第四章 2.能源 3.环境保护与可持续发展-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（教科版2019）

2．能源 3．环境保护与可持续发展 【核心素养目标】 物理观念 能量转化的方向性，可再生资源与不可再生资源的分类。 科学思维 能对能源进行分类。 科学探究 探究能量转化具有方向性。 科学态度与责任 关心能源与可持续发展，认识能源的过度开发和利用对环境的影响。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、能源的品质 1．一切自发的过程都有一定的方向性。 (1)地球表面的水都是从高处流向低处，除非由于某种作用而使水具有一定的向上的初速度。 (2)热量总是从高温物体传向低温物体或物体的高温部分传向低温部分，除非有外界的某种作用存在，如空调机。 (3)做功消耗的机械能可以全部转化为内能，但不能把消耗在空间的内能全部收集起来并重新全部转化为机械能，如摩擦生热。 2．从能量的利用的角度看，能量是有品质高低之分的，内能(热能)是品质最低的能量。 二、能源　能源的分类 1．能源的定义：能够提供人类所需能量的自然资源。 2．能源的分类 (1)一次能源和二次能源。 ①一次能源又叫初级能源：是指直接取自自然界的未经加工、转换的能源。如原煤、原油、天然气等。 ②二次能源：是指由一次能源经过加工、转换而形成的能源。如焦煤、煤气、汽油等。 学生用书第132页 (2)可再生能源和非再生能源 ①可再生能源：如风能、水能、太阳能等。 ②非再生能源：如煤、石油、天然气等化石能源。 (3)传统能源和新能源 ①传统能源：如煤炭、石油、天然气等。 ②新能源：如水能、风能、太阳能、地热能、核能等。 三、解决能源问题的出路 1．节流，就是减少消耗。日常生活中也要注意节约能源，减少不必要的消耗。 2．开源，即开发新能源，以替代传统能源。如太阳能、风能、水流能、海洋能、地热能、核能等。 3．核反应的两种类型 (1)重核裂变反应：即分裂两个或多个较小的原子核时的反应。 (2)轻核聚变反应：氢核与氘核聚合成一个氦核的反应。 四、发展与能源消耗 1．人类的所有活动都要消耗能源。 2．三次工业革命 (1)第一次工业革命是以蒸汽机为代表的革命； (2)第二次工业革命是以电力技术为代表的革命； (3)第三次工业革命是以原子能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等。 3．随着科学技术水平的提高，以及人类对能源消耗问题的重视，各国更加注意减少能源的消耗，大力开发节省能源的新技术和新产业，使发展生产力的同时减少能源的消耗成为可能。 五、环境保护与可持续发展 1．地球是全人类的共同家园。 2．环境污染与能源的大量消耗有着密切的关系。 3．核能是真正的新能源。 4．环境的破坏不只与能量的过量消耗有关，很多人类的活动都会破坏环境。 　判断正误 (1)热量不能自发地从低温物体传向高温物体。(　　) (2)冒起的煤烟和散开的炭灰可以重新合成一堆煤炭。(　　) (3)不违背能量守恒定律的物理过程，违背方向性也不能实现。(　　) (4)煤、石油、天然气属于常规能源。(　　) (5)电能、焦炭、氢能属于一次能源。(　　) (6)运转的发电机产生电能，它是一次能源。(　　) (7)风能、水能都是可再生能源。(　　) 答案：　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√ 知识点一　能源 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？ (2)内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？ 提示：(1)汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。 (2)不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。 1．热传导具有方向性 两个温度不同的物体相互接触时，热量会自动地从高温物体传给低温物体，而低温物体不可能自动地将热量传给高温物体，要实现低温物体向高温物体传递热量，必须借助外界的帮助，因而会产生其他影响或引起其他变化。 学生用书第133页 2．机械能和内能的转化过程具有方向性 做功消耗的机械能可以全部转化为内能，但不能把消耗在空间的内能全部收集起来并重新全部转化为机械能，如摩擦生热。如物体在水平面上运动，因摩擦而逐渐停止下来，但绝不可能出现物体吸收原来传递出去的热量后，在地面上重新运动起来。 随着世界经济的快速发展，能源短缺问题日显突出，油价不断攀升，已对各国人民的日常生活造成了各种影响，如排长队等待加油的情景已经多次在世界各地发生，能源短缺成为困扰世界经济发展的重大难题之一。下列有关能量转化的说法正确的是 (　　) A．制冷系统能将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气而不引起其他变化 B．满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 C．外界对物体做功，物体的内能必然增加 D．电炉工作时将电能转化为内能，这些内能最终流散到周围的环境中 D　[冰箱里的热量是由压缩机工作才能传给外界的，一定会引起其他变化，A错误；能量在转移或转化过程均满足能量守恒定律，但一切与热现象有关的过程都是有方向的，如内能不可能自发地转化为机械能，B错误；外界对物体做功，物体的内能不一定增加，如在光滑的桌面上推动小球，小球的动能增加，内能并没有增加，C错误；根据电炉的工作原理可知，电炉工作时将电能转化为内能，这些内能最终流散到周围环境中，D正确。] 针对练．(2023·上海金山中学高二期末)关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是 (　　) A．摩擦生热的过程是不可逆的 B．所有能量守恒的过程都是可逆的 C．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性 D．由于能的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机 A　[摩擦过程会自发地产生热量，但热量不能自发地产生摩擦，所以摩擦生热的过程是不可逆的，A正确。