6.物理知识的应用

阅读以下文章并回答后面的问题．

　　科学家们发现，大自然中蕴藏着巨大的能量，可以通过多种手段，从21世纪初期开始，有一定规模地向雨雪垃圾索电，是完全可以实现的．

　　利用积雪发电：大家知道，积雪的温度是0℃以下，因此雪中蕴藏着巨大的冷能．科学家提出利用积雪发电的大胆设想．它的工作原理是，将蒸发器放在地面上，将凝缩器放在高山上，再用两根管子将它们连接在一起，然后抽出管内空气，用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化，并以雪冷却凝缩器，由于氟里昂的沸点很低，加上管内被抽空，所以它就沸腾起来，变成气体快速向管子的上端跑去，冲击汽轮机旋转，从而带动发电机发电．试验证明，1 t雪可把2～4 t氟里昂送上蓄液器．可见雪的发电本领是十分惊人的．

　　雪的资源极其丰富，地球上34％的国家属多雪地区．我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区，每年平均在40天以上，积雪日数在90天以上．积雪发电的问世，将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源．

　　利用下雨发电：目前，科学家们研究雨能的利用已获得成功，它是利用一种叶片交错排列，并能自动关闭的轮子，轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴，并能自动开关，使轮子一侧受力大，另一侧受力小，从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转，驱动电机发电．雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足，使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能．

　　我国南方雨能资源丰富，特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足，一年四季冰雪期很少，雨季的降雨量一般都比较多，阴雨天利用雨能发电，阳天利用太阳能发电，这样无论晴天或阴雨天，人们都可以享受到大自然的恩赐，享受到电能带来的光和热．

　　微生物电池：在探索微生物能源工作中，一些国家正在从事着微生物电池的研究．什么是微生物电池呢？它是一种用微生物的代谢产物，做电极活性物质，从而获取电能．从研究的进展看，作为微生物电池的活性物质，只限于甲酸、氢、氨等．我们用一种叫产气单抱菌的细菌，处理100摩尔椰子汁，使其生成甲酸，然后把以此做电解液的3个电池串连在一起，生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时．当然，这只是试验，但它表现出的事实是令人神往的．

　　21世纪是人类飞向宇宙的时代，在宇宙飞船这样的封闭系统中，排泄物的处理确实是个必须解决的问题．美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案：用一种芽孢杆菌处理尿，使尿酸分解而生成尿素，在尿素酶的作用下分解尿素产生氨．氨用做电极活性物质，在铂电极上产生电极反应，组成了邀翔太空的理想微生物电池．在宇航条件下，每人每天如果排出22克尿，就能够获得47瓦时的电力．

　　氢燃料电池，成为微生物能源的又一种电能形式．利用一种产生氢气能力强的细菌，在容积为10升的发酵装置中，每小时所产生的近20升氢气，足以维持3.1～3.5伏燃料电池的工作．科学日新月异的21世纪，有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系．在利用微生物处理有机废水时，在使废水无害化的同时，可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质，从而获得电能，从这个角度上，微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段，已引起人们的广泛注意．尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态，使用也还只限于一定范围，但是到21世纪的某一天，微生物电池就能够带动着马达飞转，为人类创造更多的物质财富．

　　向污泥要能源：城市下水道污泥中富含有机物质，其中蕴藏着可观的能量．不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”，然后收集其中产生的沼气作为热源，并将下水道污泥制成固体燃料．

　　关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面，欧洲国家居领先地位．日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功．日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物，所得燃料的发热量为16 000～18 000 kJ/kg，与煤差不多．

　　德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10％的普通生活污水)进行处理，所得活性污泥作为燃料，他们在下水道污水中加入有机凝集剂，再用电力脱水机脱去部分水分，加入一定比例的粉煤，最后利用压滤机榨干水分，用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200～1 000 kJ/kg，并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能．

　　从下水道污泥中挖掘潜在能源，不仅开辟了能源新途径，还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题．对改善城市地下水水质有着至关重要的作用．环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值，进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计．

　　目前，世界上许多国家正在研究，能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系，以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题．

