信息、材料和能源是现代科技的三大支柱。能源和能量是两个不同的、但又紧密联系的重要概念,也是两个重要的物理概念。涉及到能源和能量的有关问题很多,这里只就能源的分类和能量的形式谈谈自己的一些看法和做法。
关于能源的分类
我们现在使用的九年级物理教科书是沪科版本的。在教科书的“第二十章 能源、材料与社会”的“第二节 能源的开发和利用”中的第一部分,教科书中,首先对能源进行了分类,把能源分为“可再生能源”和“不可再生能源”。“像太阳能、风能、水能、以及动、植物等这类可以长期提供或可以再生的能源属于可再生能源;而像煤、石油、天然气和铀矿这类化石或矿物能源,一旦消耗就很难再生的能源属于不可再生能源。”在这一节的第三部分,又介绍了“开发新能源”中的“太阳能”、“核能”、“地热能”、“潮汐能”、“风能”。
学完这一部分知识后,有学生问我:“老师,新能源是不是说的一次性能源?”我说:“新能源不全是一次性能源啊。比如,地热能、潮汐能和风能就不是一次性能源。”他们听后,嘴里“噢、噢、噢”,但眼睛里还是露出疑惑的目光。我知道他们还是没懂,出现问题的原因应该在能源的分类上。
后来,在辅导课上时,我参考人教版的九年级物理教科书,告诉学生,从能源的得到方式,我们把能源分为“一次性能源”和“二次性能源”:像煤、石油、天然气等化石能源,这些可以直接从自然界获得的能源,我们称为“一次性能源”;像电能等无法从自然界直接获取,必须通过消耗一次能源才能得到的能源,我们称为“二次性能源”。我们学习过的“可再生能源”和“不可再生能源”,都是一次性能源。也就是说,“一次性能源”可以分为“可再生能源”和“不可再生能源”。至于“新能源”,那是按能源使用的规模和广泛程度来分的:已经大规模生产和广泛使用的能源,我们称为“常规能源”;目前正在推广使用的能源,我们称为“新能源”。
我这样向学生介绍能源的分类,他们很容易明确,能源分类的标准不同,得到的结果也不同。有的分类之间有层次关系,有的则没有层次关系。对相应知识的理解也比较容易。
关于能量的形式
为了便于进行研究,我们按能量的不同形式,对能量进行了分类。比如,物体由于运动具有的能叫做动能,物体由于高度位置所具有的能叫做重力势能,物体因弹性形变而具有的能叫做弹性势能。人们把重力势能和弹性势能称为势能。我们把动能和势能统称为机械能。拦河大坝蓄起来的水,具有机械能;风具有机械能;潮汐具有机械能。这些都是在沪科版八年级物理教科书中的说法。但是,到了沪科版九年级物理教科书的第二十章,又把这些具有机械能的物体具有的能量,分别叫做水能、风能和潮汐能。对此,学生也产生了相当大的疑惑。
对于这个问题,我是这样给学生解释的:机械能、内能、电能等是从能量出发命名的,水能、风能和潮汐能是从能源出发命名的。前者着重体现能量的形式,后者着重体现能量的来源。我又给学生举了一个大家比较熟悉的例子。我们每个同学的身体内部都有化学能,这是从身体具有能量的形式来说的;有时,我们又说大家的身体内部具有生物质能。
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