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一、原子结构
质子(Z个)
原子核 注意:
中子(N个)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
Z
1.原子( A X ) 原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数
核外电子(Z个)
★熟背前20号元素,熟悉1~20号元素原子核外电子的排布:
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca
2.原子核外电子的排布规律:①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里;②各电子层最多容纳的电子数是2n2;③最外层电子数不超过8个(K层为最外层不超过2个),次外层不超过18个,倒数第三层电子数不超过32个。
电子层: 一(能量最低) 二三四五六七
对应表示符号: K L MNO P Q
3.元素、核素、同位素
元素:具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
核素:具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。
同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。(对于原子来说)
二、元素周期表
1.编排原则:
①按原子序数递增的顺序从左到右排列
②将电子层数相同的各元素从左到右排成一横行。(周期序数=原子的电子层数)
③把最外层电子数相同的元素按电子层数递增的顺序从上到下排成一纵行。
主族序数=原子最外层电子数
2.结构特点:
核外电子层数 元素种类
第一周期 12种元素
短周期 第二周期 28种元素
周期 第三周期 38种元素
元 (7个横行) 第四周期 418种元素
素 (7个周期) 第五周期 518种元素
周 长周期 第六周期 632种元素
期第七周期 7未填满(已有26种元素)
表 主族:ⅠA~ⅦA共7个主族
族副族:ⅢB~ⅦB、ⅠB~ⅡB,共7个副族
(18个纵行) 第Ⅷ族:三个纵行,位于ⅦB和ⅠB之间
(16个族)零族:稀有气体
三、元素周期律
1.元素周期律:元素的性质(核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性)随着核电荷数的递增而呈周期性变化的规律。元素性质的周期性变化实质是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果。
2.同周期元素性质递变规律
第三周期元素
11Na
12Mg
13Al
14Si
15P
16S
17Cl
18Ar
(1)电子排布
电子层数相同,最外层电子数依次增加
(2)原子半径
原子半径依次减小
—
(3)主要化合价
+1
+2
+3
+4
-4
+5
-3
+6
-2
+7
-1
—
(4)金属性、非金属性
金属性减弱,非金属性增加
—
(5)单质与水或酸置换难易
冷水
剧烈
热水与
酸快
与酸反
应慢
——
—
(6)氢化物的化学式
——
SiH4
PH3
H2S
HCl
—
(7)与H2化合的难易
——
由难到易
—
(8)氢化物的稳定性
——
稳定性增强
—
(9)最高价氧化物的化学式
Na2O
MgO
Al2O3
SiO2
P2O5
SO3
Cl2O7
—
最高价氧化物对应水化物
(10)化学式
NaOH
Mg(OH)2
Al(OH)3
H2SiO3
H3PO4
H2SO4
HClO4
—
(11)酸碱性
强碱
中强碱
两性氢
氧化物
弱酸
中强
酸
强酸
很强
的酸
—
(12)变化规律
碱性减弱,酸性增强
—
第ⅠA族碱金属元素:Li Na K Rb Cs Fr(Fr是金属性最强的元素,位于周期表左下方)
第ⅦA族卤族元素:F Cl Br I At (F是非金属性最强的元素,位于周期表右上方)
★判断元素金属性和非金属性强弱的方法:
(1)金属性强(弱)——①单质与水或酸反应生成氢气容易(难);②氢氧化物碱性强(弱);③相互置换反应(强制弱)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。
(2)非金属性强(弱)——①单质与氢气易(难)反应;②生成的氢化物稳定(不稳定);③最高价氧化物的水化物(含氧酸)酸性强(弱);④相互置换反应(强制弱)2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2。
(Ⅰ)同周期比较:
金属性:Na>Mg>Al
与酸或水反应:从易→难
碱性:NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
非金属性:Si<P<S<Cl
单质与氢气反应:从难→易
氢化物稳定性:SiH4<PH3<H2S<HCl
酸性(含氧酸):H2SiO3<H3PO4<H2SO4<HClO4
(Ⅱ)同主族比较:
金属性:Li<Na<K<Rb<Cs(碱金属元素)
与酸或水反应:从难→易
碱性:LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH
非金属性:F>Cl>Br>I(卤族元素)
单质与氢气反应:从易→难
氢化物稳定:HF>HCl>HBr>HI
(Ⅲ)
金属性:Li<Na<K<Rb<Cs
还原性(失电子能力):Li<Na<K<Rb<Cs
氧化性(得电子能力):Li+>Na+>K+>Rb+>Cs+
非金属性:F>Cl>Br>I
氧化性:F2>Cl2>Br2>I2
还原性:F-<Cl-<Br-<I-
酸性(无氧酸):HF<HCl<HBr<HI
比较粒子(包括原子、离子)半径的方法:(1)先比较电子层数,电子层数多的半径大。
(2)电子层数相同时,再比较核电荷数,核电荷数多的半径反而小。
四、化学键
化学键是相邻两个或多个原子间强烈的相互作用。
1.离子键与共价键的比较
键型
离子键
共价键
概念
阴阳离子结合成化合物的静电作用叫离子键
原子之间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键
成键方式
通过得失电子达到稳定结构
通过形成共用电子对达到稳定结构
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键元素
活泼金属与活泼非金属元素之间(特殊:NH4Cl、NH4NO3等铵盐只由非金属元素组成,但含有离子键)
非金属元素之间
离子化合物:由离子键构成的化合物叫做离子化合物。(一定有离子键,可能有共价键)
共价化合物:原子间通过共用电子对形成分子的化合物叫做共价化合物。(只有共价键)
极性共价键(简称极性键):由不同种原子形成,A-B型,如,H-Cl。
共价键
非极性共价键(简称非极性键):由同种原子形成,A-A型,如,Cl-Cl。
2.电子式:
用电子式表示离子键形成的物质的结构与表示共价键形成的物质的结构的不同点:(1)电荷:用电子式表示离子键形成的物质的结构需标出阳离子和阴离子的电荷;而表示共价键形成的物质的结构不能标电荷。(2)[ ](方括号):离子键形成的物质中的阴离子需用方括号括起来,而共价键形成的物质中不能用方括号。
第二章 化学反应与能量
第一节 化学能与热能
1、在任何的化学反应中总伴有能量的变化。
原因:当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。E反应物总能量>E生成物总能量,为放热反应。E反应物总能量<E生成物总能量,为吸热反应。
2、常见的放热反应和吸热反应
常见的放热反应:①所有的燃烧与缓慢氧化。②酸碱中和反应。③金属与酸反应制取氢气。
④大多数化合反应(特殊:C+CO2 2CO是吸热反应)。
常见的吸热反应:①以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应如:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。
②铵盐和碱的反应如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
③大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。
3、能源的分类:
形成条件
利用历史
性质
一次能源
常规能源
可再生资源
水能、风能、生物质能
不可再生资源
煤、石油、天然气等化石能源
新能源
可再生资源
太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气
不可再生资源
核能
二次能源
(一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源)
电能(水电、火电、核电)、蒸汽、工业余热、酒精、汽油、焦炭等
[思考]一般说来,大多数化合反应是放热反应,大多数分解反应是吸热反应,放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热,这种说法对吗?试举例说明。
点拔:这种说法不对。如C+O2=CO2的反应是放热反应,但需要加热,只是反应开始后不再需要加热,反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,但反应并不需要加热。
第二节 化学能与电能
1、化学能转化为电能的方式:
电能
(电力)
火电(火力发电)
化学能→热能→机械能→电能
缺点:环境污染、低效
原电池
将化学能直接转化为电能
优点:清洁、高效
2、原电池原理
(1)概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
(2)原电池的工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
(3)构成原电池的条件:(1)电极为导体且活泼性不同;(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);(3)两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。
(4)电极名称及发生的反应:
负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,
电极反应式:较活泼金属-ne-=金属阳离子
负极现象:负极溶解,负极质量减少。
正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,
电极反应式:溶液中阳离子+ne-=单质
正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。
(5)原电池正负极的判断方法:
①依据原电池两极的材料:
较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);
较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。
②根据电流方向或电子流向:(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
③根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。
④根据原电池中的反应类型:
负极:失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。
正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。
(6)原电池电极反应的书写方法:
(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下:
①写出总反应方程式。 ②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。
(ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
(7)原电池的应用:①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。②比较金属活动性强弱。③设计原电池。④金属的腐蚀。
2、化学电源基本类型:
①干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如:Cu-Zn原电池、锌锰电池。
②充电电池:两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
③燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。
第三节 化学反应的速率和限度
1、化学反应的速率
(1)概念:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。计算公式:v(B)= =
①单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B为溶液或气体,若B为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率。
④重要规律:(i)速率比=方程式系数比 (ii)变化量比=方程式系数比
(2)影响化学反应速率的因素:
内因:由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)。
外因:①温度:升高温度,增大速率
②催化剂:一般加快反应速率(正催化剂)
③浓度:增加C反应物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言)
④压强:增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应)
⑤其它因素:如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率。
2、化学反应的限度——化学平衡
(1)在一定条件下,当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态。
化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化学反应速率,对化学平衡无影响。
在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。
在任何可逆反应中,正方应进行的同时,逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底,即是说可逆反应无论进行到何种程度,任何物质(反应物和生成物)的物质的量都不可能为0。
(2)化学平衡状态的特征:逆、动、等、定、变。
①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
②动:动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行。
③等:达到平衡状态时,正方应速率和逆反应速率相等,但不等于0。即v正=v逆≠0。
④定:达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定。
⑤变:当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡。
(3)判断化学平衡状态的标志:
① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物质比较)
②各组分浓度保持不变或百分含量不变
③借助颜色不变判断(有一种物质是有颜色的)
④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变(前提:反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用,即如对于反应xA+yB zC,x+y≠z )
一、填空
一次能源是指直接取自 自然界没有经过加工转换 的各种能量和资源。
二次能源是指 由一次能源经过加工转换以后得到 的能源产品。
终端能源是指供给 社会生产、非生产 和 生活中直接用于消费的各种能源。
典型的光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池组、控制器、电力电子变换器和负载等组成。
光伏发电系统按电力系统终端供电模式分为 独立 和 并网 光伏发电系统。
风力发电系统是将风能转换为电能,由机械、电气和控制3大系统组合构成。
并网运行风力发电系统有恒速恒频和变速恒频两种运行方式。
风力机又称为风轮,主要有水平轴和垂直轴风力机。
风力同步发电机组并网方法有自动准同步并网和自同步并网。
风力异步发电机组并网方法有直接并网、降压并网和 晶闸管软并网。
风力发电的经济型指标主要有单位千瓦造价、单位千瓦时投资成本、财务内部收益率和财务净现值、投资回收期及投资源利用率。
太阳的主要组成气体为氢(约80%)和氦(约19%)。
太阳的结构从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区、太阳大气。
太阳能的转换与应用包括了太能能的太阳能的采集、转换、储存、传输和应用。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池 将太阳光能直接转化为电能。
光伏发电系统主要由太阳电池组件;充放电控制器、逆变器;蓄电池、蓄能元件及辅助发电设备3大部分组成。
太阳电池主要有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、碲化镉太阳电池、铜铟硒太阳电池5种类型。
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。
天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。
燃气轮机装置主要由燃烧室、压气机、轮机装置3部分组成。
自然界中的水体在流动过程中产生的能量,称为水能,它包括位能、压能、动能3种形式。
22.水能的大小取决于两个因素:河流中水的流量和水从多高的地方留下来。
简答题
简述能源的分类?
答:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变能。还可以分为:一次能源、二次能源、终端能源,可再生能源、非可再生能源,新能源、常规能源,商品能源、非商品能源。
什么是二次能源?
答:二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品。
简述新能源及主要特征。
答:新能源是指技术上可行,经济上合理,环境和社会可以接受,能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源体系。新能源的关键是准对传统能源利用方式的先进性和替代性。广义化的新能源体系主要包涵两个方面:1、新能源体系包括可再生能源和地热能,氢能,核能;2、新能源利用技术,包括高效利用能源,资源综合利用,替代能源,节能。
简述分布式能源及主要特征。
答:分布式能源定义为:发电系统能够在消费地点或很近的地方发电,并具有:①高效的利用发电产生的废能生产热和电;②现场端的可再生能源系统;③包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。特征:高效性;环保性;能源利用的多样性;调峰作用;安全性和可靠性;减少国家输配电投资;解决边远地区供电。
简述风产生的原理。
答风是地球上的一种自然现象,是太阳能的一种转换形式,它由太阳辐射热和地球自转、公转和地表差异等原因引起的,大气是这种能源转换的媒介。地球表面被大气层所包围,当太阳辐射能穿越地球大气层照射到地球表面时,太阳将地表的空气加温,空气受热膨胀后变轻上升,热空气上升冷空气横向切入,由于地球表面各处受热不同,使大气产生温差形成气压梯度,从而引起大气的对流运动,风是大气对流运动的表现形式。
简述风力发电机组的分类。
答:从风轮轴的安装形式上:水平轴发电机组、垂直轴发电机组;按风力发电机的功率:微型、小型、中性、大型;按运行方式:独立运行、并网运行。
简述变速恒频风力发电系统的控制策略。
答:变速恒频风力发电系统的基本控制策略一般确定为:①低于额定风速时,跟踪最大风能利用系数,以获得最大能量;②高于额定风速时,跟踪最大功率,并保持输出功率稳定。
影响风力发电场发电量的因素主要有哪些?
答:影响发电量的因素主要有:①风电场的风能资源,包括风力机轮毂点的年平均风速、风速频率分布、主风向是否明显、空气密度等;②风电场风力发电机的排列应合理,应充分利用场地,减少风力机之间的影响,使整个风电场的发电量达到最优;③发电机的选型,应根据风资源情况选择合适类型的风力发电机;④风力发电场的运行管理水平。
简述光伏发电系统的孤岛效应。
答:当分散的电源如光伏发电系统从原有的电网中断开后,虽然输电线路已经断开,但逆变器仍在运行,逆变器失去了并网赖以参考的公共电网电压,这种情况称之为孤岛效应。
简述光伏发电系统的最大功率点跟踪控制。
答:最大功率点跟踪控制(MPPT)是实时检测光伏阵列的输出功率,采用一定的控制算法预测当前工作状态下光伏阵列可能的最大功率输出,通过改变当前的阻抗来满足最大功率输出的要求,使光伏系统可以运行于最佳工作状态。
生物质能通常包括哪六个方面?
答:1、木材及森林废弃物;2、农作物及其废弃物;3、水生植物;4、油料植物;5、城市和工业有机废弃物;6、动物粪便。
利用生物质能主要有哪几种方法?
答:1、直接燃烧方式;2、物化转换方式;3、生化转换方式;4、植物油利用方式。
简述我国发展和利用生物质能源的意义。
答:1、拓宽农业服务领域、增加农民收入;2、缓解我国能源短缺、保证能源安全;3、治理有机废弃物污染、保护生态环境;4、广泛应用生物技术、发展基因工程。
简述我国生物质能应用技术主要哪几个方面发展?
答:1、高校直接燃烧技术和设备;2、薪材集约化综合开发利用;3、生物质能的液化、气化等新技术开发利用;4、城市生活垃圾的开发利用;5、能源植物的开发。
简述燃气轮机的工作原理。
答:压气机将空气压缩后送入燃烧室,再跟燃料混合后燃烧,产生大量的高温高压气体,高温高压燃气被送入封闭的轮机装置内,并膨胀,推动叶片使机轴转动。
小型燃气轮机发电的主要形式有哪几种?
答:1、简单循环发电;2、前置循环热电联产或发电;3、联合循环发电或热电联产;4、整体化循环;5、核燃联合循环;6、燃机辅助循环;7、燃起烟气联合循环;8、燃气热泵联合循环;9、燃料电池——燃气轮机联合循环。
我国水力资源有哪些特点?
答:1、水力资源总量较多,但开发利用率低;2、水力资源地区分布不均,与经济发展不匹配;3、大多数河流年内、年际径流分布不均;4、水力资源主要集中于大江大河,有利于集中开发和规模外送。
典型的水电站主要由哪几部分组成?
答:水工建筑物;水轮发电机组;厂房;变电所;输电线。
1、分析双馈异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。
答:工作原理可概括:发电机的定子直接连接在电网上,转子绕组通过集电环经AC-AC或AC-DC-AC变频器与电网相连,通过控制转子电流的频率、幅值、相位和相序实现变速恒频控制。为了实现变速,当风速变化时,通过转速反馈系统控制发电机的电磁转矩。使发电机转子转速跟踪风速的变化,以获得最大风能。为实现恒频输出,当转子的转速为n时,因定子电流的频率f1=pn/60±f2,由变频器控制转子电流的频率f2,以维持f1恒定。当发电机转子转速低于同步速时,发电机运行在亚同步状态,此时定子向电网供电,同时电网通过变频器向向转子供电,提供交流励磁电流;当发电机转子转速高于同步速时,发电机运行在超同步状态,定,转子同时向电网供电;当转子转速等于同步转速时,发电机运行在同步状态,f2=0,变频器向转子提供直流励磁,定子向电网供电,相当于一台同步发电机。
2、从广义化概念讲,新能源利用主要包括哪3个方面的内容?
答:1)综合利用能源。以提高能源利用效率和技能为目标,加快转变经济增长方式。2)替代能源。以发展煤炭洁净燃烧技术和煤制油产业为目标,降低对石油进口的依赖。3)新能源转换。大力发展以可再生能源为主的新能源利用体系,调整、优化能源结构。
分析笼型异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。
答:其定子绕组通过AC—DC—AC变频器与电网相连,变速恒频策略在定子电路中实现。当风速变化时,发电机的转子转速和发电机发出的电能的频率随着风速的变化而变化,通过定子绕组和电网之间的变频器将频率变化的电能转换为与电网频率相同的电能。
分析同步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。(图3-44)、
答:为了解决风力发电机中的转子转速和电网频率之间的刚性耦合问题,在同步发电机和电网之间加入AC—DC—AC变频器,可以使风力发电机工作在不同的转速下,省去调速装置。而且可通过控制变频器中的电流或转子中的励磁电流来控制电磁转矩,以实现对风力机转速的控制,减小传动系统的应力,使之达到最佳运行状态。其中Pw为风力机的输入功率;Pa为发电机的输入功率;If为励磁电流。
分析无刷双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。
答:磁场调制型无刷双馈异步发电机的定子中的功率绕组直接与电网相连,控制绕组通过变频器与电网相连。图中P*和Q*分别为有功功率和无功功率的给定值;功率控制器根据功率给定与反馈值及频率检测信号按一定的控制规则输出频率和电流的控制信号。无刷双馈发电机的转子的转速随风速的变化而变化,以保证系统运行在最佳工况下,提高风能转化的效率。当发电机的转速变化时,由变频器来改变控制绕组的频率,以使发电机的输出频率与电网一致。
试分析大功率点跟踪控制(MPPT)的控制算法中扰动观察法的寻优过程,画出其控制流程。
答:根据光伏阵列工作时不间断地检测电压扰动量,即根据输出电压的脉动增量(±△U)的输出规律,测得阵列当前的输出功率Pd,而被储存的前一时刻输出功率被记忆为Pj,若Pd>Pj,则U=U+△U;若Pd<Pj,则U=U-△U。
试分析大功率点跟踪控制(MPPT)的控制算法中增量电导法的实现过程。
答:由光伏阵列的P-U曲线可知,当输出功率P为最大时,即Pmax处的斜率为零,可得,整理可得,即为光伏阵列达到最大功率点的条件,即当输出电压的变化率等于输出瞬态电导的负值时,光伏阵列即工作于最大功率点。增量电导法就是通过比较光伏阵列的电导增量和瞬间电导来改变控制信号,需要对光伏阵列的电压和电流进行采样。Un,In为检测到光伏阵列当前电压、电流值,Ub,Ib为上一控制周期的采样值。程序读进新值后先计算其与旧值之差,在判断电压差是否为零;若不为零,在判断式是否成立,若成立则表示功率曲线率为零,达到最大功率点;若电导变化量大于负电导值,则表示功率曲线斜率为正,Ur值将增加;反之Ur将减少。再来讨论电压差值为零的情况,这时可以暂不处理Ur,进行下一个周期的检测,直到检测到电压差值不为零。
下图(图5-4)所示为沼气内燃机发电系统的典型工艺流程,试分析此工艺流程。
答:构成沼气发电系统的主要设备有沼气发电机组、消化池粗气罐、供气泵、沼气锅炉、发电机和热回收装置。沼气经脱硫器由贮气罐供给燃气发电机组,从而驱动与沼气内燃机相连接的发电机而产生电力。沼气发电机组排出的冷却水和废气中的热量通过热回收装置进行回收后,作为沼气发生器的加温热源。从废水处理厂出来的污泥进入一次消化槽和二次消化槽,在消化槽中产生的沼气首先经脱硫器进入球形贮气罐,然后由此输送入沼气发电装置中。作为发电机组燃料的沼气中甲烷的含量必须高于50%,不必要进行二氧化碳的脱除,因为少量二氧化碳对发电机组有利,使其工作平稳,减少废气中有毒物的含量。从发电装置出来的废沼气进入热交换器中,将热量释放出来,用来加热进行厌氧发酵的污泥,从而提高沼气的发生率。
9、画出垃圾焚烧发电控制的系统框图,并分析其工作原理。
答:控制系统中的总协调控制器需要对垃圾焚烧全过程进行控制,包括控制方式的确定,并将逆变器控制的方式下达逆变控制器,将燃烧状态和要求下达燃烧控制器,起到整体的协调作用。逆变控制器采集公司电网的电压和相位等信号,并控制三相SPWM逆变器,实现同步并网,将发动机所发出的交变电能换成与电网同频率、同相位的交流电后,通过逆变匹配变压器输送到公共供电网络。而燃烧控制器采集相关的垃圾焚烧炉的温度、锅炉温度与压力、蒸汽轮机的转速及工作状态,并控制焚烧炉排的进给速度,保持焚烧系统的稳定。
下图(图6-4)所示为微型燃气发电机组控制与电源变换系统的总体结构,试分析介绍其系统组成和工作原理。
