第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案（高效培优讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 跨学科实践：为节约能源设计方案 1 【能力培优练】 6 【链接中考】 9 【重难题型讲解】 题型1 跨学科实践：为节约能源设计方案 1、项目提出：人们在生产生活中都会使用各种能源。你在生活中都遇到过哪些浪费能源、污染环境的问题？想为节能和环保作出贡献，可以先从优化自己家中能源的使用入手，制订出一个优化家庭能源使用的具体方案。 2、项目分析：制订优化自己家庭能源使用的具体方案，首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进。 3、项目实施 （1）调查家中能源的使用情况 调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。表1是某同学以自己的家庭为例，列出的能源使用的主要情况。你可以参照此表，也可以根据自己的想法设计表格，统计自己家中能源的使用情况，并在表格中填写相应信息。 表1 某个家庭的能源使用情况 能源用途 采暖 做饭 生活热水 制冷 其他电器 交通 能源名称 天然气 电 汽油 能源类型 不可再生能源 约70%来自不可再生能源，约30%来自可再生能源 不可再生能源 消耗量（年） 200m3 1 000kW·h 500L 根据调查情况，可以了解家庭在一段时间内消耗能源的情况，估算每种用途的能源消耗量，确定哪些用途 的能源消耗比较多。例如，现在家庭中的采暖、制冷、生活热水、交通等，都可能是家庭消费能源的主要方面。 （2）取优化对象与确定改进方法 根据上面的调查结果，结合以下问题，思考如何选取优化对象，确定改进方法。 ①根据实际的调查结果，思考家中在哪些方面的能源使用可以优化，其中又有哪些是要优先改进的。 ②优化能源使用的方法不止一种。例如，可以在家中使用太阳能等新能源（图 22.3-1），也可以利用 技术手段来提高现有能源的使用效率，还可以从自身做起，通过优化家庭用车等行为来节约能源、减少浪 费......你想利用哪些方法？ ③在确定节能方法时，需要从哪些角度分析？例如，如果打算用新能源汽车取代家中的燃油汽车，那么 从是否节约能源的角度，应该收集哪些证据？怎么分析？从能否满足人们使用需要的角度，又应该收集哪些证据？怎样分析？ （3）制订与检验设计方案 方案一：为房屋加装保温层。有一组同学在调查各自家中能源的使用情况后，认为除了可以在夏季制冷时适当调高空调温度、冬季采暖时调低暖气温度来节约能源，还可以对房屋进行改造来节约能源。这组同学制订方案的过程如下所示。 ①明确思路。根据学过的知识可知，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，因此我们要想保持房间 的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的热传递。怎样才能做到这一点？有同学认为可以参考人们冬天穿羽绒服来保暖的方法，选择保温能力比较强的材料将房间“包裹”起来，以此减少房屋内部与外界的热量交换。 ②选取材料。日常生活中的许多材料都可以用来保温，材料的保温性能与哪些因素有关?当为房屋选择保温材料时，还需要从哪些方面考虑? 查阅资料得知，材料的保温性能通常与它的厚度热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。通常，材料厚度越大、热导率越小、与外界的接触面积越小，材料就越能减缓热量散失。表2列出了一些常见材料在室温和干燥环境下的热导率，也可以通过查找资料获得其他材料或不同条件下的热导率。 表2 一些常见材料的热导率 材料 热导率/［W·（m·°C）–1 材料 热导率/［W·（m·°C）–1 铝 236 硬泡沫塑料 0.041 ~ 0.048 普通玻璃 约0.8 聚苯乙烯 约0.04 锯木屑 约0.08 岩棉 约0.04 棉花 约0.05 空气 约0.03 在为房屋选择保温材料时，除了材料的热导率，还要从材料的环保性、价格、耐火性，以及是否容易安装 等方面进行评估（表3）。如果你还有其他想法，可以补充到表3中，然后从中选出一两种材料作进一步的比较分析。 表3 房屋保温的设计方案 安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注 易安装程度 ...... ③确定方案。在选定了保温材料后，先在小组内讨论设计方案。例如，在房间的哪些位置安装保温 材料？保温材料的规格、尺寸应满足什么要求？门窗应该怎样进行保温处理？......然后围绕这些问题制订 具体的设计方案（表4）。 表4 对不同材料的评估 安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注 外墙1 外墙2 窗户1 窗户2 入户门 ...... ④制作模型与测试。在真正实施设计方案前，需要制作一个简易模型来模拟我们的家，通过测试来检验 方案是否有效，并提出优化建议。小组内进行讨论：如何在测试中简单有效地模拟我们的家？给“家”安装哪 些保温材料？怎样检验保温效果？ 