第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展1核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律確定的兩類重要事實。2.能夠敘述能量守恒定律的內容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題。3.了解能量耗散，知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護意識。1.能量守恒定律的理解。2.應用能量守恒定律解決問題。3.能量轉化方向性的理解。1.探究各種形式的能的轉化及守恒定律。2.探究能量轉化方向性及新能源的開發(fā)及應用。3.節(jié)能與環(huán)境保護措施。核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究1.了解各種不同形式的能，知2知識點一能量守恒定律[觀圖助學] (1)一個叫丹尼斯·李(DennisLee)的美國人在《美國今日》《新聞周刊》等全國性報刊上刊登大幅廣告，在全美各地表演，展示其號稱無需任何能源的發(fā)電機。

你認為這種發(fā)電機能造出來嗎？知識點一能量守恒定律[觀圖助學]3(2)如圖所示，是自制水輪機。能量的轉化是如何實現(xiàn)的？遵循什么規(guī)律呢？能量會被永久地利用嗎？(2)如圖所示，是自制水輪機。能量的轉化是如何實現(xiàn)的？遵循什41.能量守恒定律內容

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種________轉化為另一種形式，或者從一個物體________到別的物體，在________或________的過程中，能量的總量____________。2.能量守恒定律意義

能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍。它是最________、最________、最________的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。形式轉移轉化轉移保持不變普遍重要可靠1.能量守恒定律內容形式轉移轉化轉移保持不變普遍重要可靠5[思考判斷](1)自然界中的任何變化過程都滿足能量守恒。(

)(2)當一個物體的能量減少時，一定有其他物體的能量增多。(

)(3)技術足夠發(fā)達后，永動機就可以制成。(

)(4)能量永遠不會增加或減少，只能轉化或轉移。(

)√√×√[思考判斷]√√×√6知識點二能量轉移或轉化的方向性[觀圖助學]

各種形式的能量都可以互相轉化，你能說出下列現(xiàn)象(如圖所示)中，能量是如何轉化的嗎？知識點二能量轉移或轉化的方向性71.能量轉化：自然界中存在著各種不同形式的能量，并且各種形式的能量是可以相互________的，但在大多數(shù)情況下，各種形式的能量最終都轉化為________。2.能量轉化的方向：物體的機械能可以自發(fā)地____________為內能，但內能________自發(fā)地全部轉化為機械能而使物體恢復原來的機械運動。轉化內能全部轉化不可能1.能量轉化：自然界中存在著各種不同形式的能量，并且各種形式83.能量的耗散：燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次自動________起來供人類重新利用。電池中的化學能轉化為電能，電能又通過燈泡轉化為________和________，熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環(huán)境的________，我們無法把這些________收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的變成了不便于利用的了。聚集熱能光能內能內能3.能量的耗散：燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會9[思考判斷](1)能量耗散會導致總能量的減少，也會導致能量品質降低。(

)(2)能量耗散表明能量正在逐漸消失。(

)(3)能量不能創(chuàng)造，不能再生，能量只能進行轉化或轉移，但能量間的轉化或轉移具有方向性。(

)(4)能量是守恒的，但能量的利用過程是不可逆的。(

)××√√[思考判斷]××√√10知識點三能源的分類與應用[觀圖助學]

如圖所示是我國能源結構的統(tǒng)計圖。

請根據(jù)此圖數(shù)據(jù)完成下面兩個問題： (1)總結出我國能源結構或能源現(xiàn)狀的規(guī)律。 (2)試著提出解決這種現(xiàn)狀的合理化建議。知識點三能源的分類與應用111.能源開發(fā)：能量的利用過程是不可逆的，自然界中的常規(guī)能源的儲量是________的，并且是不可再生的，所以我們要珍惜現(xiàn)有的能源，盡力提高現(xiàn)有能源的利用效率。注意研究和開發(fā)新能源，目前，正在開發(fā)的新能源有風能、海洋能、________、地熱能、氫能、生物質能及________等。2.常規(guī)能源和新能源的轉化途徑有限太陽能核能1.能源開發(fā)：能量的利用過程是不可逆的，自然界中的常規(guī)能源的123.能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形式或轉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)加工轉換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術分常規(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3.能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形式或轉換特13按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風能、生物質能、地熱能不可再生能源短期內無法轉換獲得煤、石油、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)按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風能、生物質能、地熱能14[思考判斷](1)由于能源危機，所以要不斷開發(fā)新能源。(