答:系统主要由微型燃机、燃料增压泵、中频发电机、大功率变频电源、蓄电池、双向DC--AC变换器、三相输出隔离变压器、自动控制系统和人机监控操作界面等环节构成。
原理:在开机启动阶段,先断开断路器K2、 使用户负载与逆变电源变压器一次侧隔离,闭合断路器K1,将100kw三相DC--AC变换器的输出和发动机相连,利用DC--AC变换器将蓄电池的直流电逆变成三相中频交流电启动中频发电机,此时发动机工作在电动状态,驱动微型燃机涡轮起动;100kw的三相主AC--DC变换器采用晶闸管可控整流模式,起动时控制系统将晶闸管触发延迟角a推到1800 ,使晶闸管处于截止状态,100kw三相AC--DC变换器停止变换,蓄电池通过双向DC--AC变换器向100kw三相DC--AC变换器提供直流电源,由变换器把直流电逆变为0~500Hz、400V的交流电,驱动发动机工作于电动运行模式,带动微型燃机软起动。起动结束后K1断开,发动机从电动状态变为发电状态,输出500~1200Hz、400~900V的三相中频交流电至100kw三相DC--AC变换器;经AC--DC变换器可控整流为幅值恒定的直流电源,再经电容滤波后,由100kw三相主DC--AC变换器将直流电压逆变换为50Hz、400V的工频电源;待完成起动系统稳定工作后,K2闭合,主DC--AC逆变器通过三相隔离变压器将50Hz、400V的工频电能提供给用户负载或并入公共电网;此后,双向DC--AC变换器从直流母线获取电能向蓄电池充电,蓄电池由放电转为充电蓄能状态,为下次起动储备能量。
试分析潮汐能发电原理(图8-1)。
答:潮汐发电是利用潮差来推动水轮机转动,再由水轮机带动发动机发电。潮汐发电必须选择有利的海岸地形,修建潮汐水库,涨潮时蓄水,落潮时利用其势能发电。
阐述电力系统中无功补偿的作用及常用方法。
答:作用:1) 减少电力损失 一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况,其电力损耗约2%~3%左右,使用无功功率补偿后提高了功率因数,总电流降低,可降低供电端与用电端的电力损失。(2) 改善供电品质 提高功率因数,减少负载总电流及电压降,提高供电设备容量的利用率。
(3) 延长设备寿命 改善功率因数后线路总电流减少,使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低,因此可以降低温升增加寿命。
方法:低压个别补偿:根据个别用电设备对无功功率的需要量将单台或多台低压无功补偿设备分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器;低压集中补偿:是指将低压无功补偿设备通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功负载而直接控制无功补偿设备的投切;高压集中补偿:是指无功补偿设备直接装在变电所6~10kv高压母线上的补偿方式。
第十一章 多彩的物质世界
一、宇宙和微观世界
宇宙→银河系→太阳系→地球
物质由分子组成;分子是保持物质原来性质的一种粒子;一般大小只有百亿分之几米(0.3-0.4nm)。
物质三态的性质:
固体:分子排列紧密,粒子间有强大的作用力。固体有一定的形状和体积。
液体:分子没有固定的位置,运动比较自由,粒子间的作用力比固体的小;液体没有确定的形状,具有流动性。
气体:分子极度散乱,间距很大,并以高速向四面八方运动,粒子间作用力微弱,易被压缩,气体具有流动性。
分子由原子组成,原子由原子核和(核外)电子组成(和太阳系相似),原子核由质子和中子组成。
纳米科技:(1nm=10 m),纳米尺度:(0.1-100nm)。研究的对象是一小堆分子或单个的原子、分子。
二、质量
质量:物体含有物质的多少。质量是物体本身的一种属性,它的大小与形状、状态、位置、温度等无关。物理量符号:m。
单位:kg、t、g、mg。
1t=103kg, 1kg=103g, 1g=103mg.
天平:1、原理:杠杆原理。
2、注意事项:被测物体不要超过天平的称量;向盘中加减砝码要用镊子,不能把砝码弄脏、弄湿;潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中
3、使用:(1)把天平放在水平台上;(2)把游码放到标尺放到左端的零刻线处,调节横梁上的平衡螺母,使天平平衡(指针指向分度盘的中线或左右摆动幅度相等)。(3)把物体放到左盘,右盘放砝码,增减砝码并调节游码,使天平平衡。(4)读数:砝码的总质量加上游码对应的刻度值。
注:失重时(如:宇航船)不能用天平称量质量。
三、密度
密度是物质的一种特殊属性;同种物质的质量跟体积成正比,质量跟体积的比值是定值。
密度:单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。
密度大小与物质的种类、状态有关,受到温度的影响,与质量、体积无关。
公式:
单位:kg/m3 g/cm3 1×103kg/m3=1g/cm3。
1L=1dm3=10-3m3;1ml=1cm3=10-3L=10-6m3。
四、测量物质的密度
实验原理:
实验器材:天平、量筒、烧杯、细线
量筒:测量液体体积(可间接测量固体体积),读数是以凹液面的最低处为准。
测固体(密度比水大)的密度:步骤:
1、用天平称出固体的质量m;2、在量筒里倒入适量(能浸没物体,又不超过最大刻度)的水,读出水的体积V1;3、用细线拴好物体,放入量筒中,读出总体积V2。
注:若固体的密度比水小,可采用针压法和重物下坠法。
测量液体的密度:步骤:1、用天平称出烧杯和液体的总质量m1;2、把烧杯里的液体倒入量筒中一部分,读出液体的体积V2;3、用天平称出剩余的液体和烧杯的质量m2。
五、密度与社会生活
密度是物质的基本属性(特性),每种物质都有自己的密度。
密度与温度:温度能够改变物质的密度;气体热膨胀最显著,它的密度受温度影响最大;固体和液体受温度影响比较小。
水的反常膨胀:4℃密度最大;水结冰体积变大。
密度应用:1、鉴别物质(测密度)2、求质量3、求体积。
第十二章 运动和力
一、运动的描述
运动是宇宙中普遍的现象。
机械运动:物体位置的变化叫机械运动。
参照物:在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物.
运动和静止的相对性:同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物。
二、运动的快慢
速度:描述物体运动的快慢,速度等于运动物体在单位时间通过的路程。
公式:
速度的单位是:m/s;km/h。
匀速直线运动:快慢不变、沿着直线的运动。这是最简单的机械运动。
变速运动:物体运动速度是变化的运动。
平均速度:在变速运动中,用总路程除以所用的时间可得物体在这段路程中的快慢程度,这就是平均速度。
三、时间和长度的测量
时间的测量工具:钟表。秒表(实验室用)
单位:s min h
长度的测量工具:刻度尺。
长度单位:m km dm cm mm μm nm
刻度尺的正确使用:
(1).使用前要注意观察它的零刻线、量程和分度值; (2).用刻度尺测量时,尺要沿着所测长度,不利用磨损的零刻线;(3)厚的刻度尺的刻线要紧贴被测物体。(4).读数时视线要与尺面垂直,在精确测量时,要估读到分度值的下一位。 (5). 测量结果由数字和单位组成。
误差:测量值与真实值之间的差异,叫误差。
误差是不可避免的,它只能尽量减少,而不能消除,常用减少误差的方法是:多次测量求平均值。
四、力
力:力是物体对物体的作用。物体间力的作用是相互的。 (一个物体对别的物体施力时,也同时受到后者对它的力)。
力的作用效果:力可以改变物体的运动状态,还可以改变物体的形状。
力的单位是:牛顿(N),1N大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。
力的三要素是:力的大小、方向、作用点;它们都能影响力的作用效果。
力的示意图:用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来就叫力的示意图。
五、牛顿第一定律
亚里士多德观点:物体运动需要力来维持。
伽利略观点:物体的运动不须要力来维持,运动之所以停下来,是因为受到了阻力作用。
牛顿第一定律:一切物体在没有收到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。(牛顿第一定律是在经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的,因而不能用实验来证明这一定律)。
惯性:物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
一切物体在任何情况下都有惯性;惯性的大小只与质量有关。
牛顿第一定律也叫做惯性定律。
六、二力平衡
平衡力:物体在力的作用下处于静止状态或匀速直线运动状态,是因为物体受到的是平衡力。
二力平衡:物体受到两个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡。
二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡。
○(二力平衡时合力为零)。
物体在不受力或受到平衡力作用下都会保持静止状态或匀速直线运动状态。
第十三章 力和机械
一、弹力 弹簧测力计
弹性:物体受力发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫弹性。
塑性:物体受力后不能自动恢复原来的形状,物体的这种性质叫塑性。
弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力。
弹簧测力计:原理:在弹性限度内,弹簧收受到的拉力越大,它的伸长就越长。(在弹性限度内,弹簧的伸长跟受到的拉力成正比)
弹簧测力计的使用:;(1)认清分度值和量程;(2)要检查指针是否指在零刻度,如果不是,则要调零; (3)轻拉秤钩几次,看每次松手后,指针是否回到零刻度;(4)测量时力要沿着弹簧的轴线方向,测量力时不能超过弹簧秤的量程。
二、重力
万有引力:宇宙间任何两个物体,大到天体,小到灰尘之间,都存在互相吸引的力。
重力:由于地球的吸引而使物体受到的力。
1、重力的大小叫重量,物体受到的重力跟它的质量成正比。G=mg.
