第12章 第4节 能源与可持续发展(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第4节　能源与可持续发展 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解各种不同形式的能，知道不同形式的能之间可以相互转化。 2．能够叙述能量守恒定律的内容，会用能量守恒的观点分析、解释一些实际问题 1．列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义。 2．通过实例分析知道能量耗散，认识自然界中能量转化的方向性 1．收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，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。 2．了解太阳能、水能、核能和风能等能源的开发利用，知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一。 3．知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源，认识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 [对应学生用书P109] 知识点一 能量守恒定律　能量转移或转化的方向性 1．能量守恒定律❶：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其他形式，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。 2．能量转移或转化的方向性 (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 (2)能量的耗散❷：在能量转化过程中流散到周围环境中的内能很难再收集起来重新利用的现象。 (3)节约能源的根本原因：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变为不便于利用的能源。 (4)自然界中的宏观过程具有方向性。 1．自然界中的任何变化过程都满足能量守恒。(　√　) 2．当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多。(　√　) 3．能量耗散表明能量正在逐渐消失。(　×　) 4．能量不能创造，不能再生，能量只能进行转化或转移，但能量间的转化或转移具有方向性。(　√　) 知识点二 能源的分类与应用❸　能源与社会发展 1．能源的分类 (1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然气这类无法在短时间内再生的能源(也叫化石能源)。 (2)可再生能源：像水能、风能、潮汐能这类在自然界可以再生的能源。 2．我国可再生能源的开发 (1)太阳能发电；(2)水力发电；(3)风能发电；(4)核能发电。 3．人类利用能源的三个时期：柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 4．利用不可再生能源带来的危害 (1)改变大气的成分，加剧气候的变化，如温室效应。 (2)形成“酸雨”，腐蚀建筑物，酸化土壤。 (3)产生光化学烟雾，产生浮尘。 1．煤炭、石油和天然气都属于化石能源。(　√　) 2．根据能量守恒定律可知，节约能源是没有必要的。(　×　) 3．电能、焦炭、氢能属于一次能源。(　×　) 批注❶：能量守恒定律不是一个人单独发现的，到了19世纪40年代前后，科学界已经形成了一种思想氛围，即用联系的观点去观察自然，各种不同的能量可以相互转化，不同国家、不同领域的十多位科学家，以不同的方式，各自独立提出了能量守恒定律的内容。 批注❷：能量耗散的实例：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为热能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。 批注❸： [对应学生用书P110] 探究点一　能量守恒定律　能量转移或转化的方向性　(能量观念之形成) ►情境探究 如图所示，发生雪崩时，山顶的积雪以排山倒海之势滚落下来。 (1)若考虑摩擦阻力，积雪在下落过程中，重力势能向什么能转化？雪崩结束恢复平静时，积雪的重力势能全部转化为了什么能量？ (2)雪崩这一过程是否可以逆向进行？ 提示：(1)积雪下落过程中，若考虑摩擦，重力势能向动能和热能转化；雪崩结束恢复平静时，积雪减少的重力势能全部转化为热能。 (2)雪崩这一过程不可以逆向进行。 ►探究归纳 1．能量守恒定律的理解 (1)能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立。 (2)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等；某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。 2．能量耗散的理解 (1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。 (2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量。由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式。 (3)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。能源的利用受这种方向性的制约，能源的利用是有条件的。 ►对点例练 热现