能 C．電能→太陽能→機械能 D．機械能→太陽能→電能 9、原子彈和核電站的根本區(qū)別是( ) A.原子彈利用核裂變,核電站利用核聚變 B.原子彈利用核聚變,核電站利用核裂變 C.原子彈對裂變的鏈式反應不加控制,核電站控制裂變的鏈式反應速度 D.原子彈對聚變的鏈式反應不加控制,核電站控制聚變的鏈式反應速度 10、關于太陽能的轉化，下列說法中錯誤的是 ( ) A．太陽能可轉化為風能和水能 B．太陽能可轉化為動植物的化學能 C．太陽能可轉化為核能和地熱能 D．太陽能可轉化為物體的內能 11、為減輕大氣污染，下列措施中錯誤的是( ) A.建熱電站，集中對企業(yè)或居民供熱 B.改進消煙和除塵裝置，提高其性能 C.大力推廣使用太陽能 D.放棄內能的利用，停止使用一切燃料 12、植物吸收太陽光進行光合作用，在這過程中是 能轉化為 能；太陽電池可以將 能轉化為 能.今天，我們利用化石燃料獲取能量，實際上是在開采上億年前地球所接收的 能. 13、我國將于2006年1月1日開始實施《可再生能源法》。這部法律不僅向人們顯示了可再生能源對于未來社會生活的重大意義，同時，也為可再生能源未來的發(fā)展指出了更明確的方向。 （1）目前我國常用的能源有煤炭、石油、天然氣、風能、水能、核燃料、太陽能等，其中屬于可再生能源的是______________________________。 （2）與不可再生能源相比，可再生能源的主要優(yōu)點是（只要寫1條）：______________ _________________________ 。 14、人類物質文明和精神文明不斷增長，能源消耗也急劇增長，如圖17—4所示。 ①看圖后，說說你最擔心的問題。 ②要解決你最擔心的問題，一方面談談在日常生活中你應該怎么做（至少說兩點），另一方面說說你有什么設想（說出一點即可）？ 圖17—4 15、如圖17—5是一同學在拍攝的一家化工廠的外景，從這張圖中你可以得到哪些信息？ 圖17—5 16、請列舉兩例說明能量轉化后雖然沒有消失，但轉化后的能量卻無法再利用。 17、當你放學回家，打開廚房門時忽然聞到一股煤氣味，你應該怎么辦？不應該怎樣？ 18、汽車是常見的交通工具。它在給人們帶來交通便利的同時，也帶來了環(huán)境污染、交通安全等一些社會問題?，F(xiàn)請運用所學的物理知識解決下列問題： （1）汽車里的燃料燃燒排放的尾氣既污染環(huán)境，又會引起熱島效應。請你設想可以采用哪些新型能源來解決這個問題并說出它的優(yōu)點。（要求寫出一種） （2）為了減少交通安全事故發(fā)生，可以采用哪些有效措施？請你提出設想和建議（要求寫出兩條） 19、（09福州）請仔細閱讀下文，并回答文后問題。 福州打造海西“多電型”能源基地 據(jù)2009年5月21日《福州晚報》報道，隨著海交會開幕和一系列能源項目的開工建設，多種能源互補的能源發(fā)展和保障體系已使福州能源建設走在海西前頭。 不久的將來，我市公交車將用上天然氣做燃料，這種清潔能源能有效減少空氣污染。隨著紅廟嶺垃圾發(fā)電廠的建設，節(jié)能環(huán)保、替代型能源有了新的突破，目前焚燒1噸垃圾能發(fā)電220kWh，可供普通家庭使用一個月。沿海的長樂、連江、福清、羅源已建和在建的多個火力發(fā)電廠，極大地滿足了福州用電需求。平潭、福清、長樂的風力資源相當豐富，風力發(fā)電已成為海島平潭重要的獲取電能方式之一。福清核電站規(guī)劃裝機容量600萬kW，它的建成必將大大緩解煤電使用的壓力，與火力發(fā)電相比，核能發(fā)電只需消耗很少的核燃料，就能產生大量的電能。 （1）公交車使用天然氣做燃料的好處是 。文中涉及的節(jié)能環(huán)保、變廢為寶的方法是利用 發(fā)電。 （2）風力發(fā)電是將 能轉化為電能。與火力發(fā)電相比，核能發(fā)電的優(yōu)點是 　　 。 20、你聽說過“乙醇汽油嗎”？ 有這樣一則報道：一個美國農民面對自己家里堆積如山的玉米愁容滿面：玉米既售價低廉而且銷路不好。他夢想著怎樣將這些有著黃金一樣顏色的東西變成真正的黃金？他不顧大家都譏笑他異想天開，專程為他的“異想天開”去請教了一位科學家。這位科學家既同情他也對他的“異想天開”很感興趣。經過一段時間的研究和考察，這位科學家開發(fā)出了“乙醇汽油”，即用玉米生產乙醇，然后以一定比例與汽油混合，就可以供汽車等作為能源使用。 石油被稱為“液體黃金”，但是使用傳統(tǒng)能源所帶來的環(huán)境問題以及能源危機正越來越嚴重地困擾著人類。所以“乙醇汽油”的開發(fā)和利用或許能給人類開發(fā)新的能源帶來一種新的途徑。 