)(2)煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能源。(

)(3)電能、焦炭、氫能屬于一次能源。(

)√√×[思考判斷]√√×15知識點四能源與社會發(fā)展[觀圖助學] (1)觀察下列兩幅圖，回答問題：知識點四能源與社會發(fā)展16①既然能量是守恒的，為什么當今社會會出現(xiàn)能源危機？②解決能源危機的途徑是什么？(2)如圖所示是鍋爐工作時的外景，從節(jié)約能源和環(huán)境保護角度來看，分析存在的主要問題是什么？①既然能量是守恒的，為什么當今社會會出現(xiàn)能源危機？171.人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、____________和____________。自工業(yè)革命以來，________和________成為人類的主要能源。2.____________和____________已成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題。3.____________反映了能量轉化的宏觀過程具有方向性，所以自然界的能量雖然________，但還是很有必要節(jié)約能源。煤炭時期石油時期煤石油能源短缺環(huán)境惡化能量耗散守恒1.人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、____184.人類與能源的關系(1)有利方面：能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善，人類社會每一次重大的經(jīng)濟飛躍和生產(chǎn)革命，都與新的能源和動力機械的利用密切相關，能源消耗的多少已經(jīng)成為一個國家和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。(2)不利方面：能源的大量使用會給環(huán)境帶來極大的破壞，如大氣污染、溫室效應、酸雨等，對人類造成很大的危害。4.人類與能源的關系(1)有利方面：能源的利用給人類的生活帶19[思考判斷](1)煤自古至今都是人類的主要能源。(

)(2)根據(jù)能量守恒定律可知，節(jié)約能源是沒有必要的。(

)(3)世上總能量雖然不變，但我們仍需要有節(jié)能意識。(

)××√[思考判斷]××√20[觀察探究]

近幾年流行一種“自發(fā)電電動車”(如圖所示)，基本原理是將一小型發(fā)電機緊靠車輪處，車輪轉動時，帶動發(fā)電機運轉，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動車，你認為僅靠這種方式，電動車能持續(xù)運動下去嗎？核心要點對能量守恒定律的理解[觀察探究]核心要點對能量守恒定律的理解21答案僅靠這種方式，不能使電動車持續(xù)運動下去。因為靠這種方式，只能將電動車的一部分能量收集起來，但電動車運動時受到的阻力做負功，不斷把電動車的機械能轉化為內能，根據(jù)能量守恒定律，要想使電動車持續(xù)運動下去，必須不斷地給電動車補充新的能量，如用腳蹬電動車或給電動車的電源充電。答案僅靠這種方式，不能使電動車持續(xù)運動下去。因為靠這種方式22[探究歸納]1.能量守恒定律的重要意義(1)能量守恒定律是普遍適用的，對宏觀世界與微觀世界、高速運動與低速運動等都成立。(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系，對人類認識自然、改造自然起著重要的指導作用。(3)能量守恒定律徹底否定了第一類永動機的存在，即不需要任何動力和燃料，卻能不斷對外做功的機械是不可能存在的。[探究歸納](1)能量守恒定律是普遍適用的，對宏觀世界與微觀232.表達式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。(2)ΔE增＝ΔE減，能量的增加量等于能量的減少量。2.表達式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各24[試題案例][例1]下列說法正確的是(