摘自《能源趣览》

阅读完以上文章后回答：

(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式？分别是什么？

(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么？

(3)结合你在日常生活中对能源的利用，谈谈你对节约能源的看法．

人教版第二章  光现象 复习提纲

一、 光的传播

1、光源：一切自身能发光的物体都称为光源。光源可分为天然光源和人造光源。

注意：依靠反射光而发亮的物体不是光源。

2、光的直线传播：光在同一种均匀介质中沿直线传播。通常用一根带箭头的直线—光线来表示光的传播方向。

光的直线传播的现象：影子、小孔成像、日食和月食。

3、光速：光在不同介质中传播的速度不同。

光在真空中传播的速度为3×10⁸m/s。

光在空气中的传播速度与在真空中相差不多：光在水中的传播速度约是真空中的3/4：光在玻璃中的速度约是真空中的2/3。

注意：光在一年时间内传播的距离称为1光年，光年是距离单位。

二、光的反射

1、光的反射现象：光从一种介质射向另一种介质表面时，在分界面处有一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。

人眼看到物体是由于物体发出的光线或反射的光线进入人眼。

2、光的反射定律：

反射光线、入射光线和法线都在同一个平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角，可以总结为“三线共面、法线居中、两角相等”。

重点提示：要注意入射角和反射角指的是入入射光线和反射光线与法线的夹角。入射角变化，反射角也变化，但一定相等。在反射现象中，光路是可逆的。

3、镜面反射和镜面反射：

射到光滑镜面上的平行光线经反射后仍然是平行的，这种反射叫做镜面反射。平行光线射到表面凹凸不平的物体表面时，反射光线向着不同的方向，这种反射叫做漫反射。漫反射使我们从不同方向都能看到本身不发光的物体。

重点提示：

发和生镜面反射的条件是反射面是光滑的平面。镜面反射和漫反射的每一条光线都遵守光的反射定律。

三、平面镜成像

1、平面镜成像的特点：平面镜成的像是虚像，像和物体到镜面的距离相等，像和物体的大小相等，像和物体的对应点的连线与镜面垂直，即平面镜成的像与物体关于镜面对称。

2、平面镜成像的原理：平面镜成像时，满足光的反射定律。

小结：影子和像的联系与区别

3、平面镜的应用

①利用平面镜改变光的传播方向，起到控制光路的作用。     ②利用平面镜成像。

4、凹面镜和凸面镜

①凹面镜对光线有会聚作用：平行光线经凹面镜后会聚于凹面镜的焦点，从焦点射向凹面镜的光线经凹面镜反射后成为平行光线。

②凸面镜对光线有发散作用：平行光线经凸面镜后发散。

四、光的折射

1、光的折射现象： 光人从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。

2、光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内。折射光线与入射光线分居于法线两侧。

①光从空气斜射入其他介质中时，折射光线向法线方向偏折；而从其他介质余射入空气中时，折射光线向远离法线的方向偏折。

②当入射角增大时，折射角也增大。

③光的折射现象中光路是可逆的，即光线方向颠倒时，光的传播路径不变。

④当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。

重点提示:在光的折射规律中有“空气中总是大角”，即不论空气中的角是入射角还是折射角，总是要比其他介质中的角要大一些（垂直入射除外）。也就是说，在空气与其他介质的界面上发生的折射现象，如果折射角大于入射角，那么折射角所在介质为空气；如果入射角大于折射角，那么入射角所在的介质为空气。

3、生活中的折射现象：斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折；往脸盆中倒水，看起来盆底深度变浅；潜入水中的人看岸边的人变高：从厚玻璃砖后看到钢笔“错位”。

4、光折射与光的反射的区别

五、光的色散

1、光的色散现象：太阳光通过棱镜后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，形成一条彩色的光带，这就是光的色散现象，它是英国物理学家牛顿发现的。

2、色光的三原色：红、绿、蓝：颜料的三原色：红、黄、蓝。

重点提示：色光的混合与颜料的混合规律不同。两种色光混合后使眼睛感觉到产生了另一种颜色，而两种颜料的混合是它们都能反射的色光。

3、物体的颜色：透明物体的颜色是由通过它的色光决定的，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。

