第五章 第2节 能源的利用方式-【金版教程】2025-2026学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（粤教版2019）

第二节　能源的利用方式 1．了解各种能源的开发和利用的现状与前景. 2．会分析、计算简单的水能、风能、太阳能的有关问题. 一　能源的分类 1．化石能源：如石油、煤炭、天然气等. 现状：①给人类带来环境污染.②能源短缺. 2．新能源：如水能、风能、太阳能、核能等. 二　水能 1．水能指水体的动能、势能、压力能等. 广义的水能资源：河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源. 狭义的水能资源：河流的水能资源. 2．水力发电： 3．特点：可再生、无污染. 三　风能 1．风力发电： 机械能. 2．特点：清洁、安全、可再生. 四　太阳能 太阳能的利用方式：光热转换、光电转换、光化学转换. 五　核能 1．核能是核反应中释放的能量，核裂变和核聚变是核反应的两种方式. 2．核裂变：由质量较重的原子核分裂成两个或多个质量较轻的原子核的反应叫作核裂变. 核聚变：由两个质量较轻的原子核在一定条件下聚合成一个较重的原子核的反应叫作核聚变. 判一判 (1)水能的利用主要利用其重力势能，将重力势能转化为水轮机的动能，然后转化为电能.(　　) (2)风力发电是将风能转化为电能.(　　） (3)家庭用的太阳能热水器是将太阳能转化为水的内能.(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)√ 课堂任务　能源的利用方式 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”. 活动1：在当前世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、煤炭、天然气等化石能源.化石能源的使用给人类带来了环境污染和能源短缺的现实压力，使得全世界开始关注新能源，并希望新能源能够克服化石燃料带来的污染和可能出现的能源枯竭问题.请同学们列举一下新能源，并尝试总结新能源的特点. 提示：水能、风能、太阳能、核能、地热能、可燃冰等. 特点：污染小，储量大或可再生. 活动2：三峡水电站是目前世界上规模最大的水电站.结合图甲简述水力发电过程中的能量转换. 提示：通过在天然的河流上修建拦水建筑物，积蓄势能，然后通过引水管道将高位的水引导到低位置的水轮机，使水的势能转变为水轮机的机械能，带动与水轮机同轴的发电机发电，从而实现水能到电能的转换. 活动3：如图乙所示是风力发电原理示意图，请简述风力发电工作原理. 提示：风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，把风的动能转变为风车叶片的机械能，发电机在风车叶片转轴带动下旋转发电，最终经变换器转换成合适的电压送入电网. 活动4：如图丙所示是太阳能热水器原理示意图，请简述太阳能热水器的工作原理. 提示：太阳能热水器是一种将太阳能转换成热能的加热装置，冷水管通过管道进入太阳能热水器内，流过集热板，集热板能收集太阳能，将太阳能转化为热能，然后把冷水加热，由于冷水的密度比热水的密度大，热水会自动往上升，然后形成一个循环动力，水就在集热板处逐渐升温，达到一定温度后就能进入储热水箱供热水. 1．水能主要利用的是水的势能、动能.水能主要用来发电. 2．风能是因空气流动而提供给人类的一种可利用的能量，是一种清洁、安全、可再生的绿色能源.风能主要用来发电. 3．对太阳能的利用主要有太阳能的光热转换、光电转换和光化学转换三种.太阳能是一种取之不尽、用之不竭且对环境无污染的能源. 4．核能(原子能)是一种储存在原子核内部的能量，原子核发生核反应时，会释放巨大的能量.目前和平利用核能的方式是核裂变.核能主要用来发电，有时也会用来供暖. 例　潮汐能是海水周期性涨落运动中所具有的能量，是一种可再生能源.现建立一个简化模型，某发电站大坝内储水水库的有效面积为S＝4×106 m2，涨潮时，当大坝外侧海平面高度为h＝4 m时(以海水流入前的水库水面为参考系)，打开大坝下面通道的闸门海水流入，此过程中通道处的水轮机利用水流的动能发电，直至大坝内外水面等高，关闭闸门.等到完全退潮后，开闸放水，再次发电直至大坝内外水面再次相同，关闭闸门，等待下一次涨潮发电(此时的水库水面高度即为涨潮前的水库水面高度).由于海洋很大，大坝外的海平面高度在海水流入、流出水库过程中几乎不变，潮水一天涨落两次，海水的势能有25%转化为电能，则这个发电站一天的发电量约为(　　) A．4×1010 J B．1.5×1010 J C．3×1011 J D．1.5×1011 J 实践探究　怎样计算潮汐能发电量？ 提示：E电＝ηE海水. [规范解答]　根据题意可得电能为E电＝E海水×η＝nmg·×η＝nρ水Shg·×η＝4×1×103×4×106×4×10××25% J＝3.2×1011 J.故日发电量约为3×1011 J，C正确. [答案]　C [变式训练1]　下列供热方式最有利于环境保护的是（　　） A．用煤炭做燃料供热 B．用石油做燃料供热 C．用天然气或煤气做燃料供热 D．用太阳能灶供热 答案　D 解析　煤炭、石油、煤气、天然气都属于化石能源