2、重力的方向:竖直向下(指向地心)。
3、重力的作用点(重心):地球吸引物体的每一个部分,但是,对于整个物体,重力的作用好像作用在一个点,这个点叫重心。(形状规则、质地均匀的物体的重心在它的几何中心)
三、摩擦力
摩擦力:两个互相接触的物体,当它们做相对运动(或有相对运动的趋势)时,就会在接触面是产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力。
摩擦力的方向:和物体相对运动的方向相反。
决定摩擦力(滑动摩擦)大小的因素:【实验原理:二力平衡】1、压力(压力越大,摩擦力越大);2、接触面的粗糙程度(接触面越粗糙,摩擦力越大)。
摩擦的分类:1、静摩擦:有相对运动的趋势,没有发生相对的运动。2、动摩擦:(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体的表面上滑动时产生的摩擦;(2)滚动摩擦:轮状或球状物体滚动时产生的摩擦,通常情况下,滚动摩擦比滑动摩擦小。
增大摩擦力方法:使接触面粗糙些和增大压力。
减小有害摩擦方法:(1)使接触面光滑;(2)减小压力;(3)用滚动代替滑动;(4)使接触面分开(加润滑油、形成气垫)。
四、杠杆
杠杆:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒叫杠杆。
杠杆的五要素:1、支点:杠杆绕着转动的点;2、动力:作用在杠杆上,使杠杆转动的力;3、阻力:作用在杠杆上,阻碍杠杆转动的力;4、动力臂:支点到动力作用线的距离;5、阻力臂:支点到阻力作用线的距离。
杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2.
三种杠杠杆: (1)省力杠杆:L1>L2,平衡时F1<F2。特点是省力,但费距离。(如剪铁剪刀,铡刀,起子)(2)费力杠杆:L1<L2,平衡时F1>F2。特点是费力,但省距离。(如钓鱼杠,理发剪刀等) (3)等臂杠杆:L1=L2,平衡时F1=F2。特点是既不省力,也不费力。(如:天平)
五、其他简单机械
定滑轮特点:(轴固定不动)不省力,但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)
动滑轮特点:省一半力(忽略摩擦和动滑轮重),但不能改变动力方向,要费距离 (实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)。.
滑轮组:1、使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。即F=G/n(G为总重,n为承担重物绳子断数)2、S=nh(n同上,h 为重物被提升的高度)。3、奇动(滑轮)、偶定(滑轮)。
轮轴:由一个轴和一个大轮组成,能绕共同轴线旋转的简单机械;动力作用在轮上省力,作用在轴上费力。
斜面:(为了省力)斜面粗糙程度一定,坡度越小,越省力。
应用:盘山公路、螺旋千斤顶等。
第十四章 压强和浮力
一、压强
压力:垂直压在物体表面的力(1)有的和重力有关;如:水平面:F=G(2)有的和重力无关。
压力的作用效果:(实验采用控制变量法)跟压力、受力面积的大小有关。
压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。
压强公式: ,式中p单位是:pa,压力F单位是:N;受力面积S单位是:m2。。
→ ; 。
增大压强方法:(1)S不变,F增大;;(2)F不变,S减小; (3)同时把F增大,S减小。
减小压强方法则相反。
二、液体的压强
液体压强产生的原因:是由于液体受到重力,液体具有流动性。
液体压强特点:(1)液体对容器底和壁都有压强,(2)液体内部向各个方向都有压强;(3)液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;(4)不同液体的压强还跟密度有关系。
液体压强计算: ,(ρ是液体密度,单位是kg/m3;g=9.8n/kg;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是m。)据液体压强公式: ,液体的压强与液体的密度和深度有关,而与液体的体积和质量等无关。
连通器:上端开口、下部相连通的容器。
连通器原理:连通器如果只装一种液体,在液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。
应用:船闸、、锅炉水位计、茶壶、下水管道。
三、大气压强
证明大气压强存在的实验是马德堡半球实验。
大气压强产生的原因:空气受到重力作用,具有流动性而产生的,
测定大气压强值的实验是:1、托里拆利实验(最先测出):实验中玻璃管上方是真空,管外水银面的上方是大气,是大气压支持管内这段水银柱不落下,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。2、课堂实验:用吸盘测大气压:(原理:二力平衡F=大气压p=F/s)
测定大气压的仪器是:气压计。常见气压计有水银气压计和无液(金属盒)气压计。
标准大气压:把等于760毫米水银柱的大气压。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105pa。
大气压的变化:和高度、天气等有关;大气压强随高度的增大而减小;在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100pa。
○(沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高)。
抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处的。在1标准大气压下,能支持水柱的高度约 10.3m高。
四、流体压强与流速的关系
在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
飞机的升力:飞机前进时,由于机翼上下不对称,机翼上方空气流速大,压强较小,下方流速小,压强较大,机翼上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
五、浮力
浮力:浸在液体或气体里的物体,都受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫浮力。
浮力产生的原因:浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。
浮力方向总是竖直向上的。
物体沉浮条件:(开始是浸没在液体中)
法一:(比浮力与物体重力大小)
(1)F浮 <G 下沉;(2)F浮 >G 上浮(最后漂浮,此时F浮=G)
(3)F浮 = G 悬浮或漂浮
法二:(比物体与液体的密度大小)
(1) > 下沉;(2) < 上浮; (3) = 悬浮。(不会漂浮)
阿基米德原理:浸入液体里的物体受到的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。(浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力)
阿基米德原理公式:
计算浮力方法有:
(1)称量法:F浮=G-F ,(G是物体受到重力,F 是物体浸入液体中弹簧秤的读数)
(2)压力差法:F浮=F向上-F向下
(3)阿基米德原理:
(4)平衡法:F浮=G物 (适合漂浮、悬浮)
六、浮力利用
(1)轮船:用密度大于水的材料做成空心,使它能排开更多的水。这就是制成轮船的道理。
排水量:轮船按照设计要求,满载时排开水的质量。排水量=轮船的总质量
(2)潜水艇:通过改变自身的重力来实现沉浮。
(3)气球和飞艇:充入密度小于空气的气体。
(4)密度计:测量液体密度的仪器,利用物体漂浮在液面的条件工作(F浮=G),刻度值上小下大。
第十五章 功和机械能
一、功
做功的两个必要因素:作用在物体上的力,物体在力的方向上移动的距离
功的计算:力与力的方向上移动的距离的乘积。W=FS。
单位:焦耳(J) 1J=1Nm
功的原理:使用机械时人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。即:使用任何机械都不省功。
二、机械效率
有用功:为实现人们的目的,对人们有用,无论采用什么办法都必须做的功。
额外功:对人们没用,不得不做的功(通常克服机械的重力和机件之间的摩擦做的功)。
总功:有用功和额外功的总和。
计算公式:η=W有用/W总
机械效率小于1;因为有用功总小于总功。
三、功率
功率(P):单位时间(t)里完成的功(W),叫功率。
计算公式: 。单位:P→瓦特(w)
推导公式:P=Fv。(速度的单位要用m)
四、动能和势能
能量:一个物体能够做功,这个物体就具有能(能量)。能做的功越多,能量就越大。
动能:物体由于运动而具有的能叫动能。
质量相同的物体,运动速度越大,它的动能就越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能就越大;其中,速度对物体的动能影响较大。
注:对车速限制,防止动能太大。
势能:重力势能和弹性势能统称为势能。
重力势能:物体由于被举高而具有的能。
质量相同的物体,高度越高,重力势能越大;高度相同的物体,质量越大,重力势能越大。
弹性势能:物体由于发生弹性形变而具的能。
物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
五、机械能及其转化
机械能:动能和势能的统称。
(机械能=动能+势能)单位是:J
动能和势能之间可以互相转化的。方式有:动能和重力势能之间可相互转化;动能和弹性势能之间可相互转化。
机械能守恒:只有动能和势能的相互住转化,机械能的总和保持不变。
人造地球卫星绕地球转动,机械能守恒;近地点动能最大,重力势能最小;远地点重力势能最大,动能最小。近地点向远地点运动,动能转化为重力势能。
第十六章 热和能
一、分子热运动
分子运动论的内容是:(1)物质由分子组成;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
扩散:不同物质相互接触,彼此进入对方现象。
扩散现象说明:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
热运动:分子的运动跟温度有关,分子的无规则运动叫热运动。温度越高,分子的热运动越剧烈。
分子间的作用力:分子间有引力;引力使固体、液体保持一定的体积。分子间有斥力,分子间的斥力使分子已离得很近的固体、液体很难进一步被压缩。
固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。
固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
二、内能
内能:物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫内能。
物体的内能与温度和质量有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
一切物体在任何情况下都具有内能。
改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
1、热传递:温度不同的物体相互接触,低温的物体温度升高,高温的物体温度降低,这个过程叫热传递。发生热传递时,高温物体内能减少,低温物体内能增加。
热量:在热传递过程中,传递的内能的多少叫热量(物体含有多少热量的说法是错误的)。单位:J。
2、做功:(1)对物体做功,物体的内能增加;物体对外做功,本身的内能会减少。
温室效应:太阳把能量辐射到地表,地表受热也会产生辐射,向外传递热量,大气中的二氧化碳阻碍这种辐射,地表的温度会维持在一个相对稳定的水平,这就是温室效应。大量使用化石燃料、砍伐森林,加剧了温室效应。
所有能量的单位都是:焦耳。
三、比热容
比热容(c ):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。
比热容是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质种类和状态相同,比热就相同。
比热容的单位是:J/(kg•℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
水的比热容是:C=4.2×103J/(kg•℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
热量的计算:
① Q吸=cm(t-t0)=cm△t升 (Q吸是吸收热量,单位是J;c 是物体比热容,单位是:J/(kg•℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度。
② Q放 =cm(t0-t)=cm△t降
四、热机
热机原理:燃料燃烧把燃料的化学能转化为内能,内能做功又转化成机械能。
内燃机:燃料在气缸内燃烧,产生高温高压的燃气,燃气推动活塞做功。
常见内燃机:汽油机和柴油机。
内燃机的四个冲程:1、吸气冲程;2、压缩冲程(机械能转化为内能);3、做功冲程内能转化为机械能);4、排气冲程。
热值(q ):1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫燃烧的热值。单位是J/kg或J/m3。
燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;
热值是物质的一种特殊属性