4、不同的色光照射到不同颜色的物体时，出现的情况是：

①白纸可以反射各种色光，纸出现的颜色与光的颜色相同。

②黑纸吸收各种色光，无论什么颜色的光照在黑纸上，纸都是黑色的。

③各种色纸反射和它颜色相同的光，对其它不同颜色的光都吸收。

④白光照在不同颜色的纸上，纸出现的颜色与纸的颜色相同。

5、不同的色光照射在不同颜色的透明物体时，透色光的情况是：

光的颜色志透明物体颜色相同时，光可透过物体。若兴的颜色志透明物体颜色不同时，光就透不过物体。

六、看不见的光

1、红外线：在光谱中，在红光以外有一种看不见的光叫做红外线。

红外线有热作用（即热效应），可应用在红外夜视仪、诊断疾病、遥控等方面。

重点提示：红外线进不可见光，任何物体都向外辐射红外线。当物体温度升高时，它向外辐射的红外线会大大增强。

2、紫外线：在光谱中，在紫光以外有一种看不见的光叫紫外线。

紫外线的化学作用、荧光作用、生理作用，它有助于人体合成维生素D、能杀菌、能使荧光物质发光。

七、 难点专攻

1、光速的计算：光速特别大，通常利用来求距离，有两种方法：一是通过反射；二是通过时间差。利用光的反射测距离时，要注意光走过的路程是所测距离的二倍。

2、反向改变光路：利用平面镜和光的反射定律，可以有目的地改变光的传播方向。

①入射光线不变，旋转镜面：一束光线照射到平面镜上，若保持入射光线方向不变，把平面镜绕入射点旋转α角，则反射光线与入射光线的夹角将随之改变，且反射光线相比原来转过2α角。

②镜面不动，光线旋转：一束光线照射到平面镜上，若保持镜面不动，当入射光线旋转θ角，反射光线也旋转θ角。

重点提示：制作潜望镜、改善室内光照条件等都会用到反射改变光路。无论是镜面旋转还是入射光线旋转，都可能有两种情况，即沿顺时针方向旋转和沿逆时针方向旋转，讨论时两种情况都要考虑。

3、作图

①平面镜成像作图

平面镜成像作图的两种方法：一是根据反射定律；二是根据平面镜成像特点。

A、根据反射定律作图的步骤：a、从点光源S引出两条光线，射到平面镜上。b、作两条入射光线的法线。c、根据反射定律，反射角等于入射角，作反射光线，将反射光线反向延长，反射光线的反向延长线的交点即为点光源S的像点S＇。

B、根据平面镜成像特点作图的步骤：a、过S点作平面镜的垂线（像与物的连线跟镜面垂直）。b、截取S＇点，让S＇点到镜面的距离等于S点到镜面的距离（像与物到镜面的距离相等）。c、画出像点S＇（像与大小相等）。

重点提示：作图时，光线要标明传播方向，光线和界面用实线表示，法线和反向延长线要用虚线表示。

②光的折射作图

光的折射作图步骤：垂直于界面作出法线：根据折射规律作出折射光线（注意空气中角大）。4、平面镜成像特点的实验探究

实验器材：玻璃板、一张大纸、两枝完全相同的蜡烛、刻度尺。

①在光具座上竖立一块薄玻璃板作为平面镜，把一支点燃的蜡烛入在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。

②另外拿一支相同的没有点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合，这个位置就是前面蜡烛像的位置。

③观察比较蜡烛和它所成的像的大小，从光具座上读出两支蜡烛到玻璃板的距离，就可以总结出平面镜成像的规律。

说明：取一块薄玻璃板作为平面镜的目的是为了更好地观察所成的像。用手去摸所成的烛焰的像，我们会发现它并不烫手，这说明平面镜所成的像是虚像。实验中应注意：应将没有点燃的那枝蜡烛放在玻璃板的后面，并调整其位置，直至它与烛焰的像重合，即从玻璃板正面观察，几乎分不出哪个是原蜡烛的像，哪个是后放过去的蜡烛。