)A.隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的B.太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉化和守恒定律，因而是不可能的D.有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生[試題案例]A.隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的25解析永動機是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，違背了能量轉化和守恒定律，A錯誤；太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極少的一部分，但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失，一定是轉化成了別的能量，B錯誤；馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質能，C正確；所謂的“全自動”手表內部是有能量轉化裝置的，只有當人戴著手表活動時，才能不斷補充能量，維持手表的運行，如果把表放在桌面上靜置一段時間，它一定會停擺的，D錯誤。答案C解析永動機是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做功的裝置26[例2]風能是一種很好的再生能源，而且對環(huán)境的污染較小，近年來我國在西北地區(qū)，建立了許多風力發(fā)電廠。如圖所示為風力發(fā)電的情景。通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。已知：空氣的密度為ρ，風輪機葉片的長度為r，若風速為v0，每臺風力發(fā)電機輸出電功率為P，求此過程中：(1)單位時間內每臺風力發(fā)電機獲得的風能表示式；(2)風力發(fā)電機利用風能的效率表示式。[例2]風能是一種很好的再生能源，而且對環(huán)境的污染較小，近27思路點撥解答本題時應明確以下兩點(1)風能就是空氣定向流動的動能。(2)發(fā)電效率等于電功率與總功率的比值。思路點撥解答本題時應明確以下兩點28而m＝πr2v0tρ

②而m＝πr2v0tρ②29方法凝煉利用能量守恒定律解題的基本思路(1)分清有哪幾種形式的能(如機械能、內能等)在變化。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達式。(3)列等式ΔE減＝ΔE增求解。方法凝煉利用能量守恒定律解題的基本思路30[針對訓練1]下列對能量轉化和守恒定律的認識錯誤的是(

)A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個物體的能減少，必然有其他物體的能增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機是不可能制成的D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機械能消失了[針對訓練1]下列對能量轉化和守恒定律的認識錯誤的是(31解析根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一定增大；某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加，A、B正確；不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機，違反了能量的轉化和守恒定律，不可能制成，C正確；石子在運動和碰撞中機械能轉化為了石子本身及周圍物體的內能，能量并沒有消失，故D錯誤。答案D解析根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一32[針對訓練2]瀑布從20m高處以103m3/s的流量豎直落下，流進底部的水輪機后再以2m/s的速度流出，水輪機再帶動發(fā)電機發(fā)電。如果水的機械能轉化為電能的效率是80%，那么發(fā)電機發(fā)出的電功率有多大？(瀑布在山頂?shù)乃俣瓤珊雎圆挥嫞琯取10m/s2)解析設t時間內流下的水的質量為m，以m為研究對象，轉化為電能的功率為[針對訓練2]瀑布從20m高處以103m3/s的流量豎33答案1.58×105kW答案1.58×105kW34[觀察探究]

如圖所示，把小球拉到一定角度后釋放，小球在豎直平面內來回擺動，我們觀察到它的擺動幅度越來越小，最后停止擺動。機械能消失了嗎？若沒有消失，轉化成了什么？能否讓這種能自發(fā)的轉化為機械能使小球動起來呢？

答案機械能沒有消失，而是轉化為小球和空氣的內能，不可能使內能自發(fā)轉化為機械能使小球擺動。核心要點對能量耗散的理解[觀察探究]核心要點對能量耗散的理解35[探究歸納]1.各種形式的能最終都轉化為內能，耗散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內能不管數(shù)量多么巨大，它也不能驅動機器做功了。2.從可被利用的價值來看，內能較之機械能、電能等，是一種低品質的能量。由此可知，能量耗散雖然不會導致能量的總量減少，卻會導致能量品質的降低，實際上是將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式。3.能量耗散導致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源。[探究歸納]36[試題案例][例3]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化的過程中無法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列關于能量耗散的說法中正確的是(

) A.能量耗散是指在一定條件下，能量在轉化過程中總量減少了 B.能量耗散表明，能量守恒定律具有一不定期的局限性 C.能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了 D.能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量轉化的宏觀過程可以有任意的方向性[試題案例]37解析能量耗散的過程中能量向品質低的大氣內能轉變，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，但有方向性，故A、B錯誤，C正確；能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性，機械能可以自發(fā)地轉化為內能，但內能不可能全部轉化為機械能而不引起其他變化，故D錯誤。答案C解析能量耗散的過程中能量向品質低的大氣內能轉變，但是總的能38[針對訓練3](多選)下列哪些現(xiàn)象屬于能量耗散(

