1、第十二章電能能量守恒定律4能源與可持續(xù)發(fā)展課前預(yù)習反饋課內(nèi)互動探究課堂達標檢測目標體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標體系構(gòu)建1知道能量守恒定律的具體內(nèi)容。2了解能量耗散，知道能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性。3知道能源的分類與應(yīng)用，知道能源的利用與社會發(fā)展的關(guān)系。【學習目標】【思維脈絡(luò)】課前預(yù)習反饋 能量守恒定律的內(nèi)容：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式_為其他形式，或者從一個物體_到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持_。知識點 1能量守恒定律轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移不變1能量轉(zhuǎn)化的方向性科學家研究發(fā)現(xiàn)，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是_的。2能量的耗散：把能量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人

2、類重新_的現(xiàn)象，它反映出自然界中的宏觀過程具有_性。3節(jié)約能源的根本原因：在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上雖未_，但在可利用的品質(zhì)上_了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。知識點 2能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性不可逆利用方向減少降低1不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，又叫_能源。2可再生能源：水能、風能、潮汐能等來源于_的這些能源。3我國能源的開發(fā)：太陽能發(fā)電、_發(fā)電、風能發(fā)電、_發(fā)電。知識點 3能源的分類與應(yīng)用化石太陽能水力核能1人類對能源的利用經(jīng)歷的三個時期：_時期、煤炭時期、石油時期。2能源的開發(fā)和利用對環(huán)境造成的影響：(1)石油和煤炭的燃燒增加了大氣中

3、二氧化碳的含量，加劇了_效應(yīng)，使得兩極的冰雪融化，海平面上升。柴薪知識點 4能源與社會發(fā)展溫室(2)石油和煤炭的燃燒形成的二氧化硫等物質(zhì)使雨水的酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物，酸化_。(3)內(nèi)燃機工作時產(chǎn)生氮的氧化物和碳氫化合物，這些化合物在大氣中受紫外線的照射，產(chǎn)生光化學_。燃燒時產(chǎn)生的_也是主要的污染物。土壤煙霧浮塵預(yù)習自測判一判(1)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中總量是保持不變的。()(2)石油、天然氣都屬于新能源。()(3)能量耗散不遵循能量守恒定律。()(4)能量耗散會導致能量品質(zhì)的降低。()(5)為了可持續(xù)發(fā)展，必須節(jié)約能源。()(6)石油和煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，由此產(chǎn)

4、生了“溫室效應(yīng)”。()(7)能量耗散現(xiàn)象反映了在一些特殊過程中能量并不守恒，從而導致能源不可再生。()選一選在研究性學習的過程中，同學們提出了以下四個活動方案，哪些從理論上講是可行的()A制作一個內(nèi)能回收器，將散失在周圍環(huán)境中的內(nèi)能全部收回再利用B發(fā)明一種不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器永動機C汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發(fā)地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶D將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題D解析：系統(tǒng)的內(nèi)能流失到周圍環(huán)境中，不可能全部收回再利用，A錯；永動機違反能量守恒定律，不可能制成，B錯；擴散現(xiàn)象具有方向性，逆過程不可能自發(fā)

5、進行，C錯；太陽能可以用來發(fā)電和進行加熱，D正確。想一想如圖所示是兩幅宣傳節(jié)約能源的圖片。請問：既然能量是守恒的，我們?yōu)槭裁催€要節(jié)約能源？答案：能量是守恒的，但能量耗散卻會導致能量品質(zhì)降低，它實際上將能量從可用的形式降級為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時候，高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。故能量雖然不會減少但可利用的高品質(zhì)能源會越來越少，所以要節(jié)約能源。課內(nèi)互動探究如圖是用一臺蒸汽機和一臺發(fā)電機建立的模型發(fā)電站，將這個模型發(fā)電站與小燈泡連接起來，就可以供電了。請分析該模型發(fā)電站工作時各種形式的能量是如何轉(zhuǎn)化的。提示：蒸汽機將蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

6、蒸汽輪機的機械能，蒸汽輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，將機械能轉(zhuǎn)化為電能使小燈泡發(fā)光。能量守恒定律的理解和應(yīng)用情景導入探究 一1能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運動形式都有對應(yīng)的能：機械運動有機械能，分子的熱運動有內(nèi)能，還有電磁能、化學能、原子能等。(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。要點提煉2能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，或者說，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有不可逆性。(1)機械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化過程的方向性機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變化