为了方便起见，可以选择身边容易获取、安装，与实际保温材料热导率相近的材料，将它安装在“家”中 的相应部位。为了检验保温效果，可以将质量相等的冰块装在塑料袋中，分别放入没有保温材料和装有所选保温材料的“家”中，将“家”放置在相同的环境下，经过相同的时间后将冰块取出并进行比较，通过比较冰块质量的变化来评估设计的保温效果。 方案二：为家庭用车提供建议。另一组同学认为自己家中的燃油汽车消耗的能源较多，而且排放的尾 气还污染环境。为此，他们想要调查新能源汽车能否替代自己家中的燃油汽车，以减少能源消耗，并对环 境更加有益。 他们准备按照以下思路开展调查和论证，提出相应的建议，并形成报告。 ①目前都有哪些种类的新能源汽车？与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保？例如，从 某种新能源汽车中选出有代表性的分析对象，与燃油汽车对比分析能耗情况。在这个过程中，既要考虑两种汽车直接消耗的能源，也要考虑汽油、电力等在生产过程中的转化效率，以及两种汽车在生产中所消耗的能源，等等。 ②与燃油汽车相比，新能源汽车是否满足人们的日常使用需要？还有哪些局限性？还需要如何改进？例 如，纯电动汽车充电时间相对较长，温度对电池电量的影响较大，需要了解家中成员一般每天用车行驶的路程，所在地区的气候以及充电桩的分布情况，等等。推断当前纯电动汽车能否满足大部分需求，或能够满足哪些地域、场景的需求。 ③除了节能和环保，还有没有其他因素促进新能源汽车的发展？例如，我国的石油高度依赖进口。从能 源安全的角度看，使用新能源汽车的意义是什么？ ...... 4、展示交流 在设计方案时不仅要提供具体的优化建议，还要有充分、确凿的证据以及合理的推理作为支撑。形成具体 的方案后，需要与大家进行交流讨论，找出方案的不足和改进办法。交流的形式可以多种多样，既可以通过举办辩论会的方式进行，也可以通过制作展板、举办论坛的方式进行。 最后，归纳出一些具体的家庭能源使用的优化方法。请估算，如果你的家庭按照设计方案优化能源的使 用，每年会节约多少能源？如果全国所有家庭都采取类似的节能措施，会节约多少能源？ 【探究归纳】为节约能源设计方案需结合物理原理（如利用保温减少热传递、选择高效节能设备降低电能消耗），兼顾实际场景（家庭、校园、社区），从 “减少能源浪费” 和 “优化能源利用” 两方面入手，提出具体可操作的措施（如随手关灯、使用太阳能路灯），并考虑方案的可行性与环保性。 【典例1-1】2022年北京冬奥会所有场馆使用“绿电”。绿电的主要来源为太阳能、风力、地热能等。有关能源和能量下列说法正确的是（    ） A．太阳能、风能、核能是可再生能源 B．风能、地热能及核能均属于一次能源 C．核电站是利用核聚变产生的能量来发电的 D．因为能量守恒，所以我们不需要节约能源 【典例1-2】为节约能源，路灯采用了太阳能LED照明灯，太阳能清洁无污染，属于 （可再生/不可再生）能源，太阳能电池可以将 能转化为电能，再以化学能的方式存储在蓄电池里，但这些化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有 性。 【典例1-3】能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危机、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能： （1）请你为自己的家庭设计一种不需要消耗燃料的发电方式： ； （2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱）？请回答下列问题： A．这一设想依据的原理是： ； B．需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材： 、 ； C．怎么实现你的设计 ？ 跟踪训练1“人造太阳”是一种能提供清洁能源的可控核聚变的机器，并且使用的原料储量丰富，对人类发展意义重大。下列说法正确的是（　　） A．“人造太阳”提供的能源永远不可能转化为人们所使用的电能 B．该装置中利用的超导体可以用作电加热器 C．该装置所使用的原料储量丰富，几乎是取之不竭，所以人们无需节约能源 D．该装置利用了核聚变，核电站利用了核裂变 跟踪训练2小明家的电能表2月底的示数为，3月底的示数为，则他家3月用电 kW·h，可供40w白炽灯工作 h，小明家为了节约能源，安装了太阳能庭院灯，太阳能属于 （填“可再生，或“不可再生”）能源。 跟踪训练3在项目化学习实践活动中，小伟对日前许多学校都在使用的空气能采暖（如图所示）涉及的物理知识进行了调查研究。 (1)空气能采暖利用电能启动压缩机工作，压缩机将传热介质压缩成高温高压的气体，这些气体传递到贮水箱中的水中，水被加热后传到采暖末端供人们取暖，这是通过 的方式改变物体内能，此时水的内能 （填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)空气能采暖传热介质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下40℃，凝固点在零下100℃以下。该传热介质在常温下处于 （填“固体”“液体”或“气体”）状态。 (3)空气能采暖使用电作为驱动力。你认为空气能采暖的一个明显优点是 。 【能力培优练】 一、单选题 1．发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．煤、石油属于可再生能源 B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能 C．能量是守恒的，我们不需要节约能源 D．核电站是利用核聚变释放的能量进行发电 2．21世纪人类社会正面临“能源危机”。节约能源，从我做起，下列说法正确的是（　　） A．煤、石油、天然气属于可再生能源 B．电视机在特机状态下不消耗电能 C．太阳的惊人能量来自核聚变 D．核电站的废水可直接排入大海 3．人类社会的发展离不开能量。对于能量、能源的认识，以下说法不正确的是（　　） A．太阳能、地热能、石油都是可再生能源 B．物质世界运动形式的多样性，对应着能量的多样性 C．由于能量转化具有方向性，所以人类需要节约能源 D．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 4．我国科学技术发展迅猛，在信息、能源和材料等领域取得了辉煌的成绩，下列说法正确的是（　　） A．我国的吴龙一号货运航天飞机加速升空时机械能守恒 B．核电站主要利用核裂变释放能量，核能属于可再生能源 C．能量在转移和转化的过程中总量保持不变，我们不需要节约能源 D．国产高性能汽车芯片中的硅属于半导体材料 5．关于信息和能源，下列说法正确的是（　　） A．太阳能、石油、风能都属于可再生能源 B．目前的核电站发电利用的是可控核聚变 C．我国的“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航的 D．垃圾分类有利于保护环境和节约能源 6．晓理对课本提供的能量和能源信息进行了整理，下列说法正确的是（　　） A．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的 B．能量既不能创造也不会消失，因此不需要节约能源 C．核电站利用核聚变发电，发生的是可控的链式反应 D．太阳能、地热能、氢燃料、天然气都属于新能源 7．下列关于能源的说法，正确的是（　　） A．电能属于一次能源 B．化石能源都属于可再生能源 C．太阳内部发生氢核聚变释放出能量 D．因为能量是守恒的，所以我们无需节约能源 8．保护环境、节约能源是我们每个人的责任，下列做法或说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机一定会被造出来 B．让家中的电视机长时间处于待机状态 C．核电站使用过的核废料无放射性，不会污染环境 D．能量在转化过程中是守恒的，但转化具有方向性，所以我们要节约能源 9．关于能源，下列说法正确的是（　　） A．太阳能、风能、核能都是可再生能源 B．能量在转化和转移过程中总量保持不变，所以不必节约能源 C．目前的核电站是利用核聚变释放的能量来发电的 D．石油、煤炭、天然气属于一次能源，也属于不可再生能源 二、填空题 10．中国已成为世界节能和新能源利用的第一大国，光伏发电、风电都稳居世界首位。光伏发电是将光能直接转化为电能的一种技术，如图所示是我国利用太阳能发电的光伏发电站，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。大量研究表明，自然界中能的总量是不变的，由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源。 11． 当前，我国新能源汽车消费市场活力持续迸发。新能源汽车的主要部分是电动机，是把 转化为机械能的装置。电动机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 12．（1）汽油燃烧时将 能转化为内能。大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界中能量的总量是 的；但由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源； （2）某汽油机的转速是3000r/min，它1s对外做功 次；汽车发动机的散热器用水做冷却剂，是由于水的 较大的缘故。 13．水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有 ，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源： 。 14．随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是汽油燃烧获取 能并转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 三、综合题 15．2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏． （1）核电站是利用 能来发电的，其能量是原子核发生了核 （选填“裂变”或“聚变”）； （2）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用 的方法来改变内能的； （3）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106 t的煤炭．