第12章 第4节 能源与可持续发展（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

　电能　能量守恒定律 第十二章　 第4节　能源与可持续发展 课前　教材预案 课堂　深度探究 课末　随堂演练 课后　限时作业 [学习目标]　1.掌握能量守恒定律的内容和重要意义，会用能 量守恒的观点分析、解释一些实际问题（科学思维）.2.了解能 量耗散，了解自然界宏观过程中能量转化和转移的方向性（物 理观念）.3.知道能源的分类，知道能源短缺和环境恶化是关系 到人类社会能否持续发展的重大问题，增强环境保护和可持续 发展的意识（科学态度与责任）. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课前　教材预案 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 　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　⁠. 产生　 消失　 转化　 转移　 保持不变　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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 　不可逆　⁠的. 2.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. 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　⁠. 不可逆　 方向性　 返回目录 物理　必修　第三册 　 知识点三　能源的分类与应用 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. 化石　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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. 太阳 能　 风能　 核能　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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. 能源　 化石能源　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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： ①要大力提倡 　节能　⁠； ②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. 资源　 环境　 节能　 可再生　 清洁　 返回目录 物理　必修　第三册 　 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. （　×　） × √ √ × 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.热水器使用天然气作为燃料，天然气属于 　不可再生　⁠（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 　2.1×10－2　⁠m3的天然气.[c水＝4.2×103 J/（kg·℃），q 天然气＝3.8×107 J/m3] 不可再生　 2.1×10－2　 返回目录 物理　必修　第三册 　 课堂　深度探究 考点一　能量守恒定律 【情境导学】有人设想了一种“自发电电动车”（如图所 示），基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时， 带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车. 你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？ 答案　不能. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【知识拓展】 1.自然界中不同形式的能量可以相互转化，一种形式的能量减 少一定伴随着其他形式的能量增加，能量的总量保持不变. 2.能量守恒定律的适用范围 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中 普遍适用的一条规律. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.能量守恒定律的表达式 （1）E初＝E未，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的 总和. （2）ΔE增＝ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【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 返回目录 物理　必修　第三册 　 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 返回目录 物理　必修　第三册 　 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. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式1】某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通 过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计 算电功率的公式为（　　） A.P＝ρSv B.P＝ρSv2 C.P＝ρSv3 D.P＝ρSv4 答案　C 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　风能完全转化为电能，由能量守恒定律得mv2＝Pt，其 中m＝ρV＝ρvtS，联立得P＝＝ρSv3，选项A、B、D错 误，C正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点二　能量转移或转化具有方向性 【情境导学】能量耗散是否意味着自然界中的能量逐渐减少？ 答案　不是.能量耗散意味着能量在转移和转化过程中可利用 性越来越差，但总量保持不变. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【知识拓展】 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，它也只能使地球、大气 稍稍变暖点，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，能量的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.能量的耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【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（　　） A.热量能自发地从低温物体传到高温物体 B.在一定条件下，热量可以从低温物体传到高温物体 C.热量的传递过程不具有方向性 D.在自发的条件下热量的传递过程具有方向性 思维导引：一切自发过程都有方向性，但在外界的帮助下自发 过程可逆向. 答案　BD 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　一切自发过程都有方向性，如热传导，热量总是由高温 物体自发地传向低温物体，又如扩散，气体总是自发地由密度 大的地方向密度小的地方扩散；在外界帮助下气体可以由密度 小的地方向密度大的地方扩散，热量可以从低温物体传向高温 物体，电冰箱就是借助外界做功把热量从低温物体传向高温物 体的，选项B、D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 判断能量转化的方向的注意点 判断能量转化的方向时，要注意对“自发地”“不引起其他变 化”等涵义的理解. （1）“自发地”过程就是不受外来干扰进行的自然过程. （2）热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但热量不能 自发地从低温物体传向高温物体.要将热量从低温物体传向高 温物体，必须有“外界的影响或帮助”，就是要有外界对其做 功才能完成，如电冰箱、空调等. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式2】热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象.所谓 能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收 集、重新加以利用.下列关于能量耗散的说法中正确的是（　　） A.能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B.能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上并未减 少，但在可利用的品质上降低了 C.能量耗散表明，能量守恒定律不一定正确 D.能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的 宏观过程可以有任意的方向性 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　B 解析　能量虽然有耗散但总的能量是守恒的，在转化的过程中 总量不会减少，选项A、C错误；能量耗散表明在能源的利用 过程中，能量在数量上并未减少，但是在可利用的品质上降低 了，选项B正确；自然界中的宏观过程具有方向性，能量耗散 就是从能量转化的角度反映了这种方向性，选项D错误. 返回目录 物理　必修　第三册 　 考点三　能源的分类与应用　能源与社会发展 【知识拓展】 1.能源的分类 按可否再生分为可再生能源与不可再生能源 （1）不可再生能源：人们把煤炭、石油、天然气叫作化石能 源，化石能源无法在短时间内再生，被叫作不可再生能源. （2）可再生能源：在自然界可以再生，例如水能、风能、潮 汐能、生物能、地热能等. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.能源和环境污染 （1）温室效应：石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的 含量，因此加剧了温室效应.温室效应使得两极的冰雪融化， 海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地 盐碱化；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化， 影响人体健康. 返回目录 物理　必修　第三册 　 （2）酸雨：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的大气 降水.形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产 等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸 雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤. （3）光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多 种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物.这些化 合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化 学烟雾，这些物质有毒，会引起人的多种疾病.另外，常规能 源燃烧时产生的浮尘也是一种主要的污染物. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.能源与社会发展 要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供 需模式，一方面大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能 源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动人类与自然的 和谐发展. 返回目录 物理　必修　第三册 　 【例题3】 （多选）为了减缓大气中CO2浓度的增加，可以采 取的措施有（　　） A.禁止使用煤、石油和天然气 B.开发使用核能、太阳能 C.将汽车燃料由汽油改为液化石油气 D.植树造林 思维导引：化石类能源的使用会释放二氧化碳，树木能吸收二 氧化碳，通过光合作用放出氧气. 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　能源利用与环境保护是相互制约的，要尽量节约常规能 源的使用，大力开发新能源，植树造林. 答案　BD 返回目录 物理　必修　第三册 　 【变式3】（多选）关于能源的开发和利用，下列观点正确的 是（　　） A.能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期 行为 B.根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的 C.能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响 D.不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途 径 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　ACD 解析　能源是有限的，不能无节制的使用，目光要放长远，节 约资源，选项A正确；根据能量守恒定律，能利用的能源是有 限的，不是取之不尽用之不竭的，选项B错误；根据能源的开 发与可持续发展观，在能源的开发和利用上要考虑生态环境的 保护，只有不断开发新能源，才能缓解能源危机，开发绿色的 新能源，可以更好的保护环境，选项C、D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 课末　随堂演练 1.（能源与社会发展）某城市人口密度大，汽车等交通工具向 大气中排放大量碳氢化合物、氮的氧化物等有害物质，最有可 能发生的是（　　） A.酸雨 B.臭氧层空洞 C.光化学烟雾 D.温室效应 答案　C 解析　氮的氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的 紫外线的照射后，产生二次污染物质——光化学烟雾，选项 C正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 2.（能源的开发和利用）关于能源的开发和利用，下列说法正 确的是（　　） A.能源是无限的，地下煤、石油、天然气是足够人们开采的 B.根据能量守恒定律，担心能源枯竭就是杞人忧天 C.能源的开发和利用不必考虑对环境的影响 D.通过核裂变和平利用核能是目前开发新能源的一种途径 答案　D 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　能源是有限的，如果无节制地开采，能源终有一日会枯 竭的，选项A、B错误；在能源开发过程中必须考虑对环境的 影响，选项C错误；通过核裂变和平利用核能是目前开发新能 源的一种新途径，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 3.（能源与社会发展）十八大报告提出了“推进绿色发展、循 环发展、低碳发展”的理念，以下做法中不符合这个理念的是 （　　） A.夏天天气炎热，空调的温度调得越低越好 B.把家里不好用的燃气热水器换成太阳能热水器 C.出行时，如果条件允许的话，尽可能选择公共交通工具 D.日常生活中，做到随手关灯，关掉较长时间不使用的电脑和 电视 返回目录 物理　必修　第三册 　 答案　A 解析　夏天天气炎热，空调温度调得越低电能消耗越多，造成 不必要的能源浪费，选项A不符合“绿色发展、低碳发展”的 理念；燃气热水器消耗的燃气是不可再生能源；太阳能热水器 使用的太阳能取之不尽用之不竭，属于绿色能源；选择公交出 行有利于减小碳排放，减少污染；随手关灯等习惯有利于节约 能源，选项B、C、D都符合“绿色发展、循环发展、低碳发 展”的理念. 返回目录 物理　必修　第三册 　 4.（能量损耗）下列哪些现象属于能量耗散（　　） A.利用水流能发电获得电能 B.电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能 C.电池的化学能转化为电能 D.火炉把房子烤暖 答案　D 返回目录 物理　必修　第三册 　 解析　能量耗散是指其他形式能转化为内能，最终分散在周围 环境中无法重新收集起来并加以利用的现象，若转化为能够重 新收集并加以利用的能量不能称为能量耗散；能量在转化和转 移过程中有方向性，并且能量品质不断降低，选项D正确. 返回目录 物理　必修　第三册 　 $$