7、。無論何種熱機，都不可能百分之百地把內(nèi)能變成機械能，而不產(chǎn)生其它影響即熱機的效率一定小于100%。(2)熱傳遞的方向性內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移。3能量守恒的兩種表達(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。4應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒解題的步驟(1)首先分析研究對象的受力情況、做功情況、能量的轉(zhuǎn)化方向及初、末狀態(tài)能量的具體形式。(2)分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達式。(3)依據(jù)E減E增列式求解。如圖所示是一種太陽能草坪節(jié)能燈，

8、太陽能電池板供一只“10 V9 W”的電子節(jié)能燈工作，若太陽能電池板接收太陽能的有效面積為0.3 m2，平均1小時得到的太陽輻射能為4105 J，太陽光平均一天按8小時計算，恰好可以供電子節(jié)能燈工作10小時。問：(結(jié)果保留整數(shù))(1)太陽能節(jié)能燈的能量轉(zhuǎn)化情況；(2)太陽能電池板單位面積上接收太陽能的功率大約是多少？(3)太陽能節(jié)能燈利用太陽能的效率大約是多少？典例1典例剖析答案：(1)見解析(2)370 W(3)10%對點訓練A如圖所示是我國最大的山坡光伏發(fā)電站河北曲陽光伏發(fā)電站。太陽能是一種具有良好開發(fā)前景的新能源，與常規(guī)能源相比它具有哪些優(yōu)點？提示：光伏發(fā)電過程簡單，沒有機械傳動部件，不

9、消耗燃料，無噪音、無污染，太陽能資源分布廣泛且取之不盡，用之不竭。能源的利用與可持續(xù)發(fā)展情景導入探究 二1能源開發(fā)和利用的關(guān)系圖要點提煉2能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形成或轉(zhuǎn)換特點分一次能源自然形成，未經(jīng)加工太陽能、風能、地熱能、核能、潮汐能二次能源由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術(shù)分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣、水能新能源正在開發(fā)，或有新的利用方式太陽能、核能、地熱能、海洋能、沼氣、風能能源分類方法能源分類名稱特點舉例按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用、不斷補充水能、風能、生物質(zhì)能、地熱能不可再生能源短期內(nèi)無法轉(zhuǎn)換獲得煤、石

10、油、天然氣、核燃料按對環(huán)境污染情況分清潔能源對環(huán)境基本上沒有污染太陽能、海洋能、風能、水能污染能源會嚴重污染環(huán)境化石燃料(煤、石油、天然氣)3能源對環(huán)境的影響(1)常規(guī)能源對環(huán)境的影響石油和煤燃燒產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”，引發(fā)了一系列問題，如兩極的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地鹽堿化這些都是人類過度開發(fā)自然所產(chǎn)生的嚴重問題。(2)做好環(huán)境保護工作目前的任務(wù)是采用環(huán)境能源技術(shù)，解決突出的環(huán)境污染問題，例如：城市生活垃圾問題，變垃圾為能源；提高汽車發(fā)動機效率，解決尾氣問題，達到廢氣“零排放”；環(huán)境污染的綜合治理問題，解決廢物、廢水、廢氣等，變廢為寶。(多選

11、)關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列觀點正確的是()A無節(jié)制地利用能源，是一種盲目的短期行為B根據(jù)能量守恒定律，能源是取之不盡、用之不竭的C開發(fā)和利用能源的同時，必須加強對環(huán)境的保護D不斷開發(fā)新能源，是緩解能源危機的主要途徑思路引導：雖然能量是守恒的，但能源會越來越少，所以要節(jié)約能源。常規(guī)能源的儲量有限，且存在環(huán)境污染問題，必須開發(fā)新能源。典例 2典例剖析ACD解析：能源是有限的，必須合理利用能源，A正確；盡管能量守恒，但使用過程中會有能量耗散及品質(zhì)降低，B錯誤；能源開發(fā)利用推動人類進步，但同時會破壞人類生存的環(huán)境，所以必須加強對環(huán)境的保護，C正確；開發(fā)新能源、清潔能源可以緩解常規(guī)能源的不足，D正確。

12、2(2021山東省濰坊一中高二下學期月考)“能源危機”是當今世界各國共同面臨的問題。對此，以下措施可行的是()A人人都要自覺做到節(jié)約用水、節(jié)約用電，不浪費和人為毀壞物品B關(guān)閉現(xiàn)有的火力發(fā)電站C各地都要興建水力和風力發(fā)電站D停止使用石油資源，而以核能和太陽能取代對點訓練A解析：受地域環(huán)境的限制，風力、水力發(fā)電站不能在各地興建，因而不能關(guān)閉所有火力發(fā)電站，故B、C錯；受技術(shù)限制，核能和太陽能尚未大規(guī)模被利用，所以也不能停止使用石油資源，故D錯誤。核心素養(yǎng)提升1能量耗散(1)燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用。這樣的現(xiàn)象叫能量耗散。(2)能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度

