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高中物理课优质教案

| 奕玲

高中物理课优质教案七篇

作为高中物理教师,由于大部分学生都不喜欢这门课,所以物理老师们要做的就是提高学生的学习兴趣,比如把教案设计得更吸引学生一点。下面是小编给大家带来的高中物理课优质教案七篇,欢迎大家阅读转发!

高中物理课优质教案

高中物理课优质教案篇1

教学目标:

一、知识目标

1、理解动量守恒定律的确切含义.

2、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围.

二、能力目标

1、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律.

2、能运用动量守恒定律解释现象.

3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题(只限于一维运动).

三、情感目标

1、培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法.

2、使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作用.

重点难点:

重点:理解和基本掌握动量守恒定律.

难点:对动量守恒定律条件的掌握.

教学过程:

动量定理研究了一个物体受到力的冲量作用后,动量怎样变化,那么两个或两个以上的物体相互作用时,会出现怎样的总结果?这类问题在我们的日常生活中较为常见,例如,两个紧挨着站在冰面上的同学,不论谁推一下谁,他们都会向相反的方向滑开,两个同学的动量都发生了变化,又如火车编组时车厢的对接,飞船在轨道上与另一航天器对接,这些过程中相互作用的物体的动量都有变化,但它们遵循着一条重要的规律.

(-)系统

为了便于对问题的讨论和分析,我们引入几个概念.

1.系统:存在相互作用的几个物体所组成的整体,称为系统,系统可按解决问题的需要灵活选取.

2.内力:系统内各个物体间的相互作用力称为内力.

3.外力:系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力,称为外力.

内力和外力的区分依赖于系统的选取,只有在确定了系统后,才能确定内力和外力.

(二)相互作用的两个物体动量变化之间的关系

【演示】如图所示,气垫导轨上的A、B两滑块在P、Q两处,在A、B间压紧一被压缩的弹簧,中间用细线把A、B拴住,M和N为两个可移动的挡板,通过调节M、N的位置,使烧断细线后A、B两滑块同时撞到相应的挡板上,这样就可以用SA和SB分别表示A、B两滑块相互作用后的速度,测出两滑块的质量mA\mB和作用后的位移SA和SB比较mASA和mBSB.

高二物理《动量守恒定律》教案

1.实验条件:以A、B为系统,外力很小可忽略不计.

2.实验结论:两物体A、B在不受外力作用的条件下,相互作用过程中动量变化大小相等,方向相反,即△pA=-△pB或△pA+△pB=0

【注意】因为动量的变化是矢量,所以不能把实验结论理解为A、B两物体的动量变化相同.

(三)动量守恒定律

1.表述:一个系统不受外力或受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律.

2.数学表达式:p=p’,对由A、B两物体组成的系统有:mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’

(1)mA、mB分别是A、B两物体的质量,vA、vB、分别是它们相互作用前的速度,vA’、vB’分别是它们相互作用后的速度.

【注意】式中各速度都应相对同一参考系,一般以地面为参考系.

(2)动量守恒定律的表达式是矢量式,解题时选取正方向后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算.

3.成立条件

在满足下列条件之一时,系统的动量守恒

(1)不受外力或受外力之和为零,系统的总动量守恒.

(2)系统的内力远大于外力,可忽略外力,系统的总动量守恒.

(3)系统在某一方向上满足上述(1)或(2),则在该方向上系统的总动量守恒.

4.适用范围

动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一,大到星球的宏观系统,小到基本粒子的微观系统,无论系统内各物体之间相互作用是什么力,只要满足上述条件,动量守恒定律都是适用的.

(四)由动量定理和牛顿第三定律可导出动量守恒定律

设两个物体m1和m2发生相互作用,物体1对物体2的作用力是F12,物体2对物体1的作用力是F21,此外两个物体不受其他力作用,在作用时间△Vt内,分别对物体1和2用动量定理得:F21△Vt=△p1;F12△Vt=△p2,由牛顿第三定律得F21=-F12,所以△p1=-△p2,即:

△p=△p1+△p2=0或m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’.

【例1】如图所示,气球与绳梯的质量为M,气球的绳梯上站着一个质量为m的人,整个系统保持静止状态,不计空气阻力,则当人沿绳梯向上爬时,对于人和气球(包括绳梯)这一系统来说动量是否守恒?为什么?

高二物理《动量守恒定律》教案

【解析】对于这一系统来说,动量是守恒的,因为当人未沿绳梯向上爬时,系统保持静止状态,说明系统所受的重力(M+m)g跟浮力F平衡,那么系统所受的外力之和为零,当人向上爬时,气球同时会向下运动,人与梯间的相互作用力总是等值反向,系统所受的外力之和始终为零,因此系统的动量是守恒的.

【例2】如图所示是A、B两滑块在碰撞前后的闪光照片部分示意图,图中滑块A的质量为0.14kg,滑块B的质量为0.22kg,所用标尺的最小刻度是0.5cm,闪光照相时每秒拍摄10次,试根据图示回答:

高二物理《动量守恒定律》教案

(1)作用前后滑块A动量的增量为多少?方向如何?

(2)碰撞前后A和B的总动量是否守恒?

【解析】从图中A、B两位置的变化可知,作用前B是静止的,作用后B向右运动,A向左运动,它们都是匀速运动.mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’

(1)vA=SA/t=0.05/0.1=0.5(m/s);

vA′=SA′/t=-0.005/0.1=-0.05(m/s)

△pA=mAvA’-mAvA=0.14*(-0.05)-0.14*0.5=-0.077(kg·m/s),方向向左.

(2)碰撞前总动量p=pA=mAvA=0.14__0.5=0.07(kg·m/s)

碰撞后总动量p’=mAvA’+mBvB’

=0.14__(-0.06)+0.22__(0.035/0.1)=0.07(kg·m/s)

p=p’,碰撞前后A、B的总动量守恒.