請你根據(jù)上述材料和所學知識分析回答下列問題： (1)乙醇燃燒的過程是 能轉化為熱能的過程．理論上，完全燃燒28g乙醇可以產生8.4105J的熱量，如果這些熱量完全被水吸收，在1標準大氣壓下，可以將 kg 20℃的水加熱到沸騰。（水的比熱容:4.2103J/kgoC） (2)按照能源的分類，乙醇汽油屬于 能源，使用乙醇汽油作為能源，與使用傳統(tǒng)汽油、柴油等相比具有明顯的好處，請你說出一點： ． (3)請你結合上述事例，談談我們在學習中應該具有什么樣的精神？ 21、如圖17—6所示，簡易太陽能熱水器受光面積1.2m2，內裝80kg水，太陽每分鐘輻射到1m2 面積上的熱量是7.56104J，如果60％的熱量被水吸收，問： ⑴太陽能熱水器內壁為什么涂成黑色？ ⑵20℃的水曬3h后水溫達多℃？ ⑶煤氣的熱值是4.2107J/kg，若煤氣灶的效率為40％燒熱（達到⑵中水的末溫）這些水需燃燒多少煤氣？ 圖17—6 型號 JL—88 水容量/L 80 自身質量/kg 40 22、有一款太陽能熱水器；銘牌上的部分參數(shù)如表所示。將它安裝在陽光充足的水平臺面上，并裝滿水。 （1）若它的底部支架與水平臺面的接觸面積為0.3m2， 求它對臺面的壓力和壓強。（取g＝10N/kg） （2）江漢平原（晴天）平均每平方米的面積上，每小時接收的太陽能約為2.8106J。若該熱水器接受太陽能的有效面積為1.5m2，每天日照時間按8h計算，則它一天中接收的太陽能（E）約為多少？若這些太陽能有60%被熱水器中的水吸收，則可使水溫升高多少？ （3）若該熱水器一天中接收的太陽能，由燃燒煤氣（熱值q＝4.2107J/kg）來獲得，則需要完全燃燒多少千克煤氣？ （4）請你： ①從能源和可持續(xù)發(fā)展的角度，說出提倡開發(fā)利用太陽能的兩點主要理由； ②說出當前在利用太陽能方面所面臨的某一主要困難（可從自然因素或技術因素等方面思考）。 能源與可持續(xù)發(fā)展 參考答案 1、D 2、A 3、B 4、D 5、B 6、B 7、C 8、A 9、C 10、C 11、D 12、太陽;化學;太陽;電;太陽 13、風能、水能、太陽能 可以從自然界里源源不斷的得到 14、①會出現(xiàn)能源危機 ②節(jié)約用電，節(jié)約用水 開發(fā)利用新能源 15、燃料燃燒不完全；煙氣帶走大量熱，造成能量損失；煙氣污染大氣 16、電能在白熾燈中轉化為內能，再轉化為光能，有一部分內能要損失掉 燃料在內燃機里燃燒，化學能轉化為內能，推動活塞做功后，廢氣的溫度還很高，但無法利用 17、要關掉煤氣法門，要打開門窗通風換氣。不要點火，不要開電器。 18、（1）可以用液化氣，優(yōu)點是排放尾氣少 可以用太陽能，優(yōu)點是衛(wèi)生、節(jié)能、無污染 可以用蓄電池，優(yōu)點是不會排放尾氣 （2）限速、限重、保持車距等 19、（1）能有效減少空氣污染 垃圾 （2）機械（或風） 只需消耗很少的核燃料，就能產生大量的電能 20、(1) 化學 ； 2.5 (2) 新（或二次、可再生） ； 可再生、污染少 (3)大膽想象；勇于實踐；勤學好問…… 21、解析：解答本題首先要清楚什么顏色對太陽的吸收強，其次熱量的計算要熟悉，的來源要清楚，再次要明確熱平衡方程及其計算。 解：⑴黑色表面對太陽輻射的吸收強，所以太陽能熱水器內壁要涂成黑色。 ⑵簡易太陽能熱水器3得到太陽的輻射熱量： 由熱平衡方程以及得： ⑶ 22、解析：太陽能具有取之不盡，用之不竭，清潔無污染等諸多優(yōu)點，深受人們的青睞。在能源問題日益突出的今天，如何有效地利用太陽能自然成了中考關注的熱點。 讀表可知，這款太陽能熱水器自身質量為40kg，水容量為80L＝0.08m3，裝滿水時水的質量為： m＝ρV＝103kg/m30.08m3＝80kg 熱水器的總質量為： 40kg＋80kg＝120kg 總重力為G＝＝120kg10N/kg＝1200N 太陽能熱水器裝滿水后對臺面的壓力為： F＝G＝1200N 壓強為。 （2）由泰州地區(qū)平均每平方米的面積上每小時接收的太陽能約為2.8106J，可計算出有效面積為1.5m2的太陽能熱水器一天（8h）吸收的太陽能為： E＝2.8106J/（m2h）1.5m28h ＝3.36107J Q吸＝60%E＝60%3.36107J＝2.016107J （3）需燃燒煤氣的質量為： （4）大力開發(fā)和利用太陽能，一方面可以減少化石類能源的使用，另一方面可以減小環(huán)境污染。當前利用太陽能所面臨的主要困難，一是受天氣的影響，二是能量轉換效率低。