人教版第二章  光现象 复习提纲

一、 光的传播

1、光源：一切自身能发光的物体都称为光源。光源可分为天然光源和人造光源。

注意：依靠反射光而发亮的物体不是光源。

2、光的直线传播：光在同一种均匀介质中沿直线传播。通常用一根带箭头的直线—光线来表示光的传播方向。

光的直线传播的现象：影子、小孔成像、日食和月食。

3、光速：光在不同介质中传播的速度不同。

光在真空中传播的速度为3×10⁸m/s。

光在空气中的传播速度与在真空中相差不多：光在水中的传播速度约是真空中的3/4：光在玻璃中的速度约是真空中的2/3。

注意：光在一年时间内传播的距离称为1光年，光年是距离单位。

二、光的反射

1、光的反射现象：光从一种介质射向另一种介质表面时，在分界面处有一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。

人眼看到物体是由于物体发出的光线或反射的光线进入人眼。

2、光的反射定律：

反射光线、入射光线和法线都在同一个平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角，可以总结为“三线共面、法线居中、两角相等”。

重点提示：要注意入射角和反射角指的是入入射光线和反射光线与法线的夹角。入射角变化，反射角也变化，但一定相等。在反射现象中，光路是可逆的。

3、镜面反射和镜面反射：

射到光滑镜面上的平行光线经反射后仍然是平行的，这种反射叫做镜面反射。平行光线射到表面凹凸不平的物体表面时，反射光线向着不同的方向，这种反射叫做漫反射。漫反射使我们从不同方向都能看到本身不发光的物体。

重点提示：

发和生镜面反射的条件是反射面是光滑的平面。镜面反射和漫反射的每一条光线都遵守光的反射定律。

三、平面镜成像

1、平面镜成像的特点：平面镜成的像是虚像，像和物体到镜面的距离相等，像和物体的大小相等，像和物体的对应点的连线与镜面垂直，即平面镜成的像与物体关于镜面对称。

2、平面镜成像的原理：平面镜成像时，满足光的反射定律。

小结：影子和像的联系与区别

3、平面镜的应用

①利用平面镜改变光的传播方向，起到控制光路的作用。     ②利用平面镜成像。

4、凹面镜和凸面镜

①凹面镜对光线有会聚作用：平行光线经凹面镜后会聚于凹面镜的焦点，从焦点射向凹面镜的光线经凹面镜反射后成为平行光线。

②凸面镜对光线有发散作用：平行光线经凸面镜后发散。

四、光的折射

1、光的折射现象： 光人从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。

2、光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内。折射光线与入射光线分居于法线两侧。

①光从空气斜射入其他介质中时，折射光线向法线方向偏折；而从其他介质余射入空气中时，折射光线向远离法线的方向偏折。

②当入射角增大时，折射角也增大。

③光的折射现象中光路是可逆的，即光线方向颠倒时，光的传播路径不变。

④当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。

重点提示:在光的折射规律中有“空气中总是大角”，即不论空气中的角是入射角还是折射角，总是要比其他介质中的角要大一些（垂直入射除外）。也就是说，在空气与其他介质的界面上发生的折射现象，如果折射角大于入射角，那么折射角所在介质为空气；如果入射角大于折射角，那么入射角所在的介质为空气。

3、生活中的折射现象：斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折；往脸盆中倒水，看起来盆底深度变浅；潜入水中的人看岸边的人变高：从厚玻璃砖后看到钢笔“错位”。

4、光折射与光的反射的区别

五、光的色散

1、光的色散现象：太阳光通过棱镜后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，形成一条彩色的光带，这就是光的色散现象，它是英国物理学家牛顿发现的。

2、色光的三原色：红、绿、蓝：颜料的三原色：红、黄、蓝。

重点提示：色光的混合与颜料的混合规律不同。两种色光混合后使眼睛感觉到产生了另一种颜色，而两种颜料的混合是它们都能反射的色光。

3、物体的颜色：透明物体的颜色是由通过它的色光决定的，不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的。

