12.4能源与可持续发展 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

教 学 课 件 12.4能源与可持续发展 复习回顾： 1、伏安法测电动势和内阻常见的两种方法？以及误差来源？ 2、伏安法测电动势和内阻的三种误差分析？ 3、外接法内接法（相对于电源）的结论？ 4 、除了伏安法测电阻还有几种常见的测量方法？ 5、 如何分析其他几种测电动势和内阻的误差分析？ 2 能量守恒定律 能量转移或转化的方向性 能源的分类和应用 01 02 03 目录 CONTENTS 3 我们国家的能源发展方针是什么?为什么要把节约能源始终放在优先位置?为什么说能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题?为什么说能源短缺和环境恶化是困扰人类社会可持续发展的重要因素? 我国能源发展的方针是能源开发与节约并举,把节约放在首位. 能量守恒定律 PART 1 5 能量的形式是多样的，我们比较熟悉的有动能，势能，机械能，化学能，电能，光能，内能，核能等等。前面我们还学习过在一定的条件下机械能是守恒的。即便是机械能不守恒，是不是凭空增加了机械能或机械能就凭空消失了呢？答案当然是否定的。因为任何能量的增加一定有其他形式的能减少。任何形式能量的减少，也必然有其他形式能的增加。 一、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。 这个规律叫作能量守恒定律 2.表达式： (1)，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 (2)，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。 3．能量守恒定律的重要意义 (1)能量守恒定律是普遍适用的，对宏观世界与微观世界、高速运动与低速运动等都成立。 (2)能量守恒定律反映了自然现象的普遍联系，对人类认识自然、改造自然起着重要的指导作用。 (3)能量守恒定律彻底否定了第一类永动机的存在，即不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功的机械是不可能存在的。 例1.（单选）(2024河南郑州月考)下列关于能量守恒定律的认识不正确的是(　　) A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加 B.某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加 C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——第一类永动机是不可能制成的 D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明能量消失了 D 能量转移或转化的方向性 PART 2 11 内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？ 虽然能量的总量没有减少，但由于能量转化的方向性，使能量从便于利用的形式转化为不便于利用的形式，导致了可利用的能源减少，因此我们仍要节约能源。 思考：把刚煮好的热鸡蛋放到冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同。是否可以发生这样的现象：原来温度相 同的鸡蛋和水，过一会水的温度 自发地降低，而鸡蛋的温度上升？ 二、能量转化或转移的方向性 1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。即一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。 ①能量的转移具有方向性:如热量可以自发地从高温物体传给低温物体，但不能自发地从低温物体传给高温物体。 如果要使热量从低温物体转移到高温物体，就需要消耗其他形式的能量。 　　例如电冰箱就需要消耗电能。 ②能量的转化具有方向性:如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能不能自发地且不能完全转化为机械能。 2.能量的耗散：在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。 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。 3.能量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。 4．对能量耗散的理解 (1)与能量守恒的关系 能量的耗散是不可避免的，但仍遵守能量守恒定律。 (2)意义 ： 能量耗散表明，在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，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了不便于利用的能源。 例2.（单选）(2024江苏扬州中学期中)在能源消耗的过程中,我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用,这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是(　　) A.能量耗散说明能量在不断地减少 B.能量耗散不遵循能量守恒定律 C.能量耗散说明能量不能凭空产生,但能量却可以凭空消失 D.能量耗散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 D 例3.(多选)(2024·昆明一中期中)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，下列说法正确的是(　　 ) 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 BD 　例4(多选)(2022·慈溪中学高一阶段练习)把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。但是相反的过程，即原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升，这样的现象我们从来没看到过。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，我们很难把这些内能收集起来重新利用。这些现象说明(　　) A．在能源的利用过程中，能量会减少，能量守恒定律不成立 B．我们在利用能源时，能量会耗散，自然界可利用的能源会越来越少 C．与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，能量转化具有方向性 D．自然界中发生的能量转化都是不可逆的，各种能量最终都会转化为内能 BC 能源的分类和应用 PART 3 22 三、能源的分类和应用 1.能源：凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源。 2.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，所以这类能源被叫作不可再生能源。 23 (2)可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源，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。 能源分类方法 能源分类名称 特点 举例 按是否 可再生分 可再生能源 可循环使用、不断补充 水能、风能、潮汐能 不可再生能源 短时间内无法再生 煤、石油、天然气 按对环境的污染情况分 清洁能源 对环境基本没有污染 太阳能、风能、水能 污染能源 会严重污染环境 煤、石油、天然气 按形式或转换特点分 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 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： 风能发电、水力发电、太阳能发电、核能发电。 第二部分 点击在此输入你的标题内容 3.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，加剧了温室效应，使得两极的冰雪融化，海平面上升。 (2)酸雨：石油和煤炭中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，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阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质。这些物质有毒，会引起人的多种疾病。 (4)浮尘：常规能源燃烧时会产生大量的浮尘。 27 例5.(多选)关于“温室效应”，下列说法正确的是(　　) A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应” B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量，由此加剧了“温室效应” C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化 D．“温室效应”使得土壤酸化 BC 例6.（单选）(2024江苏张家港月考)某居民楼顶部平台安装了12块太阳能电池板。利用这些电池板收集太阳能发电,发电时总功率可达到3 kW,工作电压为380 V,平均每天发电6 h;发电总能量的30%供本楼使用,富余电能以0.2元/度价格并入国家电网。则下列说法正确的是(　　) A.该光伏项目年发电量约为6.75×104 kW·h B.该光伏项目的工作总电流约为0.3 A C.该光伏项目富余发电的年收入约1 400元 D.该光伏项目平均每天的发电量可供一只 60 W的白炽灯正常工作约300小时 D 谢 谢 聆 听 $$