热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标
在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。
五、能量的转化和守恒
例子:在一定的条件下,各种形式的能量可以相互转化;摩擦生热,机械能转化为内能;发电机发电,机械能转化为电能;电动机工作,电能转化为机械能;植物的光合作用,光能转化为化学能;燃料燃烧,化学能转化为内能。
能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。
第十六章、能源和可持续发展
一、 能源家族
化石能源:煤、石油、天然气是经过漫长的地质年代形成的,叫化石能源。
一次能源:可以从自然界直接获取的能源。(化石能源、水能、风能、太阳能、地热、核能等)
二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源。(电能)
生物质能:由生命物质提供的能量。
不可再生资源:(化石能源、核能)不可能在短时间从自然界得到补充的能源。
可再生资源:(水、风、太阳能等)可以在自然界里源源不断地得到补充。
二、核能
核能:原子核分裂或聚合时产生的能量。
裂变:用中子轰击比较大的原子核,使其发生裂变,变成两个中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量。
应用:核电、原子弹。
聚变:质量较小的原子核,在超高温下结合成新的原子核,会释放出更大的核能。
应用:氢弹。
三、太阳能
太阳—巨大的“核能火炉”
太阳是人类能源的宝库
太阳能的利用:1、利用集热器加热;2、利用太阳能电池发电。
四、能源革命
第一次能源革命:火的利用,柴薪为主要能源。
第二次能源革命:机械动力代替人类,由柴薪向化石能源转化。
第三次能源革命:以核能为代表。
能量转移和能量转化的方向性。
五、能源和可持续发展
能源消耗对环境的影响:空气污染和温室效应的加剧。水土流失和沙漠化。
未来的理想能源:1、必须足够丰富,可以保证长期使用;2、必须足够便宜,使大多数人用得起;3、技术必须成熟,可以保证大规模使用;4、必须足够安全、清洁,不污染环境。
1、大致了解人类探索太阳系及宇宙的历程,并认识人类对宇宙的探索将不断深入。
2、知道物质是由分子和原子组成的。
3、了解原子的核式模型。了解人类探索微观世界的历程,并认识这种探索将不断深入。
4、对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。
5、初步了解纳米材料的应用和发展前景。
6、初步认识质量的概念。会测量固体和液体的质量。
7、通过实验理解密度的概念。尝试用密度知识解决简单的问题。能解释生活中一些与密度有关的物理现象。
8、有保护环境和合理利用资源的意识。
全章概述
在《全日制义务教育物理课程标准(实验稿)》的科学内容中,“物质”作为三大一级主题内容之一出现,其中有关物质的形态和变化、物质的属性、物质的结构与物体的尺度、新材料及其应用等二级主题的大部分内容已经在《义务教育课程标准实验教科书物理八年级》中具体化。本章是九年级的起始章,共设四个课节,即:“宇宙和微观世界”、“质量”、“密度”和“测量物质的密度”。
课本从认识广阔无垠的宇宙入手,带领学生逐渐走进多彩的物质世界。本章贯穿两个重要的物理量——质量和密度。通过讲述质量和天平的使用方法,以及密度概念的引入和测量,使学生对物质及其属性有进一步定量的认识。
第一节“宇宙和微观世界”。本节让学生知道大到天体、小到分子和原子都是物质。帮助学生树立科学的物质观和世界观,对物质世界从微观到宏观的尺度有大致的了解。
第二节“质量”。课本将质量的概念以“物质的量”、“物体中所含物质的多少”的程度引入,是考虑到初中学生的年龄特点,因此“质量”的概念讲得很浅显。由于前一节介绍了“物质是由分子组成的,分子又是由原子组成的”,在此基础上来理解“物质的量”和“物质的多少”是比较容易的。必须明确一点,这并不是质量的定义。
课本直接给出了质量的单位及换算关系。通过“小数据”栏目列举了一些物体质量的大小,使学生对物体质量的尺度有大致的了解。关于质量的测量,课本介绍了托盘天平和学生天平的使用方法。
第三节“密度”。首先,课本通过“想想做做”让学生体会到体积相同的不同物质(木块、铝块、铁块)的质量不相等,表明物质在这方面的性质上存在差异。然后,让学生完成题为“同种物质的质量和体积关系”的探究。利用探究结果:同种物质的质量与体积成正比,且单位体积的同种物质的质量是一个定值,不同物质单位体积的质量不同。因此可以用单位体积的质量来表征物质的这种特性。从而引出密度的概念及其单位。
第四节“测量物质的密度”。一方面让学生学习怎样使用量筒,怎样用量筒测量不规则形状物体的体积,怎样测量物质的密度。这节内容让学生学习测定一个物理量的方法。即,测量了物体的质量和体积后,就可以通过p=m/V算出物质的密度。
在基本测量方面,要求学生学会使用天平测量物体的质量,学会使用量筒直接测量液体的体积或间接测量不规则固体的体积。
在实际应用方面,一是各课节“动手动脑学物理”栏目中设置了许多开放性、综合性的学习问题。二是学生已有许多与“物质世界”相关的知识基础,应该注意引导他们多层次、多角度来认识物质的本质属性。
运动和力
1.能用实例解释机械运动及其相对性。
2.能通过日常经验或自然现象粗略估测时间。会使用适当的工具测量时间。能通过日常经验或物品粗略估测长度。会选用适当的工具测量长度。
3.能用速度描述物体的运动。能用速度公式进行简单计算。
4.能用示意图描述力。知道二力平衡条件。
5.通过实验探究,理解物体的惯性。能表述牛顿第一定律。
全章概述
机械运动现象最普遍、最简单,学生也最熟悉。例如,学生在小学已经进行过速度计算的训练;又如,相对运动、惯性等也是生活中常见的现象。学习本章内容,可以充分利用学生已有的知识和生活经验来逐步展开。
时间和长度的测量是物理学和技术中最基本的测量,学生应该掌握常用测量工具的用法,并会选用适当的测量工具。生活中还常常利用估测的方法测量长度和时间,应通过活动使学生有所了解。
对于速度的计算,要求学生会利用路程、时间求出,或利用速度公式中的两个物理量求出第三个物理量,教学中不宜做过深的引导,如追及问题等。
九年级物理复习提纲
第十一章 多彩的物质世界
一、宇宙和微观世界
宇宙→银河系→太阳系→地球
物质由分子组成;分子是保持物质原来性质的一种粒子;一般大小只有百亿分之几米(0.3-0.4nm)。
物质三态的性质:
固体:分子排列紧密,粒子间有强大的作用力。固体有一定的形状和体积。
液体:分子没有固定的位置,运动比较自由,粒子间的作用力比固体的小;液体没有确定的形状,具有流动性。
气体:分子极度散乱,间距很大,并以高速向四面八方运动,粒子间作用力微弱,易被压缩,气体具有流动性。
分子由原子组成,原子由原子核和(核外)电子组成(和太阳系相似),原子核由质子和中子组成。
纳米科技:(1nm=10 m),纳米尺度:(0.1-100nm)。研究的对象是一小堆分子或单个的原子、分子。
二、质量
质量:物体含有物质的多少。质量是物体本身的一种属性,它的大小与形状、状态、位置、温度等无关。物理量符号:m。
单位:kg、t、g、mg。
1t=103kg, 1kg=103g, 1g=103mg.
天平:1、原理:杠杆原理。
2、注意事项:被测物体不要超过天平的称量;向盘中加减砝码要用镊子,不能把砝码弄脏、弄湿;潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中
3、使用:(1)把天平放在水平台上;(2)把游码放到标尺放到左端的零刻线处,调节横梁上的平衡螺母,使天平平衡(指针指向分度盘的中线或左右摆动幅度相等)。(3)把物体放到左盘,右盘放砝码,增减砝码并调节游码,使天平平衡。(4)读数:砝码的总质量加上游码对应的刻度值。
注:失重时(如:宇航船)不能用天平称量质量。
三、密度
密度是物质的一种特殊属性;同种物质的质量跟体积成正比,质量跟体积的比值是定值。
密度:单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。
密度大小与物质的种类、状态有关,受到温度的影响,与质量、体积无关。
公式:
单位:kg/m3 g/cm3 1×103kg/m3=1g/cm3。
1L=1dm3=10-3m3;1ml=1cm3=10-3L=10-6m3。
四、测量物质的密度
实验原理:
实验器材:天平、量筒、烧杯、细线
量筒:测量液体体积(可间接测量固体体积),读数是以凹液面的最低处为准。
测固体(密度比水大)的密度:步骤:
1、用天平称出固体的质量m;2、在量筒里倒入适量(能浸没物体,又不超过最大刻度)的水,读出水的体积V1;3、用细线拴好物体,放入量筒中,读出总体积V2。
注:若固体的密度比水小,可采用针压法和重物下坠法。
测量液体的密度:步骤:1、用天平称出烧杯和液体的总质量m1;2、把烧杯里的液体倒入量筒中一部分,读出液体的体积V2;3、用天平称出剩余的液体和烧杯的质量m2。
五、密度与社会生活
密度是物质的基本属性(特性),每种物质都有自己的密度。
密度与温度:温度能够改变物质的密度;气体热膨胀最显著,它的密度受温度影响最大;固体和液体受温度影响比较小。
水的反常膨胀:4℃密度最大;水结冰体积变大。
密度应用:1、鉴别物质(测密度)2、求质量3、求体积。
第十二章 运动和力
一、运动的描述
运动是宇宙中普遍的现象。
机械运动:物体位置的变化叫机械运动。
参照物:在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物.
运动和静止的相对性:同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物。
二、运动的快慢
速度:描述物体运动的快慢,速度等于运动物体在单位时间通过的路程。
公式:
速度的单位是:m/s;km/h。
匀速直线运动:快慢不变、沿着直线的运动。这是最简单的机械运动。
变速运动:物体运动速度是变化的运动。
平均速度:在变速运动中,用总路程除以所用的时间可得物体在这段路程中的快慢程度,这就是平均速度。
三、时间和长度的测量
时间的测量工具:钟表。秒表(实验室用)
单位:s min h
长度的测量工具:刻度尺。
长度单位:m km dm cm mm μm nm
刻度尺的正确使用:
(1).使用前要注意观察它的零刻线、量程和分度值; (2).用刻度尺测量时,尺要沿着所测长度,不利用磨损的零刻线;(3)厚的刻度尺的刻线要紧贴被测物体。(4).读数时视线要与尺面垂直,在精确测量时,要估读到分度值的下一位。 (5). 测量结果由数字和单位组成。
误差:测量值与真实值之间的差异,叫误差。
误差是不可避免的,它只能尽量减少,而不能消除,常用减少误差的方法是:多次测量求平均值。
四、力
力:力是物体对物体的作用。物体间力的作用是相互的。 (一个物体对别的物体施力时,也同时受到后者对它的力)。
力的作用效果:力可以改变物体的运动状态,还可以改变物体的形状。
力的单位是:牛顿(N),1N大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。
力的三要素是:力的大小、方向、作用点;它们都能影响力的作用效果。
力的示意图:用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来就叫力的示意图。
五、牛顿第一定律
亚里士多德观点:物体运动需要力来维持。
伽利略观点:物体的运动不须要力来维持,运动之所以停下来,是因为受到了阻力作用。
牛顿第一定律:一切物体在没有收到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。(牛顿第一定律是在经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的,因而不能用实验来证明这一定律)。
惯性:物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
一切物体在任何情况下都有惯性;惯性的大小只与质量有关。
牛顿第一定律也叫做惯性定律。
六、二力平衡
平衡力:物体在力的作用下处于静止状态或匀速直线运动状态,是因为物体受到的是平衡力。
二力平衡:物体受到两个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡。
二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡。
○(二力平衡时合力为零)。
物体在不受力或受到平衡力作用下都会保持静止状态或匀速直线运动状态。
第十三章 力和机械
一、弹力 弹簧测力计
弹性:物体受力发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫弹性。
塑性:物体受力后不能自动恢复原来的形状,物体的这种性质叫塑性。
弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力。
弹簧测力计:原理:在弹性限度内,弹簧收受到的拉力越大,它的伸长就越长。(在弹性限度内,弹簧的伸长跟受到的拉力成正比)
弹簧测力计的使用:;(1)认清分度值和量程;(2)要检查指针是否指在零刻度,如果不是,则要调零; (3)轻拉秤钩几次,看每次松手后,指针是否回到零刻度;(4)测量时力要沿着弹簧的轴线方向,测量力时不能超过弹簧秤的量程。
二、重力
万有引力:宇宙间任何两个物体,大到天体,小到灰尘之间,都存在互相吸引的力。
重力:由于地球的吸引而使物体受到的力。
1、重力的大小叫重量,物体受到的重力跟它的质量成正比。G=mg.