6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量为多少？（煤炭的热值为3×107J／kg）． （4）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起．下列说法中需要改正的是 ．（多选题） A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱 【链接中考】 1．（2025·吉林长春·模拟预测）目前我国的光伏发电装机容量已位居世界第一。下列关于利用太阳能的说法正确的是（　　） A．光伏发电是将电能转化为光能 B．光伏发电利用的太阳能是可再生能源 C．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 D．根据能量守恒定律，自然界的能量是守恒的，不需要节约能源 2．（2024·甘肃兰州·中考真题）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法中不正确的是（　　） A．园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B．园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高 C．园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D．因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源 3．（2025·江苏苏州·中考真题）关于能量的转化和转移，下列说法不正确的是（　　） A．金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能减小 B．核电站利用核裂变释放的能量来发电 C．汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能 D．能量的转移和转化具有方向性，需要节约能源 4．（2025·甘肃庆阳·一模）如图所示的白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，是我国仅次于三峡水电站的第二大水电站。下列说法不正确的是（    ） A．水力发电是将机械能转化为电能 B．水能属于可再生能源，电能属于二次能源 C．水电站中的发电机是利用电磁感应原理工作的 D．自然界的能量是守恒的，不需要节约能源 5．（2025·江苏盐城·二模）为节约能源，路灯采用了太阳能LED照明灯，太阳能清洁无污染，属于 （可再生/不可再生）能源，太阳能电池可以将 能转化为电能，再以化学能的方式存储在蓄电池里，但这些化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有 性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 跨学科实践：为节约能源设计方案 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 跨学科实践：为节约能源设计方案 1 【能力培优练】 8 【链接中考】 14 【重难题型讲解】 题型1 跨学科实践：为节约能源设计方案 1、项目提出：人们在生产生活中都会使用各种能源。你在生活中都遇到过哪些浪费能源、污染环境的问题？想为节能和环保作出贡献，可以先从优化自己家中能源的使用入手，制订出一个优化家庭能源使用的具体方案。 2、项目分析：制订优化自己家庭能源使用的具体方案，首先应该了解家庭使用能源的具体情况，然后有针对性地提出优化方案，分析它的有效性和可行性，并与他人交流讨论，对方案进行改进。 3、项目实施 （1）调查家中能源的使用情况 调查家中能源的用途、类型，估算这些能源的消耗量。表1是某同学以自己的家庭为例，列出的能源使用的主要情况。你可以参照此表，也可以根据自己的想法设计表格，统计自己家中能源的使用情况，并在表格中填写相应信息。 表1 某个家庭的能源使用情况 能源用途 采暖 做饭 生活热水 制冷 其他电器 交通 能源名称 天然气 电 汽油 能源类型 不可再生能源 约70%来自不可再生能源，约30%来自可再生能源 不可再生能源 消耗量（年） 200m3 1 000kW·h 500L 根据调查情况，可以了解家庭在一段时间内消耗能源的情况，估算每种用途的能源消耗量，确定哪些用途 的能源消耗比较多。例如，现在家庭中的采暖、制冷、生活热水、交通等，都可能是家庭消费能源的主要方面。 （2）取优化对象与确定改进方法 根据上面的调查结果，结合以下问题，思考如何选取优化对象，确定改进方法。 ①根据实际的调查结果，思考家中在哪些方面的能源使用可以优化，其中又有哪些是要优先改进的。 ②优化能源使用的方法不止一种。例如，可以在家中使用太阳能等新能源（图 22.3-1），也可以利用 技术手段来提高现有能源的使用效率，还可以从自身做起，通过优化家庭用车等行为来节约能源、减少浪 费......