【例3】一质量mA=0.2kg,沿光滑水平面以速度vA=5m/s运动的物体,撞上静止于该水平面上质量mB=0.5kg的物体B,在下列两种情况下,撞后两物体的速度分别为多大?

(1)撞后第1s末两物距0.6m.

(2)撞后第1s末两物相距3.4m.

【解析】以A、B两物为一个系统,相互作用中无其他外力,系统的动量守恒.

设撞后A、B两物的速度分别为vA’和vB’,以vA的方向为正方向,则有:

mAvA=mAvA’+mBvB’;

vB’t-vA’t=s

(1)当s=0.6m时,解得vA’=1m/s,vB’=1.6m/s,A、B同方向运动.

(2)当s=3.4m时,解得vA’=-1m/s,vB’=2.4m/s,A、B反方向运动.

【例4】如图所示,A、B、C三木块的质量分别为mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg,A和B紧靠着放在光滑的水平面上,C以v0=25m/s的水平初速度沿A的上表面滑行到B的上表面,由于摩擦最终与B木块的共同速度为8m/s,求C刚脱离A时,A的速度和C的速度.

高二物理《动量守恒定律》教案

【解析】C在A的上表面滑行时,A和B的速度相同,C在B的上表面滑行时,A和B脱离.A做匀速运动,对A、B、C三物组成的系统,总动量守恒.

高中物理课优质教案篇2

一、教材分析

在第一节课“探究碰撞中的不变量”的基础上总结出动量守恒定律就变得水到渠成。因此本堂课先是在前堂课的基础上由老师介绍物理前辈就是在追寻不变量的努力中,逐渐明确了动量的概念,并经过几代物理学家的探索与争论,总结出动量守恒定律。接下来学习动量守恒的条件,练习应用动量守恒定律解决简单问题。

二、学情分析

学生由于知道机械能守恒定律,很自然本节的学习可以与机械能守恒定律的学习进行类比,通过类比建立起知识的增长点。具体类比定律的内容、适用条件、公式表示、应用目的。

三、教法分析

通过总结前节学习的内容来提高学生的分析与综合能力,通过类比教学来提高学生理解能力。通过练习来提高学生应用理论解决实际问题的能力。整个教学过程要围绕上述能力的提高来进行。

四、教学目标

4.1知识与技能

(1)知道动量守恒定律的内容、适用条件。

(2)能应用动量守恒定律解决简单的实际问题。

4.2过程与方法

在学习的过程中掌握动量守恒定律,在练习的过程中应用动量守恒定律,并掌握解决问题的方法。

4.3情感态度与价值观

体验理论的应用和理论的价值。

五、教学过程设计

[复习与总结]前一节通过同学们从实验数据的处理中得出:两个物体各自的质量与自己速度的乘积之和在碰撞过程中保持不变。今天我还要告诉大家,科学前辈在追寻“不变量”的过程,逐渐意识到物理学中还需要引入一个新的物理量——动量,并定义这个物理量的矢量。

[阅读与学习]学生阅读课本掌握动量的定义。具体有定义文字表述、公式表示、方向定义、单位。

[例题1]一个质量是0.1kg的钢球,以6 m/s 速度水平向右运动,碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动(如图二所示),

求:(1)碰撞前后钢球的动量各是多少?

(2)碰撞前后钢球的动量变化?

分析:动量是矢量,虽然碰撞前后钢球速度的大小没有变化,都是6m/s,但速度的方向变化了,所以动量也发生了变化。为了求得钢球动量的变化量,先要确定碰撞前和碰撞后钢球的动量。碰撞前后钢球是在同一条直线上运动的。选定坐标的方向为矢量正方向。

解:略

[阅读与学习]学生阅读课本掌握系统、内力和外力概念。

师:请一个同学举例说明什么系统?什么叫内力?什么叫外力?

生:两个同学站在冰面上做互推游戏。如果我们要研究互推后两个人的速度大小,可以把两人看成一个系统。两人的相互作用力为内力。两人所受的重力和支持力为外力。

[阅读与学习]学生阅读课本掌握动量守恒定律。

例题2:在列车编组站里,一辆m1=1.8×104kg的货车在平直轨道上以V1=2m/s的速度运动,碰上一辆m2=2.2×104kg的静止的货车,它们碰撞后结合在一起继续运动。求:货车碰撞后运动的速度。

[要求]学生练习后,先做好的学生将解答过程写在黑板上,老师依据学生的解答进行点评。目的让学生学会判断动量守恒定律成立的条件,会利用动量守恒定律列方程,根据计算结果判断运动方向。

例题3:甲、乙两位同学静止在光滑的冰面上,甲推了乙一下,结果两人相反方向滑去。甲推乙前,他们的总动量为零。甲推乙后,他们都有了动量,总动量还等于零吗?已知甲的质量为50kg、乙的质量为45kg,甲的速率与乙的速率之比是多少?

[要求]学生思考后回答问题:因为动量是矢量,正是因为是矢量,两个运动方向相反的人的总动量才能为零。再要求学生列方程求解,并注意矢量的方向。

六、教学反思

因为有前一节课的探究过程和探究结论,在此基础上总结出动量守恒定律,学生很容易接受。课堂中把动量守恒定律与机械能守恒定律进行类比教学收到了很好的效果。对于物理知识的学习应以学生自主学习为主,老师要对学生的学习效果进行有效监控。动量守恒定律和的简单应用要以学生自主练习为主,老师要对学生的练习结果进行有效点评。

高中物理课优质教案篇3

教学目标

知识目标:

1、了解万有引力定律得出的思路和过程。

2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。

3、知道任何物体间都存在着万有引力,且遵守相同的规律

能力目标:

1、培养学生研究问题时,抓住主要矛盾,简化问题,建立理想模型的处理问题的能力。

2、训练学生透过现象(行星的运动)看本质(受万有引力的作用)的判断、推理能力

德育目标:

1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程,说明科学研究的长期性,连续性及艰巨性,渗透科学发现的方__教育。

2、培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力。

教学重难点

教学重点:

月——地检验的推倒过程

教学难点:

任何两个物体间都存在万有引力

教学过程

(一) 引入:

太阳对 行星的引力是行星做圆周运动的向心力,这个力使行星不能飞离太阳;地面上的物体被抛出后总要落到地面上;是什么使得物体离不开地球呢?是否是由于地球对物体的引力造成的呢?