一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，B错误。热传递存在方向性的含义是指热量可以自发地从高温物体传递到低温物体，而不能自发地从低温物体传递到高温物体，但若有其他影响也可以将热量从低温物体传递到高温物体，空调机制冷时必须通过压缩机做功才能实现热量从低温物体传递到高温物体，因此热传递仍然存在方向性，C错误。能量的转化过程尽管符合能量守恒定律，但能量在利用的过程中产生能量耗散，所以会发生能源危机，D错误。] 知识点二　能源的分类 能源分 类方法 能源分 类名称 特点 举例 按形成 或转换 特点分 一次 能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能 二次 能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能 按可否 再生分 可再生 能源 可循环使用、不断补充 水能、风能、生物质能、地热能 不可再 生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核能 按利用技术分 常规 能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能 新能源 正在开发或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能 (2023·江苏沭阳高二检测)(多选)2017年5月，我国首次海域“可燃冰”试采成功。可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源，1 m3可燃冰可转化为164 m3的天然气和0．8 m3的水，下列关于可燃冰的说法正确的是(　　) A．“可燃冰”是不可再生能源 B．“可燃冰”属于可再生能源 C．1 m3可燃冰比0．8 m3的水质量小 D．相同体积的可燃冰和天然气完全燃烧后，可燃冰释放的热量多 AD　[可燃冰属于不可再生能源，A正确，B错误。1 m3可燃冰可转化为164 m3的天然气和0．8 m3的水，C错误，D正确。] 针对练．(多选)以下说法正确的是(　　) A．汽油是一种清洁能源 B．煤、石油、天然气是不可再生能源 C．水能是可再生能源 D．煤、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的 BC　[汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，A错误；水是可再生能源，C正确；煤、石油等储量是有限的，是不可再生能源，B正确，D错误。] 学生用书第134页 1．(2023·江苏徐州调研)关于能量和能源，下列说法正确的是(　　) A．由于自然界中的能量是守恒的，所以不需要节约能源 B．在利用能源的过程中，总能量在数量上并未减少 C．能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性 D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 B　[虽然自然界中的能量是守恒的，但在能量的使用过程中，能量的品质会下降，所以需要节约能源，故A错误。根据能量守恒定律，在利用能源的过程中，总能量在数量上并未减少，故B正确。能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，故C错误。根据能量守恒定律可知，能量不可以被创造，故D错误。] 2．(多选)下面关于能源的说法正确的是(　　) A．一切能源是取之不尽，用之不竭的 B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等 C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大 BC　[尽管能量守恒，但耗散的内能无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，故A错误，B正确；常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大，故C正确，D错误。] 3．(多选)下列说法中正确的是(　　) A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C．由自然过程的方向性可以判断物理过程能否自动进行 D．一切物理过程都不可能自动地进行 AC　[能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A正确；有些物理过程不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错误；在热传递的过程中，能量可以自动地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自动地进行，C正确，D错误。] 4．关于能源的利用，下列说法中不正确的是(　　) A．由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要 B．能源的利用过程，实质是能的转化和转移过程 C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气 D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能 A　[石油、煤等为非再生的能源，储量有限，能源的利用中虽然总量不变，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开发和利用是当今世界各国面临的课题，A错误，B、C、D正确。] 5．(多选)下列对能量耗散理解正确的是(　　) A．能量耗散说明能量在不断减少 B．能量耗散遵守能量守恒定律 C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失 D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 BD　[在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散，能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错误，B、D正确。] 学科网（北京）股份有限公司 $$