1、九年级自然科学第七节 电热器；第八节 核能的利用；第九节 能量的转化与守恒浙江版【同步教育信息】一. 本周教学内容：第七节 电热器第八节 核能的利用第九节 能量的转化与守恒重点、难点：理解焦耳定律，并能运用焦耳定律。能量守恒定律及其应用。教学过程1、电热器是利用电流的热效应来工作的用电器。常见的电热器：电热水器、电炉、电烙铁、电饭锅、电熨斗、电热毯等等。电流产生的热量与哪些因素有关？电流强弱 （I） 电阻大小 （ R） 通电时间 （t）通过书本实验可知电流和通电时间相同，电阻越大，电流产生的热量越多。电阻、通电时间相同，电流越大，电流产生的热量越多。电流电阻相同时，通电时间越长，电流产生的热量
2、越多。电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。公式：QI 2Rt 单位：1 焦1 安 2 欧秒电热器有关知识：电热器制作原理：_。电热器的主要部分是：_，它是由_材料制成的。电能转化成热能可用_定律来表示。即Q _。 2、核能的利用科学家在对原子核进行研究时发现，原子核是可以改变的，而且在有些改变的过程中还会释放出巨大的能量，这种能量称为核能。获得核能的两条途径是裂变和聚变。裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程。聚变是使2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。核技术将在
3、21世纪中得到更加广泛的应用，特别是利用核能发电将使人类得到最清洁、最安全、最经济的能源。在21世纪里，煤、石油、天然气等常规能源趋于枯竭的问题将更加突出，环境保护、避免污染的问题也更加重要。因此预计，在21世纪能源组成中，太阳能、风能、潮汐能、地热能将各领风骚，但核能以其独特的优势将占有举足轻重的地位。21世纪核能利用中，除利用铀原子核的裂变反应得到能量的核电站继续得到广泛发展外，还将有另外一种利用核能的方法会得到突破。那就是利用氘氚等轻原子核聚变为较重的核时放出的能量，也称为聚变能。聚变能利用氘做燃料，而氘在水中就有，每升海水中有0.03克氘，可以说聚变能的燃料是最廉价的，也是最丰富的。预
4、计在21世纪中叶前后人类就会利用聚变能来发电。届时，人类将因得到了更多的能源而加快其发展的步伐。中国第一座核电站秦山核电站。秦山核电站是中国第一座自行设计、建造、营运的原型堆核电站。另外，已经运行的还有大亚湾核电站。核电站是怎样发电的呢？简而言之，它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。这里发生的能量转化为核能内能机械能电能核电的安全性究竟怎样呢？为了解决这个问题，有些国家的核电站对外开放，组织人们参观。实际情况说明，核电不但是安全的，而且它的危险性比其他许多能源都小。核电站的反应堆
5、不会像原子弹那样爆炸，它的潜在危险是强放射性裂变产物的泄漏，造成对周围环境的污染。安全壳是内衬钢板的混凝土厚壁防护层，用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。放射性物质主要指原子核的裂变和聚变会产生一些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如 射线、 射线和 射线。这些射线若大剂量会对人畜造成很大的伤害，但如果用较小的量，并谨慎地加以控制，射线也可以为人类做许多事，如利用 射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；还可以治疗肿瘤等疾病。原子核刚从实验室崭露头角的时候，就被人们拖进了战争的深渊，败坏了原子核
6、的声誉。原子弹是由高浓度的（大于 93%）裂变物质铀235 或钚239 和复杂而精密的引爆系统所组成的。通过引爆系统把裂变物质压紧在一起，达到超临界体积，于是瞬时形成剧烈的不受控制的链式裂变反应，在极短时间内，释放出巨大的核能，产生了核爆炸。而氢弹是根据聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。3、能量的转化与守恒（1）自然界存在着多种形式的能量。如电能，光能，核能，化学能等。（2）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化和转移。在热传递过程中，高温物体的内能转移到低温物体。在这种转移的过程中能量形式没有变。在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯，由于摩擦而使机械能转化为内能；在气体
7、膨胀做功的现象中，内能转化为机械能；在水力发电中，水的机械能转化为电能；在火力发电厂，燃料燃烧释放的化学能，转化成电能；在核电站，核能转化为电能；电流通过电热器时，电能转化为内能；电流通过电动机，电能转化为机械能。（3）在能量转化和转移的过程中，能的总量保持不变。大量事实证明，在普遍存在的能量的转化和转移过程中，消耗多少某种形式的能量，就得到多少其他形式的能量。如在热传递过程中，高温物体放出多少热量（减少多少内能） ，低温物体就吸收多少热量（增加多少内能） ；克服摩擦力做了多少功，就有多少机械能转化为等量的内能；尽管有的时候，物体某种形式的能量，可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量，但能量