4、不同的色光照射到不同颜色的物体时，出现的情况是：

①白纸可以反射各种色光，纸出现的颜色与光的颜色相同。

②黑纸吸收各种色光，无论什么颜色的光照在黑纸上，纸都是黑色的。

③各种色纸反射和它颜色相同的光，对其它不同颜色的光都吸收。

④白光照在不同颜色的纸上，纸出现的颜色与纸的颜色相同。

5、不同的色光照射在不同颜色的透明物体时，透色光的情况是：

光的颜色志透明物体颜色相同时，光可透过物体。若兴的颜色志透明物体颜色不同时，光就透不过物体。

六、看不见的光

1、红外线：在光谱中，在红光以外有一种看不见的光叫做红外线。

红外线有热作用（即热效应），可应用在红外夜视仪、诊断疾病、遥控等方面。

重点提示：红外线进不可见光，任何物体都向外辐射红外线。当物体温度升高时，它向外辐射的红外线会大大增强。

2、紫外线：在光谱中，在紫光以外有一种看不见的光叫紫外线。

紫外线的化学作用、荧光作用、生理作用，它有助于人体合成维生素D、能杀菌、能使荧光物质发光。

七、 难点专攻

1、光速的计算：光速特别大，通常利用来求距离，有两种方法：一是通过反射；二是通过时间差。利用光的反射测距离时，要注意光走过的路程是所测距离的二倍。

2、反向改变光路：利用平面镜和光的反射定律，可以有目的地改变光的传播方向。

①入射光线不变，旋转镜面：一束光线照射到平面镜上，若保持入射光线方向不变，把平面镜绕入射点旋转α角，则反射光线与入射光线的夹角将随之改变，且反射光线相比原来转过2α角。

②镜面不动，光线旋转：一束光线照射到平面镜上，若保持镜面不动，当入射光线旋转θ角，反射光线也旋转θ角。

重点提示：制作潜望镜、改善室内光照条件等都会用到反射改变光路。无论是镜面旋转还是入射光线旋转，都可能有两种情况，即沿顺时针方向旋转和沿逆时针方向旋转，讨论时两种情况都要考虑。

3、作图

①平面镜成像作图

平面镜成像作图的两种方法：一是根据反射定律；二是根据平面镜成像特点。

A、根据反射定律作图的步骤：a、从点光源S引出两条光线，射到平面镜上。b、作两条入射光线的法线。c、根据反射定律，反射角等于入射角，作反射光线，将反射光线反向延长，反射光线的反向延长线的交点即为点光源S的像点S＇。

B、根据平面镜成像特点作图的步骤：a、过S点作平面镜的垂线（像与物的连线跟镜面垂直）。b、截取S＇点，让S＇点到镜面的距离等于S点到镜面的距离（像与物到镜面的距离相等）。c、画出像点S＇（像与大小相等）。

重点提示：作图时，光线要标明传播方向，光线和界面用实线表示，法线和反向延长线要用虚线表示。

②光的折射作图

光的折射作图步骤：垂直于界面作出法线：根据折射规律作出折射光线（注意空气中角大）。4、平面镜成像特点的实验探究

实验器材：玻璃板、一张大纸、两枝完全相同的蜡烛、刻度尺。

①在光具座上竖立一块薄玻璃板作为平面镜，把一支点燃的蜡烛入在玻璃板前面，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。

②另外拿一支相同的没有点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合，这个位置就是前面蜡烛像的位置。

③观察比较蜡烛和它所成的像的大小，从光具座上读出两支蜡烛到玻璃板的距离，就可以总结出平面镜成像的规律。

说明：取一块薄玻璃板作为平面镜的目的是为了更好地观察所成的像。用手去摸所成的烛焰的像，我们会发现它并不烫手，这说明平面镜所成的像是虚像。实验中应注意：应将没有点燃的那枝蜡烛放在玻璃板的后面，并调整其位置，直至它与烛焰的像重合，即从玻璃板正面观察，几乎分不出哪个是原蜡烛的像，哪个是后放过去的蜡烛。