第12章 4. 能源与可持续发展-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第三册学习手册（人教版2019）

学 第十二章 电能 能量守恒定律 知 识 梳 理 知识点 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。 在能量转化 过程中， 能量的总量保持不变。 知识点 2 能量转移或转化的方向性 1. 由于自然界中的宏观过程的方向性， 使能 量在转化过程中， 可利用程度逐渐降低。 2. 内燃机不可能把燃料燃烧释放的内能全部 用来对外做功， 总有散失到环境中的能 量， 这些能量很难重新利用， 可利用程度 很低， 若用内燃机输出的机械能带动发电 机发电， 又有一部分机械能转化为发电机 的内能， 发电机温度升高， 把这些内能散 失到周围空间， 这些弥散的能量可利用程 度也很低， 由此看来， 能量的可利用程度 是逐渐降低的。 知识点 3 能源的分类与应用 1. 新能源的分类。 （ 1 ） 不可再生能源。 （ 2 ） 可再生能源。 2. 应用。 （ 1 ） 太阳能发电。 （ 2 ） 水力发电。 （ 3 ） 风能发电。 （ 4 ） 核能发电。 目前的任务是采用环境能源技术， 解决突 出的环境污染问题， 例如： 城市生活垃圾问 题， 变垃圾为能源； 汽车尾气问题， 达到废气 “零” 排放； 环境污染的综合治理问题， 解决 废物、 废水、 废气等污染问题， 要变废为宝。 知识点 4 能源与社会发展 人类对能源的利用大致经历了三个时 期， 即柴薪时期、 煤炭时期、 石油时期。 要 点 突 破 各种能源的比较 4. 能源与可持续发展 能源分 类方法 能源分 类名称 特点 举例 按形成 或转换 特点 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 常规 能源 已大规模正 常使用 煤、 石油、 天然气、 水能 按利用 技术 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 按可否 再生 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、 核燃料 按对环 境污染 情况 清洁 能源 对环境基本 上没有污染 太阳能 、 海洋能 、 风能、 水能 污染 能源 会严重污染 环境 化石燃料 （煤 、 石 油） 79 学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） 例 （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 解析： 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， 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， C 正确、 D 错误。 答案： BC 变式训练 1 PM 2.5 主要来自化石燃料 、 生活物质 、 垃圾的焚烧， 为了控制污染， 要求我们节约 及高效利用资源。 关于能源和能量， 下列说 法正确的是 （ ） A. 自然界的石油、 煤炭等资源可供人类永 久使用 B. 能量被使用后就消灭了， 所以要节约资源 C. 人类应多开发与利用太阳能、 风能等新 能源 D. 能量耗散说明自然界的能量正在不断减少 变式训练 2 如图为装在屋顶上的太阳能电池板， 每 块电池板的面积为 2 m 2 。 晴天时， 电池板每 平方米每分钟接收到的太阳能为 6×10 4 J ， 电池板的光电转化效率为 25% 。 以下说法正 确的是 （ ） A． 太阳能为可再生能源 B． 电池板的光电转化效率为 25% ， 表示此 过程能量不守恒 C． 晴天时太阳照射 2 h ， 每块电池板产生的 电能为 1.44×10 7 J D． 晴天时的一天， 一块电池板产生的电能 可以提供十盏 60 W 的白炽灯正常工作 20 h 拓 展 创 新 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料 作为动力来源 （或使用常规的车用燃料、 采 用新型车载动力装置）， 综合车辆的动力控 制和驱动方面的先进技术， 形成的技术原理 先进、 具有新技术、 新结构的汽车。 新能源汽车包括四大类型混合动力电动 汽车 （ HEV ）、 纯电动汽车 （ BEV ， 包括太 阳能汽车）、 燃料电池电动汽车 （ FCEV ）、 其他新能源 （如超级电容器、 飞轮等高效储 能器） 汽车等。 非常规的车用燃料指除汽 油、 柴油之外的燃料。 变式训练答案 1. C 2. A 变式训练 2 题图 80