) A.利用水能發(fā)電轉變成電能 B.電能通過電燈中的電阻絲放出熱量和光能 C.電池的化學能轉變成電能 D.火爐把房間的溫度升高

解析水力發(fā)電、化學能轉變成電能，電能可以利用，不屬于能量耗散，可再進一步利用，直到都轉變成不可回收的內能，就是能量耗散了，故B、D正確。

答案BD[針對訓練3](多選)下列哪些現(xiàn)象屬于能量耗散()39[要點歸納]核心要點能量轉化和轉移的方向性[要點歸納]核心要點能量轉化和轉移的方向性40[試題案例][例4](多選)根據(jù)能量轉化和轉移的方向性，下列判斷正確的是(

)A.電流的電能不可能全部轉化為內能B.在火力發(fā)電機中，燃氣的內能不可能全部轉化為電能C.熱機中，燃氣的內能不可能完全轉化為機械能D.能量不能被創(chuàng)造或被消滅[試題案例]A.電流的電能不可能全部轉化為內能41解析根據(jù)能量轉化和轉移的方向性可知，凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，電流的電能可全部轉化為內能(由電流熱效應中的焦耳定律可知)，而內能不可能全部轉化為電能而不引起其他變化；機械能可全部轉化成內能，而內能不可能全部轉化成機械能而不引起其他變化；在熱傳遞中熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，故選項B、C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，能量不能被創(chuàng)造或被消滅，故D正確。答案BCD解析根據(jù)能量轉化和轉移的方向性可知，凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀42[針對訓練4](多選)下列過程中，可能實現(xiàn)的是(

)A.水的溫度自動下降時釋放的內能全部轉化為機械能B.利用不同深度的海水溫度不同來制造一種機器，把海水的內能轉化為機械能C.在粗糙水平面上運動的物體，它的動能轉化為內能，使物體溫度升高D.靜止在光滑水平面上的物體，溫度降低時釋放的內能可以轉化為物體的動能，使物體運動起來解析根據(jù)能量轉化和轉移的方向性可知，物體溫度下降釋放的內能不可能在不引起其他變化的情況下完全轉化為機械能，因此選項A、D是錯誤的，而選項B、C都是可能實現(xiàn)的過程。答案BC[針對訓練4](多選)下列過程中，可能實現(xiàn)的是()A.43[要點歸納]1.能源開發(fā)人類社會要發(fā)展，能源是必不可少的資源，但現(xiàn)有的煤、石油、天然氣等化石燃料都是遠古時期儲存的太陽能，不可再生，不久的將來都要枯竭。同時，大量使用這類燃料對環(huán)境的破壞非常嚴重，所以迫切需要找到新的替代能源。現(xiàn)有條件下，可供利用的新能源主要有地熱能、太陽能、海洋能、生物能等。核心要點能源和環(huán)境問題[要點歸納]人類社會要發(fā)展，能源是必不可少的資源，但現(xiàn)有的煤442.環(huán)境問題(1)溫室效應：由于大氣中溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。主要原因是煤炭和石油的大量消耗而產(chǎn)生的廢氣。(2)酸雨：大氣中的酸性物質，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨過程中溶入雨水，使其成為酸雨。(3)光化學煙霧：氮氧化物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質。(4)浮塵：常規(guī)能源燃燒時會產(chǎn)生大量的浮塵。2.環(huán)境問題(1)溫室效應：由于大氣中溫室氣體(二氧化碳、甲45[試題案例][例5](多選)二氧化碳對長波輻射有強烈的吸收作用，地球表面發(fā)出的長波輻射到大氣層以后被二氧化碳截獲，最后使大氣升溫。大氣中的二氧化碳像溫室的玻璃一樣，只準太陽的熱輻射進來，不讓室內的長波輻射出去，大氣中的二氧化碳的這種效應叫溫室效應。這是目前科學界對地球氣候變暖進行分析的一種觀點，根據(jù)這種觀點，以下說法能成立的是(

