12.4 能源与可持续发展 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十二章 电能 能量守恒定律 能源与可持续发展 Physics 了解什么是能量耗散和能源品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性 掌握能量守恒定律的内容，知道其重要意义 02 01 重点 认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识 03 我们知道，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？ 情境导入 能量守恒定律 能量转移或转化的方向性 1.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。 能量守恒定律 化学能→电能→光能、内能、机械能 重力势能→动能 风能→动能 核心知识 2.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。 能量守恒定律 3.能量守恒定律的表达式 ①E初=E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 ②ΔE增=ΔE减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。 核心知识 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，即一切与热现象有关的宏观过程具有方向性。 光能 风能 化学能 机械能 …… 热能 核心知识 能量转移或转化的方向性 (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。 核心知识 能量转移或转化的方向性 (2)能量的转化具有方向性：如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。 化学能→电能 电能→内能和光能 最后耗散在环境中 核心知识 能量转移或转化的方向性 2.能量耗散 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。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。 核心知识 能量转移或转化的方向性 2.能量耗散表明 能量的耗散表明，在能源的利用过程中，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不便于 利用的能源。这是能源危机的 深层次的含义，也是自然界的 能量虽然守恒，但还是要节约 能源的根本原因。 核心知识 能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？ 答案　能量耗散和能量守恒并不矛盾。能量耗散表明，在能源利用的过程中，在可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了，但是在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少。 思考与讨论 1.(多选)根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是 A.电流的电能不可能全部转化为内能 B.在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能 C.热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D.能量不能被创造或被消灭 √ √ √ 例题 电流具有热效应，电能可能全部转化为内能，故A错误； 在火力发电中，燃气的内能不可能全部转化为电能，还有一部分内能损失了，故B正确； 热机的效率不可能达到100%，故C正确； 根据能量守恒定律可知，能量不能被创造或被消灭，故D正确。 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，电动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，则第二次向蓄电池所充的电能是 A.200 J B.250 J C.300 J D.500 J √ 例题 电动车在运动过程中所受摩擦力大小不变，从题图看出，第二次的位移是第一次的，故没被转化为内能的能量为初动能的，由能量守恒定律得所充的电能为Ek0=×500 J=200 J，A正确。 3.(多选)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 √ √ 例题 在能源的利用过程中，能量在数量上不会减少，能量守恒定律依然成立，但是能量会发生耗散，在可利用的品质上会降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源，自然界可利用的能源会越来越少，故A错误，B正确；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，故C正确；自然界中发生的能量转化在自发情况下都是不可逆的，但在其他外在条件介入的情况下可以发生逆过程，能量的转移和转化具有方向性，各种能量最终都会转化为内能，故D错误。 02 能源的分类与应用 能源与社会发展 人类 环境 能源 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化石能源 核心知识 2.可再生能源 像水能、风能这类在自然界可以再生的能源。 能源的分类 核心知识 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成就，如太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电等。 核心知识 能源与社会发展 1.能源利用的三个时期：柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 柴薪时期 煤炭时期 石油时期 核心知识 2.能源是人类社会活动的物质基础。 核心知识 知识回顾 煤炭和石油的燃烧对环境的危害 1.燃烧时增加了大气中二氧化碳的含量，加剧了温室效应。 两极冰雪融化，海平面上升 海水倒灌、耕地盐碱化 核心知识 2.因为煤炭和石油中常常含有硫，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”。 被酸雨破坏的大佛像 被酸雨破坏的森林 核心知识 3.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。 汽车排放尾气 城市机动车尾气污染 核心知识 能源的开发与环境的关系 1.人类的生存与发展需要能源，能源的开发与使用又会对环境造成影响。 人类 环境 能源 核心知识 2.一方面要大力提倡节能，另一方面要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。 地热能 潮汐能 风能 太阳能 核心知识 4.(2025·江苏省扬州中学高二月考)下列关于能源的说法中，正确的是 A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能 B.由于能量不会凭空消失，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，与科技进步无关 D.水能是不可再生能源 √ 例题 煤、石油、天然气等属于化石能源，最初来源可追溯到太阳能，故A正确； 能量是守恒的，但能量的品质降低了，由便于利用的变成不便于利用的，所以需要节约能源，B错误； 科技进步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C错误； 水能在自然界可以再生，是可再生能源，D错误。 5.某市有20万台空调机，每台空调机在夏季平均使用60天，每天耗电8 kW·h。为了节约能源，该市政府建议大家都把室内设定温度提高1 ℃，这样每台空调机每天可节省6%的电能。 (1)那么这样做能使该市在夏季节省多少电能？ 答案　2.1×1013 J (2)已知标准煤的热值是2.92×107 J/kg，发电厂的发电效率是30%。请计算一下，这项节能建议的实现能在1年内节约多少吨标准煤？(结果均保留两位有效数字) 答案　2.4×103 t 例题 (2)设1年内节约的标准煤的质量为m，则由能量守恒定律有2.92×107 J/kg ×m×30%=E， 解得m≈2.4×106 kg=2.4×103 t。 (1)设可节省的电能为E，则 E=8×6%×60×20×104 kW·h=5.76×106 kW·h ≈2.1×1013 J； 能源与可持续发展 能量守恒定律 能量转移或转换的方向性 能源的分类与利用 能源与社会发展 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 在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 科学合理利用能源推动人类社会进步 无理无度使用能源破坏人类生存环境 不可再生能源 可再生能源 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的 煤、石油、天然气 水能、风能、潮汐能 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$