若真是这样,物体离地面越远,其受到地球的引力就应该越小 ,可是地面上的物体距地面很远时受到地球的引力似乎没有明显减小。如果物体延伸到月球那里,物体也会像月球那样围绕地球运动。地球对月球的引力,地球对地面上的物体的引力,太阳对行星的引力,是同一 种力。你是这样认为的吗?

(二)新课教学:

一.牛顿发现万有引力定律的过程

(引导学生阅读教材找出发现万有引力定律的思路)

假想—理论推导——实验检验

(1) 牛顿对引力的思考

牛顿看到了苹果落地发现了万有引力,这只是一种传说。但是,他对天体和地球的引力确实作过深入的思考。牛顿经过长期观察研究,产生如下的假想:太阳、行星以及离我们很远的恒星,不管彼此相距多远,都是互相吸引着,其引力随距离的增大而减小,地球和其他行星绕太阳转,就是靠劂的引力维持。同样,地球不仅吸引地面上和表面附近的物体,而且也可以吸引很远的物体(如月亮),其引力也是随距离的增大而减弱。牛顿进一步猜想,宇宙间任何物体间都存在吸引力,这些力具有相同的本质,遵循同样的力学规律,其大小都与两者间距离的平方成反比。

(2) 牛顿对定律的推导

首先,要证明太阳的引力与距离平方成反比,牛顿凭着他对于数学和物理学证明的惊人创造才能,大胆地将自己从地面上物体运动中总结出来的运动定律,应用到天体的运动上,结合开普勒行星运动定律,从理论上推导出太阳对行星的引力F与距离r的平方成反比,还证明引力跟太阳质量M和行星质量m的乘积成正比,牛顿再研究了卫星的运动,结论是:

它们间的引力也是与行星和卫星质量的乘积成正比,与两者距离的平方成反比。

(3)。牛顿对定律的检验

以上结论是否正确,还需经过实验检验。牛顿根据观测结果,凭借理想实验巧妙地解决了这一难题。

牛顿设想,某物体在地球表面时,其重力加速度为g,若将它放到月球轨道上,让它绕地球运动时,其向心加速度为a。如果物体在地球上受到的重力F1,和在月球轨道上运行时受到的作用力F2,都是来自地球的吸引力,其大小与距离的平方成反比,那么,a和g之间应有如下关系:

已知月心和地心的距离r月地是地球半径r地的60倍,得。

从动力学角度得出的这一结果,与前面用运动学公式算出的数据完全一致,

牛顿证实了关于地球和物体间、各天体之间的引力都属于同一种性质力,都遵循同样的力学规律的假想是正确的。牛顿把这种引力规律做了合理的推广,在1687年发表了万有引力定律。可以用下表来表达牛顿推证万有引力定律的思路。

(引导学生根据问题看书,教师引导总结)

(1)什么是万有引力?并举出实例。

(2)万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律?其数学表达式如何?

(3)万有引力定律的适用条件是什么?

二.万有引力定律

1、内容:

自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比;引力的方向沿着二者的连线。

2.公式:

3.各物理量的含义及单位:

F为两个物体间的引力,单位:N.

m1、m2分别表示两个物体的质量,单位:kg

r为它们间的距离,单位:m

G为万有引力常量:G=6.67×10-11 N·m2/kg2,单位:N·m2/kg2.

4.万有引力定律的理解

①万有引力F是因为相互作用的物体有质量而产生的引力,与初中学习的电荷间的引力、磁极间的引力不同。

强调说明:

A.万有引力的普遍性.万有引力不仅存在于星球间,任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引的力.

B.万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对相互作用的作用力与反作用力,它们大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.

C.万有引力的宏观性.在通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.

D.万有引力的独立性.两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关,而与所在空间的性质无关,也与周围有无其他物体无关.

② r为两个物体间距离:

A、若物体可以视为质点,r是两个质点间的距离。

B、若是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。

C、若物体不能视为质点,则可把每一个物体视为若干个质点的集合,然后按万有引力定律求出各质点间的引力,再按矢量法求它们的合力。

③ G为万有引力常量,在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互作用的引力

随堂练习:

1、探究:叫两名学生上讲台做两个游戏:一个是两人靠拢后离开三次以上,二个是叫两人设法跳起来停在空中看是否能做到。然后设问:既然自然界中任何两个物体间都有万有引力,那么在日常生活中,我们各自之间或人与物体之间,为什么都对这种作用没有任何感觉呢?

具体计算:地面上两个50kg的质点,相距1m远时它们间的万有引力多大?已知地球的质量约为6.0×1024kg,地球半径为6.4×106m,则这个物体和地球之间的万有引力又是多大?(F1=1.6675×10-7N,F2=493N)

(学生计算后回答)

本题点评:由此可见通常物体间的万有引力极小,一般不易感觉到。而物体与天体间的万有引力(如人与地球)就不能忽略了。

2、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采用的方法是( )

A.使两物体的质量各减少一半,距离保持不变

B.使两物体间距离增至原来的2倍,质量不变

C.使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变

D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4

答案:ABC

3.设地球表面重力加速度为,物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度为g,则为( )

A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16

提示:两处的加速度各由何力而产生?满足何规律?