2、重力的方向:竖直向下(指向地心)。
3、重力的作用点(重心):地球吸引物体的每一个部分,但是,对于整个物体,重力的作用好像作用在一个点,这个点叫重心。(形状规则、质地均匀的物体的重心在它的几何中心)
三、摩擦力
摩擦力:两个互相接触的物体,当它们做相对运动(或有相对运动的趋势)时,就会在接触面是产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力。
摩擦力的方向:和物体相对运动的方向相反。
决定摩擦力(滑动摩擦)大小的因素:【实验原理:二力平衡】1、压力(压力越大,摩擦力越大);2、接触面的粗糙程度(接触面越粗糙,摩擦力越大)。
摩擦的分类:1、静摩擦:有相对运动的趋势,没有发生相对的运动。2、动摩擦:(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体的表面上滑动时产生的摩擦;(2)滚动摩擦:轮状或球状物体滚动时产生的摩擦,通常情况下,滚动摩擦比滑动摩擦小。
增大摩擦力方法:使接触面粗糙些和增大压力。
减小有害摩擦方法:(1)使接触面光滑;(2)减小压力;(3)用滚动代替滑动;(4)使接触面分开(加润滑油、形成气垫)。
四、杠杆
杠杆:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒叫杠杆。
杠杆的五要素:1、支点:杠杆绕着转动的点;2、动力:作用在杠杆上,使杠杆转动的力;3、阻力:作用在杠杆上,阻碍杠杆转动的力;4、动力臂:支点到动力作用线的距离;5、阻力臂:支点到阻力作用线的距离。
杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2.
三种杠杠杆: (1)省力杠杆:L1>L2,平衡时F1<F2。特点是省力,但费距离。(如剪铁剪刀,铡刀,起子)(2)费力杠杆:L1<L2,平衡时F1>F2。特点是费力,但省距离。(如钓鱼杠,理发剪刀等) (3)等臂杠杆:L1=L2,平衡时F1=F2。特点是既不省力,也不费力。(如:天平)
五、其他简单机械
定滑轮特点:(轴固定不动)不省力,但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)
动滑轮特点:省一半力(忽略摩擦和动滑轮重),但不能改变动力方向,要费距离 (实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)。.
滑轮组:1、使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。即F=G/n(G为总重,n为承担重物绳子断数)2、S=nh(n同上,h 为重物被提升的高度)。3、奇动(滑轮)、偶定(滑轮)。
轮轴:由一个轴和一个大轮组成,能绕共同轴线旋转的简单机械;动力作用在轮上省力,作用在轴上费力。
斜面:(为了省力)斜面粗糙程度一定,坡度越小,越省力。
应用:盘山公路、螺旋千斤顶等。
第十四章 压强和浮力
一、压强
压力:垂直压在物体表面的力(1)有的和重力有关;如:水平面:F=G(2)有的和重力无关。
压力的作用效果:(实验采用控制变量法)跟压力、受力面积的大小有关。
压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。
压强公式: ,式中p单位是:pa,压力F单位是:N;受力面积S单位是:m2。。
→ ; 。
增大压强方法:(1)S不变,F增大;;(2)F不变,S减小; (3)同时把F增大,S减小。
减小压强方法则相反。
二、液体的压强
液体压强产生的原因:是由于液体受到重力,液体具有流动性。
液体压强特点:(1)液体对容器底和壁都有压强,(2)液体内部向各个方向都有压强;(3)液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;(4)不同液体的压强还跟密度有关系。
液体压强计算: ,(ρ是液体密度,单位是kg/m3;g=9.8n/kg;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是m。)据液体压强公式: ,液体的压强与液体的密度和深度有关,而与液体的体积和质量等无关。
连通器:上端开口、下部相连通的容器。
连通器原理:连通器如果只装一种液体,在液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。
应用:船闸、、锅炉水位计、茶壶、下水管道。
三、大气压强
证明大气压强存在的实验是马德堡半球实验。
大气压强产生的原因:空气受到重力作用,具有流动性而产生的,
测定大气压强值的实验是:1、托里拆利实验(最先测出):实验中玻璃管上方是真空,管外水银面的上方是大气,是大气压支持管内这段水银柱不落下,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。2、课堂实验:用吸盘测大气压:(原理:二力平衡F=大气压p=F/s)
测定大气压的仪器是:气压计。常见气压计有水银气压计和无液(金属盒)气压计。
标准大气压:把等于760毫米水银柱的大气压。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105pa。
大气压的变化:和高度、天气等有关;大气压强随高度的增大而减小;在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100pa。
○(沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高)。
抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处的。在1标准大气压下,能支持水柱的高度约 10.3m高。
四、流体压强与流速的关系
在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
飞机的升力:飞机前进时,由于机翼上下不对称,机翼上方空气流速大,压强较小,下方流速小,压强较大,机翼上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
五、浮力
浮力:浸在液体或气体里的物体,都受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫浮力。
浮力产生的原因:浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。
浮力方向总是竖直向上的。
物体沉浮条件:(开始是浸没在液体中)
法一:(比浮力与物体重力大小)
(1)F浮 <G 下沉;(2)F浮 >G 上浮(最后漂浮,此时F浮=G)
(3)F浮 = G 悬浮或漂浮
法二:(比物体与液体的密度大小)
(1) > 下沉;(2) < 上浮; (3) = 悬浮。(不会漂浮)
阿基米德原理:浸入液体里的物体受到的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。(浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力)
阿基米德原理公式:
计算浮力方法有:
(1)称量法:F浮=G-F ,(G是物体受到重力,F 是物体浸入液体中弹簧秤的读数)
(2)压力差法:F浮=F向上-F向下
(3)阿基米德原理:
(4)平衡法:F浮=G物 (适合漂浮、悬浮)
六、浮力利用
(1)轮船:用密度大于水的材料做成空心,使它能排开更多的水。这就是制成轮船的道理。
排水量:轮船按照设计要求,满载时排开水的质量。排水量=轮船的总质量
(2)潜水艇:通过改变自身的重力来实现沉浮。
(3)气球和飞艇:充入密度小于空气的气体。
(4)密度计:测量液体密度的仪器,利用物体漂浮在液面的条件工作(F浮=G),刻度值上小下大。
第十五章 功和机械能
一、功
做功的两个必要因素:作用在物体上的力,物体在力的方向上移动的距离
功的计算:力与力的方向上移动的距离的乘积。W=FS。
单位:焦耳(J) 1J=1Nm
功的原理:使用机械时人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。即:使用任何机械都不省功。
二、机械效率
有用功:为实现人们的目的,对人们有用,无论采用什么办法都必须做的功。
额外功:对人们没用,不得不做的功(通常克服机械的重力和机件之间的摩擦做的功)。
总功:有用功和额外功的总和。
计算公式:η=W有用/W总
机械效率小于1;因为有用功总小于总功。
三、功率
功率(P):单位时间(t)里完成的功(W),叫功率。
计算公式: 。单位:P→瓦特(w)
推导公式:P=Fv。(速度的单位要用m)
四、动能和势能
能量:一个物体能够做功,这个物体就具有能(能量)。能做的功越多,能量就越大。
动能:物体由于运动而具有的能叫动能。
质量相同的物体,运动速度越大,它的动能就越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能就越大;其中,速度对物体的动能影响较大。
注:对车速限制,防止动能太大。
势能:重力势能和弹性势能统称为势能。
重力势能:物体由于被举高而具有的能。
质量相同的物体,高度越高,重力势能越大;高度相同的物体,质量越大,重力势能越大。
弹性势能:物体由于发生弹性形变而具的能。
物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
五、机械能及其转化
机械能:动能和势能的统称。
(机械能=动能+势能)单位是:J
动能和势能之间可以互相转化的。方式有:动能和重力势能之间可相互转化;动能和弹性势能之间可相互转化。
机械能守恒:只有动能和势能的相互住转化,机械能的总和保持不变。
人造地球卫星绕地球转动,机械能守恒;近地点动能最大,重力势能最小;远地点重力势能最大,动能最小。近地点向远地点运动,动能转化为重力势能。
第十六章 热和能
一、分子热运动
分子运动论的内容是:(1)物质由分子组成;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
扩散:不同物质相互接触,彼此进入对方现象。
扩散现象说明:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
热运动:分子的运动跟温度有关,分子的无规则运动叫热运动。温度越高,分子的热运动越剧烈。
分子间的作用力:分子间有引力;引力使固体、液体保持一定的体积。分子间有斥力,分子间的斥力使分子已离得很近的固体、液体很难进一步被压缩。
固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。
固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
二、内能
内能:物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫内能。
物体的内能与温度和质量有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
一切物体在任何情况下都具有内能。
改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
1、热传递:温度不同的物体相互接触,低温的物体温度升高,高温的物体温度降低,这个过程叫热传递。发生热传递时,高温物体内能减少,低温物体内能增加。
热量:在热传递过程中,传递的内能的多少叫热量(物体含有多少热量的说法是错误的)。单位:J。
2、做功:(1)对物体做功,物体的内能增加;物体对外做功,本身的内能会减少。
温室效应:太阳把能量辐射到地表,地表受热也会产生辐射,向外传递热量,大气中的二氧化碳阻碍这种辐射,地表的温度会维持在一个相对稳定的水平,这就是温室效应。大量使用化石燃料、砍伐森林,加剧了温室效应。
所有能量的单位都是:焦耳。
三、比热容
比热容(c ):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。
比热容是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质种类和状态相同,比热就相同。