) A.在地球形成的早期，火山活動頻繁，排出大量二氧化碳，當時地球的溫度很高 B.經(jīng)過漫長的時間，地殼的巖石和二氧化碳發(fā)生了化學反應，導致二氧化碳減少，地球上出現(xiàn)了生命[試題案例]46C.由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動，導致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高D.現(xiàn)在地球正在變暖的原因是工業(yè)用電和生活用電的急劇增加，使電能和其他形式的能轉化為內能思路點撥解答本題應該抓住以下兩個條件(1)溫室效應的本質及原理。(2)地球變暖的主要原因是溫室效應。C.由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動，導致二氧化碳在空氣中的含量增47解析地球形成的早期，地殼不如現(xiàn)在牢固，地球不如現(xiàn)在穩(wěn)定，火山活動頻繁，符合地質的發(fā)展規(guī)律。由于火山的噴發(fā)，排出大量的二氧化碳，進而導致當時的地球氣溫升高，選項A正確；由于多種原因，其中包括巖石中的礦物成分與水、氧氣、二氧化碳發(fā)生化學反應，使地球上的巖石進一步分化，最后形成土壤，二氧化碳減少，形成了適合生命生存的條件，則選項B正確；由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動，大量地使用常規(guī)能源，導致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高，故選項C正確；生活用電和工業(yè)用電是電能向其他形式的能的轉化，會產(chǎn)生熱，但不是溫室效應的主要原因，選項D錯誤。答案ABC解析地球形成的早期，地殼不如現(xiàn)在牢固，地球不如現(xiàn)在穩(wěn)定，火48[針對訓練5]關于能源的利用，下列說法中不正確的是(

) A.由于我國煤和石油的儲量十分豐富，所以太陽能和核能的開發(fā)在我國并不十分重要 B.能源的利用過程，實質上是能的轉化和傳遞過程 C.現(xiàn)在人類社會使用的能源主要是煤、石油和天然氣 D.煤、石油和天然氣的化學能歸根到底來自太陽能

答案A[針對訓練5]關于能源的利用，下列說法中不正確的是()49新人教版高中物理必修三《124能源與可持續(xù)發(fā)展》教學課件50

1、同學們，今天你學到了什么？和同桌說說這節(jié)課你有什么收獲。

2、師生共同總結反思學習情況。課堂小結課堂小結51課后作業(yè)1、從課后習題中選取；2、完成練習冊本課時的習題。課后作業(yè)1、從課后習題中選取；52第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展53核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律確定的兩類重要事實。2.能夠敘述能量守恒定律的內容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題。3.了解能量耗散，知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強節(jié)約能源和環(huán)境保護意識。1.能量守恒定律的理解。2.應用能量守恒定律解決問題。3.能量轉化方向性的理解。1.探究各種形式的能的轉化及守恒定律。2.探究能量轉化方向性及新能源的開發(fā)及應用。3.節(jié)能與環(huán)境保護措施。核心素養(yǎng)物理觀念科學思維科學探究1.了解各種不同形式的能，知54知識點一能量守恒定律[觀圖助學] (1)一個叫丹尼斯·李(DennisLee)的美國人在《美國今日》《新聞周刊》等全國性報刊上刊登大幅廣告，在全美各地表演，展示其號稱無需任何能源的發(fā)電機。

你認為這種發(fā)電機能造出來嗎？知識點一能量守恒定律[觀圖助學]55(2)如圖所示，是自制水輪機。能量的轉化是如何實現(xiàn)的？遵循什么規(guī)律呢？能量會被永久地利用嗎？(2)如圖所示，是自制水輪機。能量的轉化是如何實現(xiàn)的？遵循什561.能量守恒定律內容

能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種________轉化為另一種形式，或者從一個物體________到別的物體，在________或________的過程中，能量的總量____________。2.能量守恒定律意義

能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍。它是最________、最________、最________的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。形式轉移轉化轉移保持不變普遍重要可靠1.能量守恒定律內容形式轉移轉化轉移保持不變普遍重要可靠57[思考判斷](1)自然界中的任何變化過程都滿足能量守恒。(

)(2)當一個物體的能量減少時，一定有其他物體的能量增多。(

)(3)技術足夠發(fā)達后，永動機就可以制成。(

)(4)能量永遠不會增加或減少，只能轉化或轉移。(

)√√×√[思考判斷]√√×√58知識點二能量轉移或轉化的方向性[觀圖助學]