答案:D

三.引力恒量的测定

牛顿发现了万有引力定律,却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小,用实验测定极其困难。直到一百多年之后,才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。

(1)用扭秤测定引力恒量的方法

卡文迪许解决问题的思路是:将不易观察的微小变化量,转化为容易观察的显著变化量,再根据显著变化量与微小量的关系,算出微小变化量。

问:卡文迪许扭秤实验中如何实现这一转化?

测引力(极小)转化为测引力矩,再转化为测石英丝扭转角度,最后转化为光点在刻度尺上移动的距离(较大)。根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系,可以证明出扭转力矩,进而求得引力,确定引力恒量的值。

卡文迪许在测定引力恒量的同时,也证明了万有引力定律的正确性。

(四)、小结

本节课重点学习了万有引力定律的内容、表达式、理解以及简单的应用重点理解定律的普遍性、普适性,对万有引力的性质有深层的认识

对万有引力定律的理解应注意以下几点:

(1) 万有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有质量的物体之间,不管它们之间是否还有其他作用力。

(2) 万有引力恒量的普适性。它是一个仅和m、r、F单位选择有关,而与物体性质无关的恒量。

(3) 两物体间的引力,是一对作用力和反作用力。

(4) 万有力定律只适用于质点和质量分布均匀球体间的相互作用。

课后习题

课本71页:2、3

板书

万有引力定律

1、万有引力定律的推导:

2、万有引力定律

①内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。

②公式:

G是引力常量,r为它们间的距离

③各物理量的含义及单位:

④万有引力定律发现的重要意义:

3.引力恒量的测定

4.万有引力定律的理解

①万有引力F是因为相互作用的物体有质量而产生的引力,与初中学习的电荷间的引力、磁极间的引力不同。

强调说明:

A.万有引力的普遍性.万有引力不仅存在于星球间,任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引的力.

B.万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对相互作用的作用力与反作用力,它们大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.

C.万有引力的宏观性.在通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.

D.万有引力的独立性.两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关,而与所在空间的性质无关,也与周围有无其他物体无关.

② r为两个物体间距离:

A、若物体可以视为质点,r是两个质点间的距离。

B、若是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。

C、若物体不能视为质点,则可把每一个物体视为若干个质点的集合,然后按万有引力定律求出各质点间的引力,再按矢量法求它们的合力。

③ G为万有引力常量,在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互作用的引力

高中物理课优质教案篇4

教学目标

1、知识与技能

(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系,计算地球质量;

(2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点:万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力,会用万有引力定律计算天体的质量;

(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。

2.过程与方法:

(1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法;

(2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法;

(3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。

3.情感态度与价值观:

(1)培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质;

(2)体会物理学规律的简洁性和普适性,领略物理学的优美。

教学重难点

教学重点

地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算。

教学难点

根据已有条件求中心天体的质量。

教学工具

多媒体、板书

教学过程

一、计算天体的质量

1.基本知识

(1)地球质量的计算

①依据:地球表面的物体,若不考虑地球自转,物体的重力等于地球对物体的万有引力,即

②结论:

只要知道g、R的值,就可计算出地球的质量.

(2)太阳质量的计算

①依据:质量为m的行星绕太阳做匀速圆周运动时,行星与太阳间的万有引力充当向心力,即

②结论:

只要知道卫星绕行星运动的周期T和半径r,就可以计算出行星的质量.

2.思考判断

(1)地球表面的物体,重力就是物体所受的万有引力.(×)

(2)绕行星匀速转动的卫星,万有引力提供向心力.(√)

(3)利用地球绕太阳转动,可求地球的质量.(×)

3.探究交流

若已知月球绕地球转动的周期T和半径r,由此可以求出地球的质量吗?能否求出月球的质量呢?

【提示】 能求出地球的质量.利用

为中心天体的质量.做圆周运动的月球的质量m在等式中已消掉,所以根据月球的周期T、公转半径r,无法计算月球的质量.

二、发现未知天体

1.基本知识

(1)海王星的发现

英国剑桥大学的学生亚当斯和法国年轻的天文学家勒维耶根据天王星的观测资料,利用万有引力定律计算出天王星外“新”行星的轨道.1846年9月23日,德国的加勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星——海王星.

(2)其他天体的发现

近100年来,人们在海王星的轨道之外又发现了冥王星、阋神星等几个较大的天体.

2.思考判断

(1)海王星、冥王星的发现表明了万有引力理论在太阳系内的正确性.(√)

(2)科学家在观测双星系统时,同样可以用万有引力定律来分析.(√)

3.探究交流

航天员翟志刚走出“神舟七号”飞船进行舱外活动时,要分析其运动状态,牛顿定律还适用吗?

【提示】 适用.牛顿将牛顿定律与万有引力定律综合,成功分析了天体运动问题.牛顿定律对物体在地面上的运动以及天体的运动都是适用的.

三、天体质量和密度的计算

【问题导思】

1.求天体质量的思路是什么?

2.有了天体的质量,求密度还需什么物理量?

3.求天体质量常有哪些方法?

1.求天体质量的思路

绕中心天体运动的其他天体或卫星做匀速圆周运动,做圆周运动的天体(或卫星)的向心力等于它与中心天体的万有引力,利用此关系建立方程求中心天体的质量.

2.计算天体的质量

下面以地球质量的计算为例,介绍几种计算天体质量的方法:

(1)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期为T,半径为r,根据万有引力等于向心力,即

(2)若已知月球绕地球做匀速圆周运动的半径r和月球运行的线速度v,由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律,得

(3)若已知月球运行的线速度v和运行周期T,由于地球对月球的引力等于月球做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律,得

(4)若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g,根据物体的重力近似等于地球对物体的引力,得

解得地球质量为

3.计算天体的密度

若天体的半径为R,则天体的密度ρ

误区警示

1.计算天体质量的方法不仅适用于地球,也适用于其他任何星体.注意方法的拓展应用.明确计算出的是中心天体的质量.

2.要注意R、r的区分.R指中心天体的半径,r指行星或卫星的轨道半径.以地球为例,若绕近地轨道运行,则有R=r.