比热容的单位是:J/(kg•℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
水的比热容是:C=4.2×103J/(kg•℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
热量的计算:
① Q吸=cm(t-t0)=cm△t升 (Q吸是吸收热量,单位是J;c 是物体比热容,单位是:J/(kg•℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度。
② Q放 =cm(t0-t)=cm△t降
四、热机
热机原理:燃料燃烧把燃料的化学能转化为内能,内能做功又转化成机械能。
内燃机:燃料在气缸内燃烧,产生高温高压的燃气,燃气推动活塞做功。
常见内燃机:汽油机和柴油机。
内燃机的四个冲程:1、吸气冲程;2、压缩冲程(机械能转化为内能);3、做功冲程内能转化为机械能);4、排气冲程。
热值(q ):1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫燃烧的热值。单位是J/kg或J/m3。
燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;
热值是物质的一种特殊属性
热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标
在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。
五、能量的转化和守恒
例子:在一定的条件下,各种形式的能量可以相互转化;摩擦生热,机械能转化为内能;发电机发电,机械能转化为电能;电动机工作,电能转化为机械能;植物的光合作用,光能转化为化学能;燃料燃烧,化学能转化为内能。
能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。
第十六章、能源和可持续发展
一、 能源家族
化石能源:煤、石油、天然气是经过漫长的地质年代形成的,叫化石能源。
一次能源:可以从自然界直接获取的能源。(化石能源、水能、风能、太阳能、地热、核能等)
二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源。(电能)
生物质能:由生命物质提供的能量。
不可再生资源:(化石能源、核能)不可能在短时间从自然界得到补充的能源。
可再生资源:(水、风、太阳能等)可以在自然界里源源不断地得到补充。
二、核能
核能:原子核分裂或聚合时产生的能量。
裂变:用中子轰击比较大的原子核,使其发生裂变,变成两个中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量。
应用:核电、原子弹。
聚变:质量较小的原子核,在超高温下结合成新的原子核,会释放出更大的核能。
应用:氢弹。
三、太阳能
太阳—巨大的“核能火炉”
太阳是人类能源的宝库
太阳能的利用:1、利用集热器加热;2、利用太阳能电池发电。
四、能源革命
第一次能源革命:火的利用,柴薪为主要能源。
第二次能源革命:机械动力代替人类,由柴薪向化石能源转化。
第三次能源革命:以核能为代表。
能量转移和能量转化的方向性。
五、能源和可持续发展
能源消耗对环境的影响:空气污染和温室效应的加剧。水土流失和沙漠化。
未来的理想能源:1、必须足够丰富,可以保证长期使用;2、必须足够便宜,使大多数人用得起;3、技术必须成熟,可以保证大规模使用;4、必须足够安全、清洁,不污染环境。参考资料:百度文库
第十一章 多彩的物质世界
一、宇宙和微观世界
宇宙→银河系→太阳系→地球
物质由分子组成;分子是保持物质原来性质的一种粒子;一般大小只有百亿分之几米(0.3-0.4nm)。
物质三态的性质:
固体:分子排列紧密,粒子间有强大的作用力。固体有一定的形状和体积。
液体:分子没有固定的位置,运动比较自由,粒子间的作用力比固体的小;液体没有确定的形状,具有流动性。
气体:分子极度散乱,间距很大,并以高速向四面八方运动,粒子间作用力微弱,易被压缩,气体具有流动性。
分子由原子组成,原子由原子核和(核外)电子组成(和太阳系相似),原子核由质子和中子组成。
纳米科技:(1nm=10 m),纳米尺度:(0.1-100nm)。研究的对象是一小堆分子或单个的原子、分子。
二、质量
质量:物体含有物质的多少。质量是物体本身的一种属性,它的大小与形状、状态、位置、温度等无关。物理量符号:m。
单位:kg、t、g、mg。
1t=103kg, 1kg=103g, 1g=103mg.
天平:1、原理:杠杆原理。
2、注意事项:被测物体不要超过天平的称量;向盘中加减砝码要用镊子,不能把砝码弄脏、弄湿;潮湿的物体和化学药品不能直接放到天平的盘中
3、使用:(1)把天平放在水平台上;(2)把游码放到标尺放到左端的零刻线处,调节横梁上的平衡螺母,使天平平衡(指针指向分度盘的中线或左右摆动幅度相等)。(3)把物体放到左盘,右盘放砝码,增减砝码并调节游码,使天平平衡。(4)读数:砝码的总质量加上游码对应的刻度值。
注:失重时(如:宇航船)不能用天平称量质量。
三、密度
密度是物质的一种特殊属性;同种物质的质量跟体积成正比,质量跟体积的比值是定值。
密度:单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度。
密度大小与物质的种类、状态有关,受到温度的影响,与质量、体积无关。
公式:
单位:kg/m3 g/cm3 1×103kg/m3=1g/cm3。
1L=1dm3=10-3m3;1ml=1cm3=10-3L=10-6m3。
四、测量物质的密度
实验原理:
实验器材:天平、量筒、烧杯、细线
量筒:测量液体体积(可间接测量固体体积),读数是以凹液面的最低处为准。
测固体(密度比水大)的密度:步骤:
1、用天平称出固体的质量m;2、在量筒里倒入适量(能浸没物体,又不超过最大刻度)的水,读出水的体积V1;3、用细线拴好物体,放入量筒中,读出总体积V2。
注:若固体的密度比水小,可采用针压法和重物下坠法。
测量液体的密度:步骤:1、用天平称出烧杯和液体的总质量m1;2、把烧杯里的液体倒入量筒中一部分,读出液体的体积V2;3、用天平称出剩余的液体和烧杯的质量m2。
五、密度与社会生活
密度是物质的基本属性(特性),每种物质都有自己的密度。
密度与温度:温度能够改变物质的密度;气体热膨胀最显著,它的密度受温度影响最大;固体和液体受温度影响比较小。
水的反常膨胀:4℃密度最大;水结冰体积变大。
密度应用:1、鉴别物质(测密度)2、求质量3、求体积。
第十二章 运动和力
一、运动的描述
运动是宇宙中普遍的现象。
机械运动:物体位置的变化叫机械运动。
参照物:在研究物体运动还是静止时被选作标准的物体(或者说被假定不动的物体)叫参照物.
运动和静止的相对性:同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物。
二、运动的快慢
速度:描述物体运动的快慢,速度等于运动物体在单位时间通过的路程。
公式:
速度的单位是:m/s;km/h。
匀速直线运动:快慢不变、沿着直线的运动。这是最简单的机械运动。
变速运动:物体运动速度是变化的运动。
平均速度:在变速运动中,用总路程除以所用的时间可得物体在这段路程中的快慢程度,这就是平均速度。
三、时间和长度的测量
时间的测量工具:钟表。秒表(实验室用)
单位:s min h
长度的测量工具:刻度尺。
长度单位:m km dm cm mm μm nm
刻度尺的正确使用:
(1).使用前要注意观察它的零刻线、量程和分度值; (2).用刻度尺测量时,尺要沿着所测长度,不利用磨损的零刻线;(3)厚的刻度尺的刻线要紧贴被测物体。(4).读数时视线要与尺面垂直,在精确测量时,要估读到分度值的下一位。 (5). 测量结果由数字和单位组成。
误差:测量值与真实值之间的差异,叫误差。
误差是不可避免的,它只能尽量减少,而不能消除,常用减少误差的方法是:多次测量求平均值。
四、力
力:力是物体对物体的作用。物体间力的作用是相互的。 (一个物体对别的物体施力时,也同时受到后者对它的力)。
力的作用效果:力可以改变物体的运动状态,还可以改变物体的形状。
力的单位是:牛顿(N),1N大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。
力的三要素是:力的大小、方向、作用点;它们都能影响力的作用效果。
力的示意图:用一根带箭头的线段把力的三要素都表示出来就叫力的示意图。
五、牛顿第一定律
亚里士多德观点:物体运动需要力来维持。
伽利略观点:物体的运动不须要力来维持,运动之所以停下来,是因为受到了阻力作用。
牛顿第一定律:一切物体在没有收到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。(牛顿第一定律是在经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的,因而不能用实验来证明这一定律)。
惯性:物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
一切物体在任何情况下都有惯性;惯性的大小只与质量有关。
牛顿第一定律也叫做惯性定律。
六、二力平衡
平衡力:物体在力的作用下处于静止状态或匀速直线运动状态,是因为物体受到的是平衡力。
二力平衡:物体受到两个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力平衡。
二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上,这两个力就彼此平衡。
○(二力平衡时合力为零)。
物体在不受力或受到平衡力作用下都会保持静止状态或匀速直线运动状态。
第十三章 力和机械
一、弹力 弹簧测力计
弹性:物体受力发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫弹性。
塑性:物体受力后不能自动恢复原来的形状,物体的这种性质叫塑性。
弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力。
弹簧测力计:原理:在弹性限度内,弹簧收受到的拉力越大,它的伸长就越长。(在弹性限度内,弹簧的伸长跟受到的拉力成正比)
弹簧测力计的使用:;(1)认清分度值和量程;(2)要检查指针是否指在零刻度,如果不是,则要调零; (3)轻拉秤钩几次,看每次松手后,指针是否回到零刻度;(4)测量时力要沿着弹簧的轴线方向,测量力时不能超过弹簧秤的量程。
二、重力
万有引力:宇宙间任何两个物体,大到天体,小到灰尘之间,都存在互相吸引的力。
重力:由于地球的吸引而使物体受到的力。
1、重力的大小叫重量,物体受到的重力跟它的质量成正比。G=mg.
2、重力的方向:竖直向下(指向地心)。
3、重力的作用点(重心):地球吸引物体的每一个部分,但是,对于整个物体,重力的作用好像作用在一个点,这个点叫重心。(形状规则、质地均匀的物体的重心在它的几何中心)
三、摩擦力
摩擦力:两个互相接触的物体,当它们做相对运动(或有相对运动的趋势)时,就会在接触面是产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力。
摩擦力的方向:和物体相对运动的方向相反。
决定摩擦力(滑动摩擦)大小的因素:【实验原理:二力平衡】1、压力(压力越大,摩擦力越大);2、接触面的粗糙程度(接触面越粗糙,摩擦力越大)。
摩擦的分类:1、静摩擦:有相对运动的趋势,没有发生相对的运动。2、动摩擦:(1)滑动摩擦:一个物体在另一个物体的表面上滑动时产生的摩擦;(2)滚动摩擦:轮状或球状物体滚动时产生的摩擦,通常情况下,滚动摩擦比滑动摩擦小。
增大摩擦力方法:使接触面粗糙些和增大压力。
减小有害摩擦方法:(1)使接触面光滑;(2)减小压力;(3)用滚动代替滑动;(4)使接触面分开(加润滑油、形成气垫)。
四、杠杆
杠杆:一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点转动,这根硬棒叫杠杆。
杠杆的五要素:1、支点:杠杆绕着转动的点;2、动力:作用在杠杆上,使杠杆转动的力;3、阻力:作用在杠杆上,阻碍杠杆转动的力;4、动力臂:支点到动力作用线的距离;5、阻力臂:支点到阻力作用线的距离。
杠杆的平衡条件:F1l1=F2l2.