各種形式的能量都可以互相轉化，你能說出下列現(xiàn)象(如圖所示)中，能量是如何轉化的嗎？知識點二能量轉移或轉化的方向性591.能量轉化：自然界中存在著各種不同形式的能量，并且各種形式的能量是可以相互________的，但在大多數(shù)情況下，各種形式的能量最終都轉化為________。2.能量轉化的方向：物體的機械能可以自發(fā)地____________為內能，但內能________自發(fā)地全部轉化為機械能而使物體恢復原來的機械運動。轉化內能全部轉化不可能1.能量轉化：自然界中存在著各種不同形式的能量，并且各種形式603.能量的耗散：燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次自動________起來供人類重新利用。電池中的化學能轉化為電能，電能又通過燈泡轉化為________和________，熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環(huán)境的________，我們無法把這些________收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的變成了不便于利用的了。聚集熱能光能內能內能3.能量的耗散：燃料燃燒時，一旦把自己的熱量釋放出去，就不會61[思考判斷](1)能量耗散會導致總能量的減少，也會導致能量品質降低。(

)(2)能量耗散表明能量正在逐漸消失。(

)(3)能量不能創(chuàng)造，不能再生，能量只能進行轉化或轉移，但能量間的轉化或轉移具有方向性。(

)(4)能量是守恒的，但能量的利用過程是不可逆的。(

)××√√[思考判斷]××√√62知識點三能源的分類與應用[觀圖助學]

如圖所示是我國能源結構的統(tǒng)計圖。

請根據(jù)此圖數(shù)據(jù)完成下面兩個問題： (1)總結出我國能源結構或能源現(xiàn)狀的規(guī)律。 (2)試著提出解決這種現(xiàn)狀的合理化建議。知識點三能源的分類與應用631.能源開發(fā)：能量的利用過程是不可逆的，自然界中的常規(guī)能源的儲量是________的，并且是不可再生的，所以我們要珍惜現(xiàn)有的能源，盡力提高現(xiàn)有能源的利用效率。注意研究和開發(fā)新能源，目前，正在開發(fā)的新能源有風能、海洋能、________、地熱能、氫能、生物質能及________等。2.常規(guī)能源和新能源的轉化途徑有限太陽能核能1.能源開發(fā)：能量的利用過程是不可逆的，自然界中的常規(guī)能源的643.能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形式或轉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)加工轉換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術分常規(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3.能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形式或轉換特65按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風能、生物質能、地熱能不可再生能源短期內無法轉換獲得煤、石油、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)按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風能、生物質能、地熱能66[思考判斷](1)由于能源危機，所以要不斷開發(fā)新能源。(

)(2)煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能源。(

)(3)電能、焦炭、氫能屬于一次能源。(

)√√×[思考判斷]√√×67知識點四能源與社會發(fā)展[觀圖助學] (1)觀察下列兩幅圖，回答問題：知識點四能源與社會發(fā)展68①既然能量是守恒的，為什么當今社會會出現(xiàn)能源危機？②解決能源危機的途徑是什么？(2)如圖所示是鍋爐工作時的外景，從節(jié)約能源和環(huán)境保護角度來看，分析存在的主要問題是什么？①既然能量是守恒的，為什么當今社會會出現(xiàn)能源危機？691.人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、____________和____________。自工業(yè)革命以來，________和________成為人類的主要能源。2.____________和____________已成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題。3.____________反映了能量轉化的宏觀過程具有方向性，所以自然界的能量雖然________，但還是很有必要節(jié)約能源。煤炭時期石油時期煤石油能源短缺環(huán)境惡化能量耗散守恒1.人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期，即柴薪時期、____704.人類與能源的關系(1)有利方面：能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善，人類社會每一次重大的經(jīng)濟飛躍和生產(chǎn)革命，都與新的能源和動力機械的利用密切相關，能源消耗的多少已經(jīng)成為一個國家和地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。(2)不利方面：能源的大量使用會給環(huán)境帶來極大的破壞，如大氣污染、溫室效應、酸雨等，對人類造成很大的危害。4.人類與能源的關系(1)有利方面：能源的利用給人類的生活帶71[思考判斷](1)煤自古至今都是人類的主要能源。(

)(2)根據(jù)能量守恒定律可知，節(jié)約能源是沒有必要的。(

)(3)世上總能量雖然不變，但我們仍需要有節(jié)能意識。(

)××√[思考判斷]××√72[觀察探究]

