12.4能源与可持续发展-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019必修第三册）

第十二章 电能 能量守恒定律 第四节 能源与可持续发展 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 (1)列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒的含义。 (2)知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源。 科学思维 通过实例加深对能量守恒定律的理解，掌握应用能量守恒定律分析、解释实际问题的一般步骤。 科学探究 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。 科学态度与责任 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性，思考科学、技术、社会、环境协调发展的关系，具有保护环境的意识和行动。 知识点一　能量转移或转化的方向性 1．能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 2．能量转化的不可逆性：科学家对有关自然现象和经验事实进行大量研究后发现：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 3．能量的耗散 (1)定义：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，这种现象叫作能量的耗散。 (2)能量的耗散表明：能量的数量是守恒的，但是能量可利用的品质降低了。 (3)能量的耗散从能量转化的角度反映出自然中宏观过程具有方向性。 注意：能量的转化是通过做功来实现的，力对物体做了多少功，就有多少能量发生转化，即功是能量转化的量度。 知识点二　能源的分类与应用　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，煤炭、石油和天然气也叫化石能源。 (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。 易错易混点1.能量与能量守恒定律 易错易混点辨析： (1)能量：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。 (2)建立定律的两个重要事实 ①确认了永动机的不可能性． ②各种自然现象之间能量的相互联系与转化． (3)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，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，而在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．这个规律叫做能量守恒定律． ②表达式：E初＝E末或ΔE增＝ΔE减． ③应用能量转换和守恒定律解题的一般步骤： a.明确研究的对象及过程； b.搞清在这个过程中有哪些能量参与了转化； c.确定参与转化的能量中有哪些能量增加，哪些能量减少； d.列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式(或初、末状态能量相等的守恒式) ④能量守恒定律的重要意义 a.能量守恒定律是普遍适用的．是学习物理学的一条主线。 b.能量守恒定律对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用。 c.能量守恒定律的发现是19世纪自然科学中三大发现之一。 例1.关于能源的利用和节能，下列说法正确的是(　　) A．根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100% B．由于能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，总是守恒的，所以节约能源的意义不大 C．节约能源只要提高节能意识就行，与科学进步无关 D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉 解析：解答本题时应把握以下两点：(1)能量守恒定律说明能量是守恒的。(2)能量耗散说明能量的转化具有方向性。能源的使用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是损失部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，选项A错误，D正确；根据能量转化的方向性可知，能量经转化后，可利用的能量只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同时，只有节能意识是不够的，必须利用科技手段来提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，选项B、C错误。 例2.构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面。自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接。当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化成电能储存起来。某人骑车以500 J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自动充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化的关系如图中图线①所示；第二次启动自动充电装置，其动能随位移变化的关系如图中图线②所示