物理水能和風(fēng)能的利用知識點
動能、勢能知識實際應(yīng)用,又是重要的能源教育素材,重點是從動能和勢能的轉(zhuǎn)化角度來知道為什么要修筑攔河壩來改善上游的水位。 而對水輪機(jī)的構(gòu)造和發(fā)電廠的組成的技術(shù)細(xì)節(jié)則不選涉及。
核心知識
1.自然界中的流水和風(fēng)具有大量的機(jī)械能。
2.流水從高處流向低處時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;高度越大,水流重力勢能轉(zhuǎn)化得到的動能就越大。
3.流水沖擊水輪機(jī)可以做功或發(fā)電。上游水位越高,水流重力勢能轉(zhuǎn)化的動能就越大,單位時間對水輪機(jī)做功越多,水輪機(jī)的功率就越大。
4.風(fēng)力可以推動風(fēng)車做功,則可以利用風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)能存在不穩(wěn)定和不便于儲存的缺點。
5.水能和風(fēng)能都是天然資源,既容易利用又沒有污染。
【知識點拓展】
1.定義
(1)水能:是一種可再生能源,是清潔能源,是綠色能源,是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。
(2)風(fēng)能:是因空氣流做功而提供給人類的一種可利用的能量,屬于可再生能源(包括水能,生物能等)。空氣流具有的動能稱風(fēng)能?諝饬魉僭礁,動能越大。
2.特點
(1)水能資源顯著的特點是可再生、無污染。開發(fā)水能對江河的綜合治理和綜合利用具有積極作用,對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,改善能源消費結(jié)構(gòu),緩解由于消耗煤炭、石油資源所帶來的環(huán)境污染有重要意義,因此世界各國都把開發(fā)水能放在能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地位。
(2)風(fēng)能量是豐富、近乎無盡、廣泛分布、干凈與緩和溫室效應(yīng)。 存在地球表面一定范圍內(nèi)。經(jīng)過長期測量,調(diào)查與統(tǒng)計得出的平均風(fēng)能密度的概況稱該范圍內(nèi)能利用的依據(jù),通常以能密度線標(biāo)示在地圖上。
3.原理
(1)水能
水的落差在重力作用下形成動能,從河流或水庫等高位水源處向低位處引水,利用水的壓力或者流速沖擊水輪機(jī),使之旋轉(zhuǎn),從而將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,然后再由水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),切割磁力線產(chǎn)生交流電。
而低位水通過水循環(huán)的陽光吸收而分布在地球各處,從而回復(fù)高位水源的水分布。
水不僅可以直接被人類利用,它還是能量的載體。太陽能驅(qū)動地球上水循環(huán),使之持續(xù)進(jìn)行。地表水的流動是重要的一環(huán),在落差大、流量大的地區(qū),水能資源豐富。隨著礦物燃料的日漸減少,水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。世界上水力發(fā)電還處于起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運動均可以用來發(fā)電。也有部分水能用于灌溉。
(2)風(fēng)能
風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象,它是由太陽輻射熱引起的。太陽照射到地球表面,地球表面各處受熱不同,產(chǎn)生溫差,從而引起大氣的對流運動形成風(fēng)。風(fēng)能就是空氣的動能,風(fēng)能的大小影響于風(fēng)速和空氣的密度?諝饬鲃铀纬傻膭幽芗盀轱L(fēng)能。風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。太陽的輻射造成地球表面受熱不均,引起大氣層中壓力分布不均,空氣沿水平方向運動形風(fēng)。風(fēng)的形成乃是空氣流動的結(jié)果。
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