近幾年流行一種“自發(fā)電電動車”(如圖所示)，基本原理是將一小型發(fā)電機緊靠車輪處，車輪轉動時，帶動發(fā)電機運轉，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動車，你認為僅靠這種方式，電動車能持續(xù)運動下去嗎？核心要點對能量守恒定律的理解[觀察探究]核心要點對能量守恒定律的理解73答案僅靠這種方式，不能使電動車持續(xù)運動下去。因為靠這種方式，只能將電動車的一部分能量收集起來，但電動車運動時受到的阻力做負功，不斷把電動車的機械能轉化為內能，根據(jù)能量守恒定律，要想使電動車持續(xù)運動下去，必須不斷地給電動車補充新的能量，如用腳蹬電動車或給電動車的電源充電。答案僅靠這種方式，不能使電動車持續(xù)運動下去。因為靠這種方式74[探究歸納]1.能量守恒定律的重要意義(1)能量守恒定律是普遍適用的，對宏觀世界與微觀世界、高速運動與低速運動等都成立。(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系，對人類認識自然、改造自然起著重要的指導作用。(3)能量守恒定律徹底否定了第一類永動機的存在，即不需要任何動力和燃料，卻能不斷對外做功的機械是不可能存在的。[探究歸納](1)能量守恒定律是普遍適用的，對宏觀世界與微觀752.表達式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。(2)ΔE增＝ΔE減，能量的增加量等于能量的減少量。2.表達式(1)E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各76[試題案例][例1]下列說法正確的是(

)A.隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的B.太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉化和守恒定律，因而是不可能的D.有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生[試題案例]A.隨著科技的發(fā)展，永動機是可以制成的77解析永動機是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做功的裝置，違背了能量轉化和守恒定律，A錯誤；太陽輻射大量的能量，地球只吸收了極少的一部分，但輻射到宇宙空間的能量也沒有消失，一定是轉化成了別的能量，B錯誤；馬和其他動物，包括人要運動，必須消耗能量，動物的能量來源是食物中儲存的生物質能，C正確；所謂的“全自動”手表內部是有能量轉化裝置的，只有當人戴著手表活動時，才能不斷補充能量，維持手表的運行，如果把表放在桌面上靜置一段時間，它一定會停擺的，D錯誤。答案C解析永動機是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對外做功的裝置78[例2]風能是一種很好的再生能源，而且對環(huán)境的污染較小，近年來我國在西北地區(qū)，建立了許多風力發(fā)電廠。如圖所示為風力發(fā)電的情景。通過風輪機一個葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。已知：空氣的密度為ρ，風輪機葉片的長度為r，若風速為v0，每臺風力發(fā)電機輸出電功率為P，求此過程中：(1)單位時間內每臺風力發(fā)電機獲得的風能表示式；(2)風力發(fā)電機利用風能的效率表示式。[例2]風能是一種很好的再生能源，而且對環(huán)境的污染較小，近79思路點撥解答本題時應明確以下兩點(1)風能就是空氣定向流動的動能。(2)發(fā)電效率等于電功率與總功率的比值。思路點撥解答本題時應明確以下兩點80而m＝πr2v0tρ

②而m＝πr2v0tρ②81方法凝煉利用能量守恒定律解題的基本思路(1)分清有哪幾種形式的能(如機械能、內能等)在變化。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達式。(3)列等式ΔE減＝ΔE增求解。方法凝煉利用能量守恒定律解題的基本思路82[針對訓練1]下列對能量轉化和守恒定律的認識錯誤的是(

