第12章 第4节 能源与可持续发展（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版）

第4节　能源与可持续发展 [学习目标]　1.了解不同形式的能量之间可以相互转化，理解能量守恒定律(物理观念).2.理解能量的转化是有方向的，了解能量的耗散、分类及应用，了解环境污染的危害(科学思维).3.了解科学技术、社会、环境协调发展的重要性，学会培养自己的环保意识(科学态度与责任)． 知识点一　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__为其他形式，或者从一个物体__转移__到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变． 2．能量转移或转化的方向性 (1)研究发现，一切与__热现象__有关的宏观自然过程都是不可逆的，在自然界中，能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则__不能__. (2)我们很难把有些内能收集起来重新利用，这种现象叫__能量的耗散__，它是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．能量的耗散虽满足能量守恒定律，但能量在__可利用的品质上__降低了． 知识点二　能源的分类与应用 1．煤炭、石油和天然气是目前人类生产生活中使用的主要能源，这类能源又叫作__化石__能源，像化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作__不可再生能源__，有些能源在自然界中可以再生，叫作__可再生能源__. 2．近年来，我国在__太阳能发电__、水力发电、__风能发电__和__核能发电__取得了很大的成就． 知识点三　能源与社会发展 1．人类对能量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__.20世纪中叶之后，正从第三个时期向__多能源结构__时期过渡． 2．石油和煤炭的燃烧增加了大气中__二氧化碳__的含量，由此加剧了温室效应；石油和煤炭燃烧时形成的__二氧化硫__等物质，形成“酸雨”． 1．判断下列说法的正误． (1)能源是取之不尽、用之不竭的．(　　) (2)能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等．(　　) (3)大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源．(　　) (4)核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大．(　　) 答案　(1)×　 (2)√　 (3)√　 (4)× 2．热水器使用天然气作为燃料，天然气属于________(选填“可再生”或“不可再生”)能源．现将10 kg的水从20 ℃加热到39 ℃，若天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要______m3的天然气．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝3.8×107 J/m3] 答案　不可再生　2.1×10－2 考点一　能量守恒定律 【例题1】 (多选)下列对能量守恒定律的认识，正确的是(　　) A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 思维导引：能量在转化或转移过程中守恒，能量总量保持不变． 答案　ABC 解析　A选项是指不同形式的能量在转化，转化过程中能量是守恒的，B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中能量是守恒的，这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移，选项A、B正确；任何永动机都是不可能制成的，选项C正确；石子从空中落下到落到地面上静止的过程中，机械能没有消失，只是转化为内能，能量守恒定律表明能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，选项D错误． 运用能量守恒定律求解问题的要点 1．能量守恒定律是自然界普遍遵循的规律，应用能量守恒定律解题，可不用考虑中间复杂的变化过程，往往显示出很大的优越性． 2．在用能量的观点分析问题时要明确物体的受力情况和做功情况． 3．用能量守恒定律解题的基本步骤 ①首先分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式． ②分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式． ③依据ΔE减＝ΔE增列式求解． 【变式1】 下列关于能量的转化和守恒的说法错误的是(　　) A．高山上滚下的石块越来越快，说明重力势能转化为动能 B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能 C．发电机发电时，将机械能转化为电能 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 答案　D 解析　高山上滚下的石块运动得越来越快，说明动能越来越大，是重力势能转化为动能的结果，选项A正确；酒精燃烧时，酒精的化学能转化为内能，选项B正确；发电机发电时，把机械能转化为电能，选项C正确；太阳能是太阳内部发生轻核聚变而向外辐射的能量，太阳能并不是凭空产生的，选项D错误． 考点二　能量转移或转化具有方向性 【例题2】 (多选)电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，这说明了(　　)