三种杠杠杆: (1)省力杠杆:L1>L2,平衡时F1<F2。特点是省力,但费距离。(如剪铁剪刀,铡刀,起子)(2)费力杠杆:L1<L2,平衡时F1>F2。特点是费力,但省距离。(如钓鱼杠,理发剪刀等) (3)等臂杠杆:L1=L2,平衡时F1=F2。特点是既不省力,也不费力。(如:天平)
五、其他简单机械
定滑轮特点:(轴固定不动)不省力,但能改变动力的方向。(实质是个等臂杠杆)
动滑轮特点:省一半力(忽略摩擦和动滑轮重),但不能改变动力方向,要费距离 (实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)。.
滑轮组:1、使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。即F=G/n(G为总重,n为承担重物绳子断数)2、S=nh(n同上,h 为重物被提升的高度)。3、奇动(滑轮)、偶定(滑轮)。
轮轴:由一个轴和一个大轮组成,能绕共同轴线旋转的简单机械;动力作用在轮上省力,作用在轴上费力。
斜面:(为了省力)斜面粗糙程度一定,坡度越小,越省力。
应用:盘山公路、螺旋千斤顶等。
第十四章 压强和浮力
一、压强
压力:垂直压在物体表面的力(1)有的和重力有关;如:水平面:F=G(2)有的和重力无关。
压力的作用效果:(实验采用控制变量法)跟压力、受力面积的大小有关。
压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。
压强公式: ,式中p单位是:pa,压力F单位是:N;受力面积S单位是:m2。。
→ ; 。
增大压强方法:(1)S不变,F增大;;(2)F不变,S减小; (3)同时把F增大,S减小。
减小压强方法则相反。
二、液体的压强
液体压强产生的原因:是由于液体受到重力,液体具有流动性。
液体压强特点:(1)液体对容器底和壁都有压强,(2)液体内部向各个方向都有压强;(3)液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;(4)不同液体的压强还跟密度有关系。
液体压强计算: ,(ρ是液体密度,单位是kg/m3;g=9.8n/kg;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是m。)据液体压强公式: ,液体的压强与液体的密度和深度有关,而与液体的体积和质量等无关。
连通器:上端开口、下部相连通的容器。
连通器原理:连通器如果只装一种液体,在液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。
应用:船闸、、锅炉水位计、茶壶、下水管道。
三、大气压强
证明大气压强存在的实验是马德堡半球实验。
大气压强产生的原因:空气受到重力作用,具有流动性而产生的,
测定大气压强值的实验是:1、托里拆利实验(最先测出):实验中玻璃管上方是真空,管外水银面的上方是大气,是大气压支持管内这段水银柱不落下,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强。2、课堂实验:用吸盘测大气压:(原理:二力平衡F=大气压p=F/s)
测定大气压的仪器是:气压计。常见气压计有水银气压计和无液(金属盒)气压计。
标准大气压:把等于760毫米水银柱的大气压。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105pa。
大气压的变化:和高度、天气等有关;大气压强随高度的增大而减小;在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100pa。
○(沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高)。
抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处的。在1标准大气压下,能支持水柱的高度约 10.3m高。
四、流体压强与流速的关系
在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
飞机的升力:飞机前进时,由于机翼上下不对称,机翼上方空气流速大,压强较小,下方流速小,压强较大,机翼上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
五、浮力
浮力:浸在液体或气体里的物体,都受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫浮力。
浮力产生的原因:浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。
浮力方向总是竖直向上的。
物体沉浮条件:(开始是浸没在液体中)
法一:(比浮力与物体重力大小)
(1)F浮 <G 下沉;(2)F浮 >G 上浮(最后漂浮,此时F浮=G)
(3)F浮 = G 悬浮或漂浮
法二:(比物体与液体的密度大小)
(1) > 下沉;(2) < 上浮; (3) = 悬浮。(不会漂浮)
阿基米德原理:浸入液体里的物体受到的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。(浸没在气体里的物体受到的浮力大小等于它排开气体受到的重力)
阿基米德原理公式:
计算浮力方法有:
(1)称量法:F浮=G-F ,(G是物体受到重力,F 是物体浸入液体中弹簧秤的读数)
(2)压力差法:F浮=F向上-F向下
(3)阿基米德原理:
(4)平衡法:F浮=G物 (适合漂浮、悬浮)
六、浮力利用
(1)轮船:用密度大于水的材料做成空心,使它能排开更多的水。这就是制成轮船的道理。
排水量:轮船按照设计要求,满载时排开水的质量。排水量=轮船的总质量
(2)潜水艇:通过改变自身的重力来实现沉浮。
(3)气球和飞艇:充入密度小于空气的气体。
(4)密度计:测量液体密度的仪器,利用物体漂浮在液面的条件工作(F浮=G),刻度值上小下大。
第十五章 功和机械能
一、功
做功的两个必要因素:作用在物体上的力,物体在力的方向上移动的距离
功的计算:力与力的方向上移动的距离的乘积。W=FS。
单位:焦耳(J) 1J=1Nm
功的原理:使用机械时人们所做的功,都不会少于不用机械时所做的功。即:使用任何机械都不省功。
二、机械效率
有用功:为实现人们的目的,对人们有用,无论采用什么办法都必须做的功。
额外功:对人们没用,不得不做的功(通常克服机械的重力和机件之间的摩擦做的功)。
总功:有用功和额外功的总和。
计算公式:η=W有用/W总
机械效率小于1;因为有用功总小于总功。
三、功率
功率(P):单位时间(t)里完成的功(W),叫功率。
计算公式: 。单位:P→瓦特(w)
推导公式:P=Fv。(速度的单位要用m)
四、动能和势能
能量:一个物体能够做功,这个物体就具有能(能量)。能做的功越多,能量就越大。
动能:物体由于运动而具有的能叫动能。
质量相同的物体,运动速度越大,它的动能就越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能就越大;其中,速度对物体的动能影响较大。
注:对车速限制,防止动能太大。
势能:重力势能和弹性势能统称为势能。
重力势能:物体由于被举高而具有的能。
质量相同的物体,高度越高,重力势能越大;高度相同的物体,质量越大,重力势能越大。
弹性势能:物体由于发生弹性形变而具的能。
物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
五、机械能及其转化
机械能:动能和势能的统称。
(机械能=动能+势能)单位是:J
动能和势能之间可以互相转化的。方式有:动能和重力势能之间可相互转化;动能和弹性势能之间可相互转化。
机械能守恒:只有动能和势能的相互住转化,机械能的总和保持不变。
人造地球卫星绕地球转动,机械能守恒;近地点动能最大,重力势能最小;远地点重力势能最大,动能最小。近地点向远地点运动,动能转化为重力势能。
第十六章 热和能
一、分子热运动
分子运动论的内容是:(1)物质由分子组成;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
扩散:不同物质相互接触,彼此进入对方现象。
扩散现象说明:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
热运动:分子的运动跟温度有关,分子的无规则运动叫热运动。温度越高,分子的热运动越剧烈。
分子间的作用力:分子间有引力;引力使固体、液体保持一定的体积。分子间有斥力,分子间的斥力使分子已离得很近的固体、液体很难进一步被压缩。
固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。
固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
二、内能
内能:物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫内能。
物体的内能与温度和质量有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
一切物体在任何情况下都具有内能。
改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
1、热传递:温度不同的物体相互接触,低温的物体温度升高,高温的物体温度降低,这个过程叫热传递。发生热传递时,高温物体内能减少,低温物体内能增加。
热量:在热传递过程中,传递的内能的多少叫热量(物体含有多少热量的说法是错误的)。单位:J。
2、做功:(1)对物体做功,物体的内能增加;物体对外做功,本身的内能会减少。
温室效应:太阳把能量辐射到地表,地表受热也会产生辐射,向外传递热量,大气中的二氧化碳阻碍这种辐射,地表的温度会维持在一个相对稳定的水平,这就是温室效应。大量使用化石燃料、砍伐森林,加剧了温室效应。
所有能量的单位都是:焦耳。
三、比热容
比热容(c ):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。
比热容是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质种类和状态相同,比热就相同。
比热容的单位是:J/(kg•℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
水的比热容是:C=4.2×103J/(kg•℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
热量的计算:
① Q吸=cm(t-t0)=cm△t升 (Q吸是吸收热量,单位是J;c 是物体比热容,单位是:J/(kg•℃);m是质量;t0 是初始温度;t 是后来的温度。
② Q放 =cm(t0-t)=cm△t降
四、热机
热机原理:燃料燃烧把燃料的化学能转化为内能,内能做功又转化成机械能。
内燃机:燃料在气缸内燃烧,产生高温高压的燃气,燃气推动活塞做功。
常见内燃机:汽油机和柴油机。
内燃机的四个冲程:1、吸气冲程;2、压缩冲程(机械能转化为内能);3、做功冲程内能转化为机械能);4、排气冲程。
热值(q ):1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫燃烧的热值。单位是J/kg或J/m3。
燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;
热值是物质的一种特殊属性
热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标
在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。
五、能量的转化和守恒
例子:在一定的条件下,各种形式的能量可以相互转化;摩擦生热,机械能转化为内能;发电机发电,机械能转化为电能;电动机工作,电能转化为机械能;植物的光合作用,光能转化为化学能;燃料燃烧,化学能转化为内能。
能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移过程中,能量的总量保持不变。
第十六章、能源和可持续发展
一、 能源家族
化石能源:煤、石油、天然气是经过漫长的地质年代形成的,叫化石能源。
一次能源:可以从自然界直接获取的能源。(化石能源、水能、风能、太阳能、地热、核能等)
二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源。(电能)
生物质能:由生命物质提供的能量。
不可再生资源:(化石能源、核能)不可能在短时间从自然界得到补充的能源。
可再生资源:(水、风、太阳能等)可以在自然界里源源不断地得到补充。
二、核能
核能:原子核分裂或聚合时产生的能量。
裂变:用中子轰击比较大的原子核,使其发生裂变,变成两个中等大小的原子核,同时释放出巨大的能量。
应用:核电、原子弹。
聚变:质量较小的原子核,在超高温下结合成新的原子核,会释放出更大的核能。
应用:氢弹。
三、太阳能
太阳—巨大的“核能火炉”
太阳是人类能源的宝库
太阳能的利用:1、利用集热器加热;2、利用太阳能电池发电。
四、能源革命
第一次能源革命:火的利用,柴薪为主要能源。
第二次能源革命:机械动力代替人类,由柴薪向化石能源转化。
第三次能源革命:以核能为代表。
能量转移和能量转化的方向性。
五、能源和可持续发展
能源消耗对环境的影响:空气污染和温室效应的加剧。水土流失和沙漠化。
未来的理想能源:1、必须足够丰富,可以保证长期使用;2、必须足够便宜,使大多数人用得起;3、技术必须成熟,可以保证大规模使用;4、必须足够安全、清洁,不污染环境