4 能源与可持续发展-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

4 能源与可持续发展 [学习目标] 1. 掌握能量守恒定律的内容和重要意义 2. 了解什么是能源耗散和品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性 3. 认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识． 知识点一、能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量 ． 知识点二、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 的． 2． 热量能自发地从高温物体转移到低温物体，说明了热传递的 3． 能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，这种现象叫作能量的耗散． 4． 能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有 ． 知识点三、能量的分类与应用 1． 能源的分类 1　 不可再生能源：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．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． 2　 可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能．这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源． 2． 能源的开发与应用 近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就：如：太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电． 知识点四、能源与社会发展 1． 随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，能源短缺和过度使用化石能源带来的环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题． 2． 可持续发展 1　 可持续发展的核心：追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求． 2　 需要做好两方面：要大力提倡节约能源；发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源． 1． 能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用(　　) 2． 各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的(　　) 3． 能量耗散导致能量品质的降低(　　) 4． 核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大(　　) 5． 能量的耗散遵循能量守恒定律(　　) 6． 能量的耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失(　　) 7． 能量的耗散从能量的角度反应出自然界中的宏观过程具有方向性(　　) 8． 能量只是以势能和动能两种形式存在(　　) 9． 能量只是存在于具有一定高度或运动状态的物体中(　　) 10． 任何物质均具有能量(　　) 11． 能量存在形式多种多样，且不同形式之间可以相互转化，并且转化过程中总能量是守恒的(　　) 12． 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少(　　) 知识点一：能量守恒定律　 【探究重点】 内能可以转化为电能，电能可以转化为光能、内能、机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么还要节约能源呢？ 【例题精讲】 1. （2022·江苏·南京市人民中学高二阶段练习）光伏发电是利用太阳能的技术之一，它利用太阳能电池板，将照射在其上的太阳能转化为电能。农村居民院落或屋顶的光伏发电装置除满足居民家庭用电，还可向电网供电获得收益。太阳光垂直照射地面，在每平方米的面积上，平均每分钟能得到8.4×104J的太阳能量，如果我们能利用太阳能的10%，那么在面积为50 m2的屋顶上可以利用的太阳能的功率最大为（　　） A．7 kW B．8.4 kW C．70 kW D．420 kW 【巩固训练】 2. 抽水蓄能电站可以在用电低谷时，将电网中多余的电能转化为水的重力势能；在用电高峰时，再将水的重力势能转化为电能输回电网，假定多余电能为5×104 kW·h，这部分多余的电能经储存再回到电网过程中将损失44%，则此蓄能电站能给电网补充的电能为(　　) A．2.2×104 kW·h B．2.8×104 kW·h C．3.5×104 kW·h D．5×104 kW·h 知识点二：能量转移或转化的方向性 【探究重点】 对“能量耗散和品质降低”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太可用的形式． 3． 能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源． 【例题精讲】 3. （2022·湖北·高二阶段练习）在学习能量守恒定律时，有同学对“能量耗散”有了新的理解。下列对“能量耗散”理解正确的是（　　） A．能量在转化过程中变少的现象