13、反映出自然界中涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性。一、能量耗散和品質(zhì)降低2能量品質(zhì)的降低能量耗散雖然不會使能量減少，卻會導致能量品質(zhì)的降低，它實際上將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲存著高品質(zhì)的能量，在利用它們的時候，高品質(zhì)的能量釋放出來并最終轉(zhuǎn)化為低品質(zhì)的內(nèi)能。內(nèi)能較之機械能、電能、光能、核能等是一種低品質(zhì)能量。(多選)下列關(guān)于能量耗散的說法，正確的是()A能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律B能量耗散是指散失在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能收集起來被人類利用C各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠全額發(fā)生的D能量耗散導致能量品質(zhì)降低解析：能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化的過程中

14、有一部分以內(nèi)能的形式被周圍環(huán)境吸收，能量耗散遵守能量守恒定律，但使得能量品質(zhì)降低，故A錯誤，D正確；耗散的內(nèi)能無法再被收集起來利用，B正確；其他形式的能在一定的條件下可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C正確。故選B、C、D。案例 1BCD能量的轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的，力對物體做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，即功是能量轉(zhuǎn)化的量度。1功和能的區(qū)別與聯(lián)系(1)能是由物體狀態(tài)決定的物理量，是一個狀態(tài)量；而功則是和物體運動狀態(tài)變化過程有關(guān)的物理量，是一個過程量。兩者有著本質(zhì)的區(qū)別。(2)做功可以使物體具有的能量發(fā)生變化，但功和能不能相互轉(zhuǎn)化。(3)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化

15、的過程。二、功是能量轉(zhuǎn)化的量度2幾種常見的功能關(guān)系及其表達式(1)合力做功，動能變化，W合Ek1Ek0Ek。(2)重力做功，重力勢能變化，WGEp。(3)彈簧彈力做功，彈性勢能變化，W彈Ep。(4)系統(tǒng)內(nèi)除重力和彈力之外的力做功，機械能變化，W其他E。(5)作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定做負功，系統(tǒng)內(nèi)能增加Qfs相對。【注意說明】功是一個過程量，與一段位移對應(yīng)；能是狀態(tài)量，與某時刻對應(yīng)，兩者單位都是J，但功并不等于能，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。(2021重慶縉云教育聯(lián)盟高二上月考)如圖甲所示，一物塊從足夠長的固定粗糙斜面底端以某一速度沖上斜面。從初始位置起物塊動能Ek隨位移x的變化關(guān)系如圖乙所示。已

16、知物塊質(zhì)量為2 kg，斜面傾角為37，sin 370.6，cos 370.8，取重力加速度g10 m/s2。下列說法正確的是()A物塊上升的最大高度為5 mB物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5C整個上滑過程物塊機械能減少了100 JD整個上滑過程物塊重力勢能增加了100 J案例 2B解析：由題圖乙可知，圖線與x軸的交點的橫坐標為5 m，則x的最大值為xm5 m，則物塊上升的最大高度為xmsin 373 m，選項A錯誤；由動能定理得Ek100 Jmghmgxm cos 37，解得0.5，選項B正確；摩擦力做功等于減少的機械能，整個上滑過程物塊機械能減少了Emgxm cos 3740 J，選項C錯誤

17、；整個上滑過程物塊重力勢能增加了Epmgh60 J，選項D錯誤。課堂達標檢測1(多選)(2021福建廈門外國語學校高二下學期檢測)煤是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費資源又污染環(huán)境。最近，某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣新技術(shù)”，讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量90%)，把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說法中正確的是()A煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學變化和物理變化B煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學變化但沒有物理變化C該技術(shù)實現(xiàn)了煤的清潔利用D該技術(shù)實現(xiàn)了煤的高效利用解析：煤粉加壓氣化制備合成氣中既有物理變化，又有化學變化，A正確，B錯誤；該技術(shù)使煤得以高效良好利用又環(huán)保，C、D正確。ACD2(2021山東省濟寧市實驗中學高二下學期檢測)熱現(xiàn)象過程中不可避免地出現(xiàn)能量耗散的現(xiàn)象。所謂能量耗散是指在能量轉(zhuǎn)化的過程中無法把散失的能量重新收集、加以利用。下列關(guān)于能量耗散的說法中正確的是()A能量耗散說明能量不守恒B由于能量的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，所以不會發(fā)生能源危機C能量耗散過程中能量不守恒D能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度，反映出自然界中涉及熱運動的宏觀過程具有方向性D解析：能量耗散是指能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中擴散到周圍環(huán)境中無法再收集起來的，其滿足