例:要计算地球的质量,除已知的一些常数外还需知道某些数据,现给出下列各组数据,可以计算出地球质量的有哪些?(  )

A.已知地球半径R

B.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v

C.已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T

D.已知地球公转的周期T′及运转半径r′

【答案】 ABC

归纳总结:求解天体质量的技巧

天体的质量计算是依据物体绕中心天体做匀速圆周运动,万有引力充当向心力,列出有关方程求解的,因此解题时首先应明确其轨道半径,再根据其他已知条件列出相应的方程.

四、分析天体运动问题的思路

【问题导思】

1.常用来描述天体运动的物理量有哪些?

2.分析天体运动的主要思路是什么?

3.描述天体的运动问题,有哪些主要的公式?

1.解决天体运动问题的基本思路

一般行星或卫星的运动可看做匀速圆周运动,所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供,所以研究天体时可建立基本关系式:

2.四个重要结论

设质量为m的天体绕另一质量为M的中心天体做半径为r的匀速圆周运动

以上结论可总结为“越远越慢,越远越小”.

误区警示

1.由以上分析可知,卫星的an、v、ω、T与行星或卫星的质量无关,仅由被环绕的天体的质量M和轨道半径r决定.

2.应用万有引力定律求解时还要注意挖掘题目中的隐含条件,如地球的公转周期是365天,自转一周是24小时,其表面的重力加速度约为9.8 m/s2.

例:)据报道,天文学家近日发现了一颗距地球40光年的“超级地球”,名为“55 Cancri e”,该行星绕母星(中心天体)运行的周期约为地球绕太阳运行周期的480(1),母星的体积约为太阳的60倍.假设母星与太阳密度相同,“55 Cancri e”与地球均做匀速圆周运动,则“55 Cancri e”与地球的(  )

【答案】 B

归纳总结:解决天体运动的关键点

解决该类问题要紧扣两点:一是紧扣一个物理模型:就是将天体(或卫星)的运动看成是匀速圆周运动;二是紧扣一个物体做圆周运动的动力学特征,即天体(或卫星)的向心力由万有引力提供.还要记住一个结论:在向心加速度、线速度、角速度和周期四个物理量中,只有周期的值随着轨道半径的变大而增大,其余的三个都随轨道半径的变大而减小

五、双星问题的分析方法

例:天文学家将相距较近、仅在彼此的引力作用下运行的两颗恒星称为双星.双星系统在银河系中很普遍.利用双星系统中两颗恒星的运动特征可推算出它们的总质量.已知某双星系统中两颗恒星围绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动,周期均为T,两颗恒星之间的距离为r,试推算这个双星系统的总质量.(引力常量为G)

归纳总结:双星系统的特点

1.双星绕它们共同的圆心做匀速圆周运动,它们之间的距离保持不变;

2.两星之间的万有引力提供各自需要的向心力;

3.双星系统中每颗星的角速度相等;

4.两星的轨道半径之和等于两星间的距离.

高中物理课优质教案篇5

教学目标

知识与技能

1.了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时,各物理量之间的关系.

2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.

过程与方法

通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度,培养学生运用知识解决问题的能力.

情感、态度与价值观

1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况,激发学生的爱国热情.

2.感知人类探索宇宙的梦想,促使学生树立献身科学的人生价值观.

教学重难点

教学重点

1.第一宇宙速度的意义和求法.

2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.

教学难点

1.近地卫星、同步卫星的区别.

2.卫星的变轨问题.

教学工具

多媒体、板书

教学过程

一、宇宙航行

1.基本知识

(1)牛顿的“卫星设想”

如图所示,当物体的初速度足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落回地面,成为一颗绕地球转动的人造卫星.

(2)原理

一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,向心力由地球对它的万有引力提供,

(3)宇宙速度

(4)梦想成真

1957年10月,苏联成功发射了第一颗人造卫星;

1969年7月,美国“阿波罗11号”登上月球;

2003年10月15日,我国航天员杨利伟踏入太空.

2.思考判断

(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×)

(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)

(3)要发射一颗月球人造卫星,在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×)

探究交流

我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射

【提示】 火星探测器绕火星运动,脱离了地球的束缚,但没有挣脱太阳的束缚,因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间,即11.2 km/s

二、第一宇宙速度的理解与计算

【问题导思】

1.第一宇宙速度有哪些意义?

2.如何计算第一宇宙速度?

3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什么联系?

1.第一宇宙速度的定义

又叫环绕速度,是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度,是人造地球卫星的最小发射速度,v=7.9 km/s.

2.第一宇宙速度的计算

设地球的质量为M,卫星的质量为m,卫星到地心的距离为r,卫星做匀速圆周运动的线速度为v:

3.第一宇宙速度的推广

由第一宇宙速度的两种表达式可以看出,第一宇宙速度之值由中心星体决定,可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度,都应以

式中G为万有引力常量,M为中心星球的质量,g为中心星球表面的重力加速度,r为中心星球的半径.

误区警示

第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高,卫星的发射速度越大,贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小,其运行速度即第一宇宙速度.

例:某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t物体以速率v落回手中,已知该星球的半径为R,求这个星球上的第一宇宙速度.

方法总结:天体环绕速度的计算方法

对于任何天体,计算其环绕速度时,都是根据万有引力提供向心力的思路,卫星的轨道半径等于天体的半径,由牛顿第二定律列式计算.

1.如果知道天体的质量和半径,可直接列式计算.

2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小,但知道该天体与地球的质量、半径关系,可分别列出天体与地球环绕速度的表达式,用比例法进行计算.

三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系

【问题导思】

1.卫星绕地球的运动通常认为是什么运动?

2.如何求v、ω、T、a与r的关系?

3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?

为了研究问题的方便,通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动,向心力由万有引力提供.

卫星的线速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系与推导如下:

由上表可以看出:卫星离地面高度越高,其线速度越小,角速度越小,周期越大,向心加速度越小.