)A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個物體的能減少，必然有其他物體的能增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機是不可能制成的D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機械能消失了[針對訓練1]下列對能量轉化和守恒定律的認識錯誤的是(83解析根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一定增大；某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加，A、B正確；不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機，違反了能量的轉化和守恒定律，不可能制成，C正確；石子在運動和碰撞中機械能轉化為了石子本身及周圍物體的內能，能量并沒有消失，故D錯誤。答案D解析根據(jù)能量守恒定律得知，某種形式的能減少，其他形式的能一84[針對訓練2]瀑布從20m高處以103m3/s的流量豎直落下，流進底部的水輪機后再以2m/s的速度流出，水輪機再帶動發(fā)電機發(fā)電。如果水的機械能轉化為電能的效率是80%，那么發(fā)電機發(fā)出的電功率有多大？(瀑布在山頂?shù)乃俣瓤珊雎圆挥嫞琯取10m/s2)解析設t時間內流下的水的質量為m，以m為研究對象，轉化為電能的功率為[針對訓練2]瀑布從20m高處以103m3/s的流量豎85答案1.58×105kW答案1.58×105kW86[觀察探究]

如圖所示，把小球拉到一定角度后釋放，小球在豎直平面內來回擺動，我們觀察到它的擺動幅度越來越小，最后停止擺動。機械能消失了嗎？若沒有消失，轉化成了什么？能否讓這種能自發(fā)的轉化為機械能使小球動起來呢？

答案機械能沒有消失，而是轉化為小球和空氣的內能，不可能使內能自發(fā)轉化為機械能使小球擺動。核心要點對能量耗散的理解[觀察探究]核心要點對能量耗散的理解87[探究歸納]1.各種形式的能最終都轉化為內能，耗散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內能不管數(shù)量多么巨大，它也不能驅動機器做功了。2.從可被利用的價值來看，內能較之機械能、電能等，是一種低品質的能量。由此可知，能量耗散雖然不會導致能量的總量減少，卻會導致能量品質的降低，實際上是將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式。3.能量耗散導致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源。[探究歸納]88[試題案例][例3]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化的過程中無法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列關于能量耗散的說法中正確的是(

) A.能量耗散是指在一定條件下，能量在轉化過程中總量減少了 B.能量耗散表明，能量守恒定律具有一不定期的局限性 C.能量耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質上降低了 D.能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量轉化的宏觀過程可以有任意的方向性[試題案例]89解析能量耗散的過程中能量向品質低的大氣內能轉變，但是總的能量是守恒的，能量不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，但有方向性，故A、B錯誤，C正確；能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有的方向性，機械能可以自發(fā)地轉化為內能，但內能不可能全部轉化為機械能而不引起其他變化，故D錯誤。答案C解析能量耗散的過程中能量向品質低的大氣內能轉變，但是總的能90[針對訓練3](多選)下列哪些現(xiàn)象屬于能量耗散(

) A.利用水能發(fā)電轉變成電能 B.電能通過電燈中的電阻絲放出熱量和光能 C.電池的化學能轉變成電能 D.火爐把房間的溫度升高

解析水力發(fā)電、化學能轉變成電能，電能可以利用，不屬于能量耗散，可再進一步利用，直到都轉變成不可回收的內能，就是能量耗散了，故B、D正確。

答案BD[針對訓練3](多選)下列哪些現(xiàn)象屬于能量耗散()91[要點歸納]核心要點能量轉化和轉移的方向性[要點歸納]核心要點能量轉化和轉移的方向性92[試題案例][例4](多選)根據(jù)能量轉化和轉移的方向性，下列判斷正確的是(

)A.電流的電能不可能全部轉化為內能B.在火力發(fā)電機中，燃氣的內能不可能全部轉化為電能C.熱機中，燃氣的內能不可能完全轉化為機械能D.能量不能被創(chuàng)造或被消滅[試題案例]A.電流的電能不可能全部轉化為內能93解析根據(jù)能量轉化和轉移的方向性可知，凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程都具有方向性，電流的電能可全部轉化為內能(由電流熱效應中的焦耳定律可知)，而內能不可能全部轉化為電能而不引起其他變化；機械能可全部轉化成內能，而內能不可能全部轉化成機械能而不引起其他變化；在熱傳遞中熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳遞給低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳遞給高溫物體，故選項B、C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，能量不能被創(chuàng)造或被消滅，故D正確。答案BCD解析根據(jù)能量轉化和轉移的方向性可知，凡是與熱現(xiàn)象有關的宏觀94[針對訓練4](多選)下列過程中，可能實現(xiàn)的是(

)A.水的溫度自動下降時釋放的內能全部轉化為機械能B.利用