8、的总量不变。就是说某物体损失的能量等于几个物体得到的能量的总和。例如，把烧热的金属块，投到冷水中，冷水，盛水的容器以及周围的空气等，都要吸收热量，它们所吸收的热量总和跟金属块放出的热量相等。 这些规律是人类经过长期的实践探索，直到 19 世纪，才确立了这个自然界最普遍的定律能量的转化守恒定律：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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。（1）能量守恒定律普遍适用。在形形色色的自然现象中，只要有能量的转化，就一定服从能量守恒的规律。从物理的、化学的现
9、象到地质的、生物的现象，大到宇宙天体的演变，小到原子核内部粒子的运动，都服从能量守恒的规律。（2）能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系。自然界的各种现象都不是孤立的，而是相互联系的。电灯发光跟电流有联系，电能转化为光能反映了这种联系。（3）能量守恒定律是人类认识自然的重要依据。人类认识自然，就要根据种种自然现象，总结规律，能量守恒定律就是人类总结出的规律之一，而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律。（4）能量守恒定律是人类利用自然的重要武器。纵观人类科学技术进步的历史，也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史。从原始人钻木取火，到水能利用；从蒸汽机发明，到电能的利用；从太阳能，到核
10、能的利用。人类总是在认识、利用能源，逐步实现能量的转化。 【典型例题】例1. 电热器接在220伏的电源上，它的电阻是55欧，通电10分钟产生多少热量？已知： U220V R55 欧 t10 分600 秒求：Q 解：利用欧姆定律算出通过电热器的电流IU/R220 伏/55 欧4 安再根据焦耳定律算出通电 10 分钟产生的热量 QI 2Rt（4安） 2 55欧600秒 5.28105焦答：电热器10分钟产生的热量5.28105焦例 2. 一台直流电动机线圈电阻是 0.5 欧，加在电动机两端的电压是 220 伏，当电动机正常转动时，通过线圈的电流为 20 安。则在 1 小时内，电流通过线圈产生了多少
11、热量？分析：注意要用热量的公式 QI 2Rt 来做。所以 QI 2Rt（20 安） 20.5 欧3600秒7.210 5 焦 【模拟试题】（答题时间：30 分钟）1. 电热器是利用_来加热的设备，常见的电热器有_、_和_等。2. 电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由_大、_高的电阻丝绕在绝缘材料上做成的。3. 某电阻丝接在电压为 U 的电路中，在一段时间内放出的热量为 Q，若将它接在电压为U/2 的电路中，在相等的时间内放出的热量为（ ）A. B. C. D. 2Q4Q244. 下列家用电器中，不属于电热器的是（ ）A. 电炉 B. 电熨斗 C. 电剃刀 D. 恒温箱.5. 为了使电阻丝在
12、相同的时间内放出的热量增加到原来的 2 倍，应采取的措施是（ ）A. 使电阻丝两端的电压增加 1 倍B. 使电阻丝的电阻增加到原来的 2 倍C. 使电阻丝两端的电压减半D. 使电阻丝的电阻减半6. 一只“220V，800W”的电饭锅，接在照明电路中，求：（1）电饭锅正常工作时的电流。（2）电饭锅工作时的电阻。（3）该电饭锅工作 1h 消耗的电能是多少？（4）它 lh 放出的热量是多少？7. 一个电热器接在电压是 220V 的电源上，电热器的功率为 25W。在使用时发现它生热太快，需将它的功率降为 16W。如果电源电压不变，且电热器的电阻不随温度变化。问：（1）应给电热器串联一个多大的电阻 R？
13、 （2）改装后电阻 R 消耗的功率是多大？ 8. 能量既不能_也不能_，它只能从一种形式_为别的形式，或从一个物体_到别的物体，而能的_保持不变。这个规律叫做_定律。9. 永动机不可能成功，最根本的原因是_。10. 太阳向地球表面每平方米辐射光能的功率为 14kW，如今利用凹面镜制成太阳灶烧水，使 20、5kg 的水在 20min 内沸腾，此太阳灶中凹镜受光照面积的直径最少应该多大？（不计能量损失）试题答案1. 电烙铁，电炉，电熨斗，电饭锅2. 电阻率，熔点3. B4. C5. D6.（l） 3.63A；（2） 60.5；（3） 0.8kWh；（4） 2.88 106J7. 484 欧，4 瓦8. 凭空产生、凭空消失、转化、转移、总量、能量守恒9. 违背能量守恒定律10. 1.13m