误区警示

1.在处理卫星的v、ω、T与半径r的关系问题时,常用公式“gR2=GM”来替换出地球的质量M会使问题解决起来更方便.

2.人造地球卫星发射得越高,需要的发射速度越大,但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.

例:如图所示为在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C,下列说法正确的是(  )

A.根据v=,可知三颗卫星的线速度vA

B.根据万有引力定律,可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FC

C.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aC

D.三颗卫星运行的角速度ωA<ωB<ω

【答案】 C

四、卫星轨道与同步卫星

【问题导思】

1.人造地球卫星的轨道有什么特点?

2.人造地球卫星的轨道圆心一定是地心吗?

3.地球同步卫星有哪些特点?

1.人造地球卫星的轨道

人造卫星的轨道可以是椭圆轨道,也可以是圆轨道.

(1)椭圆轨道:地心位于椭圆的一个焦点上.

(2)圆轨道:卫星绕地球做匀速圆周运动,卫星所需的向心力由万有引力提供,由于万有引力指向地心,所以卫星的轨道圆心必然是地心,即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动.

总之,地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度,但轨道平面一定过地心.当轨道平面与赤道平面重合时,称为赤道轨道;当轨道平面与赤道平面垂直时,即通过极点,称为极地轨道,如图所示.

2.地球同步卫星

(1)定义:相对于地面静止的卫星,又叫静止卫星.

(2)六个“一定”.

①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.

②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同,T=24 h.

③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.

④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上,即所有的同步卫星都在赤道的正上方.

⑤同步卫星的高度固定不变.

特别提醒

由于卫星在轨道上运动时,它受到的万有引力全部提供给了向心力,产生了向心加速度,因此卫星及卫星上的任何物体都处于完全失重状态.

例:已知某行星的半径为R,以第一宇宙速度运行的卫星绕行星运动的周期为T,该行星上发射的同步卫星的运行速度为v,求同步卫星距行星表面高度为多少.

规律总结:同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较

1.近地卫星是轨道半径近似等于地球半径的卫星,卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.同步卫星是在赤道平面内,定点在某一特定高度的卫星,其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一部分,它不是地球的卫星,充当向心力的是物体所受的万有引力与重力之差.

2.近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供;同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度.当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时,往往借助同步卫星这一纽带,这样会使问题迎刃而解.

五、卫星、飞船的变轨问题

例:如图所示,某次发射同步卫星的过程如下:先将卫星发射至近地圆轨道1,然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2,最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点,2、3相切于P点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是(  )

A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度

C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度

D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度

【答案】 D

规律总结:卫星变轨问题的处理技巧

1.当卫星绕天体做匀速圆周运动时,万有引力提供向心力,由

由此可见轨道半径r越大,线速度v越小.当由于某原因速度v突然改变时,若速度v突然减小,

卫星将做近心运动,轨迹为椭圆;若速度v突然增大,则

卫星将做离心运动,轨迹变为椭圆,此时可用开普勒第三定律分析其运动.

2.卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时,卫星受到的万有引力相同,所以加速度也相同.

高中物理课优质教案篇6

教学目标

一、知识目标

1、知道什么是反冲运动,能举出几个反冲运动的实例;

2、知道火箭的飞行原理和主要用途。

二、能力目标

1、结合实际例子,理解什么是反冲运动;

2、能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释;

3、进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力

三、德育目标

1、通过实验,分析得到什么是反冲运动,培养学生善于从实验中总结规律和热心科学研究的兴趣、勇于探索的品质。

2、通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事实,结合我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先烈,激发学生热爱社会主义的情感。

教学重点

1、知道什么是反冲。

2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。

教学难点

如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。

教学方法

1、通过观察演示实验,总结归纳得到什么是反冲运动。

2、结合实例运用动量守恒定律解释反冲运动。

教学用具

反冲小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶等

课时安排

1课时

教学步骤

导入新课

[演示]拿一个气球,给它充足气,然后松手,观察现象。

[学生描述现象]释放气球后,气球内的气体向后喷出,气球向相反的方向飞出。

[教师]在日常生活中,类似于气球这样的运动很多,本节课我们就来研究这种。

新课教学

(一)反冲运动 火箭

1、教师分析气球所做的运动

给气球内吹足气,捏紧出气孔,此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。松开出气孔时,气球中的气体向后喷出,气体具有能量,此时气体和气球之间产生相互作用,气球就向前冲出。

2、学生举例:你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动?

学生:节日燃放的礼花。喷气式飞机。反击式水轮机。火箭等做的运动。

3、同学们概括一下上述运动的特点,教师结合学生的叙述总结得到:

某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体,气体或弹射出一个小物体,从而使物体本身获得一反向速度的现象,叫反冲运动

4、分析气球。火箭等所做的反冲运动,得到:

在反冲现象中,系统所受的合外力一般不为零;

但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况,可以认为反冲运动中系统动量守恒。

(二)学生课堂用自己的装置演示反冲运动。

1、学生做准备:拿出自己的在课下所做的反冲运动演示装置。

2、学生代表介绍实验装置,并演示。

学生甲:

装置:在玻璃板上放一辆小车,小车上用透明胶带粘中一块浸有酒精的棉花。

实验做法:点燃浸有酒精的棉花,管中的酒精蒸气将橡皮塞冲出,同时看到小车沿相反方向运动。

学生乙:

装置:二个空摩丝瓶,在它们的底部用大号缝衣针各钻一个小洞,这样做成二个简易的火箭筒,在铁支架的立柱端装上顶轴,在放置臂的两侧各装一只箭筒,再把旋转系统放在顶轴上,往火箭筒内各注入约4 mL的酒精,并在火箭筒下方的棉球上注入少量酒精。点燃酒精棉球,片刻火箭筒内的酒精蒸气从尾孔中喷出,并被点燃,这时可以看到火箭旋转起来。

