2019-2020学年新素养同步导学新高考高中物理必修3（课件 讲义，含物理核心素养）主题4 能源与可持续发展 (共4份打包)

[学科素养与目标要求]　 物理观念：1.了解自然界中存在多种形式的能量.知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的.2.知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一，人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源. 科学态度与责任：1.知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯. 2.认识环境污染的危害，思考科学、技术、社会、环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动. 一、能量守恒定律 1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变.这个规律叫能量守恒定律. 2.意义 (1)能量守恒定律说明各种形式的能可以相互转化. (2)能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，一切违背能量守恒定律的设想都不可能实现. 二、能源的利用 1.人类对能源的利用大致经历了三个时期，即柴薪时期、煤炭时期、石油时期. 2.常规能源：人们把煤、石油、天然气等化石能源叫做常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源. 三、能量耗散和品质降低 1.能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用.电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用. 2.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性. 3.能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质降级为不大可用的低品质形式. 四、新能源的开发 1.在合理开发和节约使用煤、石油、天然气等常规能源的同时，要大力开发新能源.正在开发的新能源有太阳能、风能、海洋能、地热能、氢能、生物质能及核聚变能等. 2.新能源的优点：新能源多为可再生能源，且污染较小. 五、能源与环境 1.化石能源的资源有限，而且对环境有很大的破坏. 2.环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有温室效应、酸雨、光化学烟雾等. 3.可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡. 判断下列说法的正误. (1)能源是取之不尽、用之不竭的.(　×　) (2)在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少.(　√　) (3)能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等.(　√　) (4)随着人类科学技术的进步，人们总有一天会设计出不消耗能量，但能源源不断对外做功的机器.(　×　) (5)地球上总能量不变，所以我们不需要节约能源.(　×　) (6)大量消耗常规能源会使环境恶化，所以提倡开发利用新能源.(　√　) 一、能量的转化与守恒 1.自然界中不同形式的能量可以相互转化，一种形式的能量减少一定伴随着其他形式的能量增加，能量的总量保持不变. 2.能量守恒定律的适用范围 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律. 3.能量守恒定律的表达式 (1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和. (2)ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量. 4.应用步骤 (1)明确研究对象及研究过程； (2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化； (3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少； (4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式). 例1　构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面.自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接.当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化为电能储存起来.现有某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图1中线①所示；第二次启动自充电装置，其动能随位移变化关系如图中线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是(　　) 图1 A.200 J B.250 J C.300 J D.500 J 答案　A 解析　电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是第一次的，故用于充电的能量为初动能的，由能量守恒定律得所充的电能为Ek0＝200 J，A正确. 二、能源与人类生存的关系 1.地球上的绝大部分能源来源于太阳的辐射能 2.能源的分类 能源分类方法 能源分类名称 特点 举例 按形成或转换特点分 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能 二次能源 由一次能源经过加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能 按利用技术分 常规能源 已大规模正常使用