2.3《跨学科实践：保护地球家园》学科素养同步分层练习设计（培优版） 初中物理九年级上册（教科版新教材）

能转化为内能。

潮汐发电

地球上海水的周期性涨落称为潮汐。这种现象主要是由月球、太阳对海水的引力以及地球自转效应造成的。涨潮时，大量海水汹涌而来，水位逐渐升高；落潮时，海水奔腾而归，水位逐渐下降。我们站在海边，可以感受到海水拍打海岸岩石所发生的激烈碰撞，认识到地球上的海水具有极大的能量。

如何利用这种能量为人类服务呢？潮汐发电就是其中一种很好的方式：在海湾等水位差较大的地方修建堤坝、闸门和厂房，围成水库引导海水流动。如图甲所示，涨潮时，海洋水位高于水库水位，海水流入水库推动水轮机组工作。如图乙所示，落潮时，海洋水位低于水库水位，海水流出水库推动水轮机组工作。从能量转化角度分析，潮汐能是一种势能，它是由海水的水位变化而产生的。当海水涨潮时，海水的势能增加；当海水落潮时，海水的势能减少。在潮汐发电过程中，这种势能被转化为动能，即海水流动的能量。海水的动能再通过做功的方式转移给水轮机，水轮机的动能最终被发电机转化为电能。因此，潮汐发电就是一个将海水的机械能转化为电能的过程。

潮汐发电有很多优点：首先，它是一种可以不断得到补充、永续利用的能源，只要地球、月球和太阳存在，潮汐现象就会持续，因此潮汐发电具有可持续性。其次，潮汐发电过程中不产生温室气体排放，对环境的影响较小，是一种清洁的能源解决方案。此外，潮汐现象具有规律性和预测性，发电量相对稳定，不会像风能和太阳能那样受天气条件的限制。

请根据上述材料，回答下列问题：

探索月球背面的秘密

2024年5月3日，嫦娥六号月球探测器英勇出征，开启世界首次月球背面采样之旅，将人类探月推向前所未有的高度。

为了让嫦娥六号落地准、抓好“土”，科学家研制出冲击电机、加载电机和整形电机，在电机体重变轻的同时，大幅增加力矩，助力推动钻头前进，为“挖土”提供动力。月球背面的环境条件十分恶劣，温差大、辐射强等因素给任务执行带来极大的困难。支撑探测器工作的主要能源来自太阳能，因此太阳电池阵的稳定性能至关重要。

由于月球始终有一面背对地球，当月球探测器降落在月球背面后，因为它的信号沿直线传播，不能拐弯，只能向着远离地球的方向传输，所以无法直接实现与地球的测控通信和数据传输，地面指挥和实时通信面临巨大困难。2024年3月20日发射的鹊桥二号中继星为解决这一难题提供了“信息桥梁”。鹊桥二号携带了一个口径4.2米的天线——星载大型可展开天线。这个天线像一把大伞，发射时收起，入轨后展开。伞面十分精巧，是用直径不到发丝四分之一的钼丝织就而成。镀了金的钼丝使“大伞”看上去金光灿灿的，这样做能增强天线的通信性能，降低能耗。延长卫星的使用寿命。它一边接收、传输来自地球的信号，一边接收、传输来自月球背面的信号。为月球背面的探测器和地球之间架起通信天桥。

海水的利用

地球表面的70%以上是海洋，开发利用海洋有广阔的前景。

潮汐是一种海平面周期性变化现象，海平面每昼夜有两次涨落。人们在靠近海的河口或海湾深处建大坝，在大坝中间装上水轮发电机组。涨潮时，海水通过大坝流进河流，带动水轮发电机发电；退潮时，海水又流回海洋，从相反方向带动水轮发电机发电。法国的郎斯潮汐电站年发电量达$5\times {10}^8\text{kW}\cdot \text{h}$。

海水淡化和海水直接用于工业冷却用水的相关设备，管道防腐等技术已比较成熟。部分沿海国家许多工业冷却水来自海水。