学生丙:用可乐瓶做一个水火箭,方法是用一段吸管和透明胶带在瓶上固定一个导向管,瓶口塞一橡皮塞,在橡皮塞上钻一孔,在塞上固定一只自行车车胎上的进气阀门,并在气门芯内装上小橡皮管,在瓶中先注入约1/3体积的水,用橡皮塞把瓶口塞严,将尼龙线穿过可乐瓶上的导向管,使线的一端拴在门的上框上,另一端拴在板凳腿上,要使线拉直,将瓶的进气阀与打气筒相接,向筒内打气到一定程度时,瓶塞脱开,水从瓶口喷出,瓶向反方向飞去。

过渡引言:同学们通过自己设计的实验装置得到并演示了什么是反冲运动,那么反冲运动在实际生活中有什么应用呢?下边我们来探讨这个问题。

(三)反冲运动的应用和防止

1、学生阅读课文有关内容。

2、学生回答反冲运动应用和防止的实例。

学生:反冲有广泛的应用:灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是反冲的重要应用。

学生:用枪射击时,要用肩部抵住枪身,这是防止或减少反冲影响的实例。

3、用多媒体展示学生所举例子。

4、要求学生结合多媒体展示的物理情景对几个物理过程中反

冲的应用和防止做出解释说明:

①对于灌溉喷水器,

当水从弯管的喷嘴喷出时,弯管因反冲而旋转,可以自动地改变喷水的方向。

②对于反击式水轮机:当水从转轮的叶片中流出时,转轴由于反冲而旋转带动发电机发电。

③对于喷气式飞机和火箭,它们靠尾部喷出气流的反冲作用而获得很大的速度。

④用枪射击时,子弹向前飞去枪身向后发生反冲,枪身的`反冲会影响射击的准确性,所以用步枪时我们要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。

教师:通过我们对几个实例的分析,明确了反冲既有有利的一面,同时也有不利的一面,在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。

我们知道:反冲现象的一个重要应用是火箭,下边我们一认识火箭:

(四)火箭:

1、演示:把一个废旧白炽灯泡敲碎取出里面的一根细玻璃管,往细玻璃管装由火柴刮下的药粉,把细管放在支架上,用火柴或其他办法给细管加热。

现象:当管内的药粉点燃时,生成的燃气从细口迅速喷出,细管便向相反方向飞去。教师讲述:上述装置就是火箭的原理模型。

2、多媒体演示古代火箭,现代火箭的用途及多级火箭的工作过程,同时学生边看边阅读课文。

3、用实物投影仪出示阅读思考题:

①介绍一下我国古代的火箭。?

②现代的火箭与古代火箭有什么相同和不同之处?

③现代火箭主要用途是什么?

④现代火箭为什么要采用多级结构?

4、学生解答上述问题:

①我国古代的火箭是这样的:

在箭上扎一个火药筒,火药筒的前端是封闭的,火药点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出,火箭由于反冲而向前运动。

②现代火箭与古代火箭原理相同,都是利用反冲现象来工作的。

但现代火箭较古代火箭结构复杂得多,现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成,壳体是圆筒形的,前端是封闭的尖端,后端有尾喷管,燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出,火箭就向前飞去。

③现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头,人造卫星或宇宙飞船,即利用火箭作为运载工具。

④在现代技术条件下,一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度,发射卫星时要使用多级火箭。

用CAI课件展示多级火箭的工作过程:

多级火箭由章单级火箭组成,发射时先点燃第一级火箭,燃料用完工以后,空壳自动脱落,然后下一级火箭开始工作。

教师介绍:多级火箭能及时把空壳抛掉,使火箭的总质量减少,因而能够达到很高的温度,可用来完成洲际导弹,人造卫星、宇宙飞船等的发射工作,但火箭的级数不是越多越好,级数越多,构造越复杂,工作的可靠性越差,目前多级火箭一般都是三级火箭。

那么火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么有关系呢?

5、出示下列问题:

火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m,火箭燃气的喷射速度为v1,燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大?

[学生分析并解答]:

解:在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以动量守恒。

发射前的总动量为0,发射后的总动量为(M-m)v-mv1(以火箭的速度方向为正方向)则:(M-m)v-mv1=0

师生分析得到:燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比M/m决定。

巩固训练 水平方向射击的大炮,炮身重450 kg,炮弹射击速度是450 m/s,射击后炮身后退的距离是45 cm,则炮受地面的平均阻力是多大?

小结

1、当物体的一部分以一定的速度离开物体时,剩余部分将获得一个反向冲量而向相反方向运动,这种向相反方向的运动,通常叫做反冲运动。

2、对于反冲运动,所遵循的规律是动是守恒定律,在具体的计算中必须严格按动量守恒定律的解题步骤来进行。

3、反冲运动不仅存在于宏观低速物体间,也存在于微观高速物体。

高中物理课优质教案篇7

知识目标

1、了解什么是能源,了解什么是常规能源,了解常规能源的储备与人类需求间的矛盾

2、了解常规能源的使用与环境污染的关系。了解哪些能源是清洁能源,哪些能源可再生。

能力目标

培养学生通过分析日常生活现象提高概括物理规律的能力

情感目标

通过第二类永动机无法制成的讲解,使学生进一步认识到人类改造自然时必须遵从自然规律,违反自然规律将一事无成

通过介绍开发新能源的重要性,激励学生认真学习,提高为人类美好未来努力学习的觉悟

新课教学

师:在日常生活和各种产业中我们都要消耗能量。另外,自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性,而产生的能量耗散问题,使得能源问题成为当今世界的一个重要的问题。本节课我们就来学习能源。

一、能源:凡是能提供可利用能量的物质和自然过程。

1、常规能源:煤、石油、天然气等。常规能源的储藏是有限的。

问:常规的能源使用带来了那些负面影响呢?(①温室效应②酸雨③化学烟雾④放射性污染)(1)温室效应:温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳)含量增大而形成的。石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。

