第十二章 电能 能量守恒定律 4 能源与可持续发展-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（人教版2019）

4．能源与可持续发展 1．理解能量守恒定律。2.理解能量转移或转化的方向性，了解什么是能量的耗散和品质降低，增强节约能源的意识。3.知道什么是不可再生能源和可再生能源，了解新能源的开发和利用，及其对人们生产、生活的影响。4.认识能源与社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义和要求，增强保护环境的意识。 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。 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不可逆的。 2．能量的耗散 (1)定义：燃料燃烧时一旦把热量释放出去，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，很难把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫作能量的耗散。 (2)能量的耗散表明，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成不便于利用的能源。 (3)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方向性。 三　能源的分类与应用 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，所以这类能源被叫作不可再生能源。 2．可再生能源：水能和风能等能源，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。 3．新能源：太阳能、水能、风能、核能。 四　能源与社会发展 1．人类对能源的利用大致经历了柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 2．环境问题：过度使用化石能源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：核心是追求发展与资源、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。需要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式。一方面要大力提倡节能，另一方面要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，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。 判一判 (1)能源是取之不尽、用之不竭的。(　　) (2)能源是有限的，特别是煤炭、石油、天然气等。(　　) (3)大量消耗化石能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源。(　　) (4)能源开发和利用时，必须考虑到对生态环境的保护。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√ 探究1　能量转移或转化的方向性 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图所示，燃料的化学能能够全部转化为有用的机械能吗？ 提示：不能。 活动2：燃料的化学能有些转化为其他形式的能量，如废气内能、散热损失、机械损失，这些能量能够再全部转化为有用的机械能吗？ 提示：不能。 活动3：废气内能可以再全部转化为燃料的化学能吗？ 提示：不可以。 活动4：能量是守恒的，为什么还要节约能源？ 提示：能量虽然是守恒的，但是根据上述分析，可以利用的能源会越来越少，所以要节约能源。 1．对能量转移或转化的方向性的理解 (1)一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 例如，把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。假设达到相同温度的鸡蛋和水能自发地变成原来的温度的热鸡蛋和冷水，那么原来的过程就是可逆的。但事实上这个现象是不可逆的。 (2)虽然能量是守恒的，但是，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。 例如，燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。又如，电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化为内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的内能，我们很难把这些内能收集起来重新利用。 2．能量的耗散 (1)认识：其他形式的能转化为环境的内能后，很难把这些内能收集起来重新利用的现象叫作能量耗散。 (2)理解 ①能量的耗散表明，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成不便于利用的能源。这是能源危机的深层次的含义，也是自然界的能量虽然守恒，但还是要节约能源的根本原因。 ②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方向性。能源的利用受这种方向性的制约，所以，能源的利用是有条件的，也是有代价的。 例1　(多选)下列对能量的耗散的理解正确的有(　　) A．能量的耗散说明能量在不断减少 B．能量的耗散遵守能量守恒定律 C．能量的耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失 D．能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 (1)能量的耗散导致能量越来越少吗？ 提示：能量是守恒的，总量不会减少。能量的耗散导致能量可利用的品质降低。 (2)能量