(2)酸雨:大气中酸性污染物质,如二氧化硫等物质会使雨水中的酸度升高,形成“酸雨”。煤炭中含有较多的硫,燃烧时产生二氧化硫等物质。

(3)光化学烟雾:氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈紫外线照射后产生的二次污染物质。主要成分是臭氧。

另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染。

常规能源的大量消耗所带来的环境污染即损害人体健康,又影响动植物的生长,破坏经济资源,损坏建筑物及文物古迹,严重时可改变大气的性质,使生态受到破坏。

二、开发新能源:绿色能源的开发与利用

绿色能源:在释放能量或能量转化过程中对环境不造成污染的能源叫绿色能源。

问:可以开发那些清洁相对无污染的能源呢?(①太阳能②风能③生物质能④核能⑤水能)

世界上石油储量最大的中东地区一直是发达国家关注的焦点,外交、军事莫不围绕着这片从地表上看毫无魅力的区域打转。世界警察(美国)和他的随从们最愿意去管中东的事情:两次海湾战争、伊拉克战争等等…说明能量消耗巨大的富国们对石油的心痛程度。

令以一方面,“替代品”——新能源的研发、形式层出不穷。

1、水能:水作为能量的载体,被太阳能驱动地球上三栖(水、陆、空)循环。地表水的流动时,在落差大、流量大的地区,形成可利用的水能资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。

2、海洋能:由于地球受月球和太阳引力的周期性不均衡,海水发生非气候性的涨潮和落潮现象,形成潮汐。潮汐蕴含着巨大能量,既可以用来推动机械装置,又可以用来发电。

此外,由于海水表层和深层间的存在很大的温差,利用这种温差也可以发电(__因为水的沸点与气压有关,如果建造一个装置,用抽真空的方法使表层的海水在20摄氏度时汽化,并推动汽轮机,再将深层的冷水提上来使蒸汽冷却,如此周而复始,就可以发电了。除这种方法外,还可以用低沸点的流体如丙烷和氨来作为热机的工作介质)。法国已经建成了世界上第一座温差发电站,发电容量为14,000kW。

3、风能:利用风的机械能发电,风能是一种重要的自然能源。据有关专家估算,在全球边界层内的总能量为1.3×1015瓦,一年中约为1.4×1016千瓦时电力的能量,相当于目前全世界 每年所燃烧能量的3000倍。其中1/10为可取用的极限量。

风能的优点是:总能量巨大,利用简单、无污染、可再生。缺点是:能量密度低(当流速同为3米/秒时,风力的能量密度仅为水力的1/1000)、不稳定性大,连续性、可靠性差,时空分布不均匀。

4、沼气:利用厌氧微生物在密闭条件下分解(废弃)有机物,产生沼气,沼气具有很高的热值,燃烧后生成二氧化碳和水,不污染空气,不危害农作物和人畜健康。生成沼气的原料本身就是各种废弃物,生产过程可以减少(有机物)垃圾的数量。

在农村到处可以看到许多生物质的废弃物,如人畜粪便、秸秆、杂草和不能食用的果蔬,等等。将这些废弃物收集起来,经过细菌发酵可以产生沼气,用沼气做燃料和照明,也可以发电。

5、太阳能:太阳能是一种可广泛利用的清洁能源。我们目前的利用方式主要是两种——

一是将阳光聚焦,将光能转化为热能(传说阿基米德就曾经利用聚光镜反射阳光,烧毁了来犯的敌舰)。在日照充分的地方,人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、干燥器和太阳能热水器(太阳能热水器的构造要简单的多。因为不需要它产生太高的温度。在大多数情况下,可以将太阳能热水器的集热器制成箱式、蛇型管式、直管式、平板式或枕式,通过管道与水源和储水箱相连。太阳能热水器在我国北方比较常见)。

二是将太阳能转化为化学能,再用化学能发电。比较常见的光电池是硅电池(它能将13%-20%的日光能转化为电能)。许多电子计算器和其他小型电子仪器现在已经采用太阳能电池供电,人造卫星和宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池来提供电力。

但是阳光在达到地面以前要经过大气的反射、散射和吸收,能量损失较大,加上阴天、昼夜变化和雨雪等降水过程的影响,目前地面上利用日光发电受到一定限制。

无论是生物质能、风能,还是水力、温差和潮汐能,归根结底都是太阳能的转化形式。即使矿物燃料,也是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能。

6、地热能:用地热采暖、将地热用于农业、水产养殖业、工业生产等,在全世界范围内受到关注。(从直接利用地热的规模来说,最常用的是地热水淋浴,占总利用量的1/3以上,其次是地热水养殖和种植约占20%,地热采暖约占13%,地热能工业利用约占2%)。

利用地热能,占地很少,无废渣、粉尘污染,用后的弃(尾)水既可综合利用,又可回注到地下储层,达到增加压力、保护储层、保护地热资源的双重目的。__据美国地热资源委员会(GRC) 1990年的调查,世界上18个国家有地热发电,总装机容量5827.55兆瓦,装机容量在100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资 源也很丰富,但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。除以上利用外,从热水中还可提取盐类、有益化学组分和硫磺等。

7、核能:铀在自然界中有三种放射性同位素:U235、U238、U234 ,在衰变过程中放出热量。在军事上铀主要用来制造核武器和核动力燃料。铀的和平用途十分广泛,其中最主要的是用作核电反应堆的燃料。

由于核电具有发电成本低、对环境污染小和安全等优点,世界各国,尤其是工业发达的国家和地区都大力发展核电,估计到20__年核电将达到世界总发电量的25%左右。我国已建成秦山、大亚湾核电站,目前还有多处正在筹建。

大自然赐给人类的绿色能源储量丰富,只要我们科学开发,合理利用,必将对人类做出前所未有的贡献。

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