你想利用哪些方法？ ③在确定节能方法时，需要从哪些角度分析？例如，如果打算用新能源汽车取代家中的燃油汽车，那么 从是否节约能源的角度，应该收集哪些证据？怎么分析？从能否满足人们使用需要的角度，又应该收集哪些证据？怎样分析？ （3）制订与检验设计方案 方案一：为房屋加装保温层。有一组同学在调查各自家中能源的使用情况后，认为除了可以在夏季制冷时适当调高空调温度、冬季采暖时调低暖气温度来节约能源，还可以对房屋进行改造来节约能源。这组同学制订方案的过程如下所示。 ①明确思路。根据学过的知识可知，热量能自发地从高温物体传递到低温物体，因此我们要想保持房间 的温度不变，就要尽可能减少房间与外界的热传递。怎样才能做到这一点？有同学认为可以参考人们冬天穿羽绒服来保暖的方法，选择保温能力比较强的材料将房间“包裹”起来，以此减少房屋内部与外界的热量交换。 ②选取材料。日常生活中的许多材料都可以用来保温，材料的保温性能与哪些因素有关?当为房屋选择保温材料时，还需要从哪些方面考虑? 查阅资料得知，材料的保温性能通常与它的厚度热导率、干燥程度、与外界的接触面积，以及外界温度等有关。通常，材料厚度越大、热导率越小、与外界的接触面积越小，材料就越能减缓热量散失。表2列出了一些常见材料在室温和干燥环境下的热导率，也可以通过查找资料获得其他材料或不同条件下的热导率。 表2 一些常见材料的热导率 材料 热导率/［W·（m·°C）–1 材料 热导率/［W·（m·°C）–1 铝 236 硬泡沫塑料 0.041 ~ 0.048 普通玻璃 约0.8 聚苯乙烯 约0.04 锯木屑 约0.08 岩棉 约0.04 棉花 约0.05 空气 约0.03 在为房屋选择保温材料时，除了材料的热导率，还要从材料的环保性、价格、耐火性，以及是否容易安装 等方面进行评估（表3）。如果你还有其他想法，可以补充到表3中，然后从中选出一两种材料作进一步的比较分析。 表3 房屋保温的设计方案 安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注 易安装程度 ...... ③确定方案。在选定了保温材料后，先在小组内讨论设计方案。例如，在房间的哪些位置安装保温 材料？保温材料的规格、尺寸应满足什么要求？门窗应该怎样进行保温处理？......然后围绕这些问题制订 具体的设计方案（表4）。 表4 对不同材料的评估 安装位置 安装尺寸 所需材料 处理方式 备注 外墙1 外墙2 窗户1 窗户2 入户门 ...... ④制作模型与测试。在真正实施设计方案前，需要制作一个简易模型来模拟我们的家，通过测试来检验 方案是否有效，并提出优化建议。小组内进行讨论：如何在测试中简单有效地模拟我们的家？给“家”安装哪 些保温材料？怎样检验保温效果？ 为了方便起见，可以选择身边容易获取、安装，与实际保温材料热导率相近的材料，将它安装在“家”中 的相应部位。为了检验保温效果，可以将质量相等的冰块装在塑料袋中，分别放入没有保温材料和装有所选保温材料的“家”中，将“家”放置在相同的环境下，经过相同的时间后将冰块取出并进行比较，通过比较冰块质量的变化来评估设计的保温效果。 方案二：为家庭用车提供建议。另一组同学认为自己家中的燃油汽车消耗的能源较多，而且排放的尾 气还污染环境。为此，他们想要调查新能源汽车能否替代自己家中的燃油汽车，以减少能源消耗，并对环 境更加有益。 他们准备按照以下思路开展调查和论证，提出相应的建议，并形成报告。 ①目前都有哪些种类的新能源汽车？与传统燃油汽车相比，新能源汽车是否更加节能和环保？例如，从 某种新能源汽车中选出有代表性的分析对象，与燃油汽车对比分析能耗情况。在这个过程中，既要考虑两种汽车直接消耗的能源，也要考虑汽油、电力等在生产过程中的转化效率，以及两种汽车在生产中所消耗的能源，等等。 ②与燃油汽车相比，新能源汽车是否满足人们的日常使用需要？还有哪些局限性？还需要如何改进？例 如，纯电动汽车充电时间相对较长，温度对电池电量的影响较大，需要了解家中成员一般每天用车行驶的路程，所在地区的气候以及充电桩的分布情况，等等。推断当前纯电动汽车能否满足大部分需求，或能够满足哪些地域、场景的需求。 ③除了节能和环保，还有没有其他因素促进新能源汽车的发展？例如，我国的石油高度依赖进口。从能 源安全的角度看，使用新能源汽车的意义是什么？ ...... 4、展示交流 在设计方案时不仅要提供具体的优化建议，还要有充分、确凿的证据以及合理的推理作为支撑。形成具体 的方案后，需要与大家进行交流讨论，找出方案的不足和改进办法。交流的形式可以多种多样，既可以通过举办辩论会的方式进行，也可以通过制作展板、举办论坛的方式进行。 最后，归纳出一些具体的家庭能源使用的优化方法。请估算，如果你的家庭按照设计方案优化能源的使 用，每年会节约多少能源？如果全国所有家庭都采取类似的节能措施，会节约多少能源？ 【探究归纳】为节约能源设计方案需结合物理原理（如利用保温减少热传递、选择高效节能设备降低电能消耗），兼顾实际场景（家庭、校园、社区），从 “减少能源浪费” 和 “优化能源利用” 两方面入手，提出具体可操作的措施（如随手关灯、使用太阳能路灯），并考虑方案的可行性与环保性。 【典例1-1】2022年北京冬奥会所有场馆使用“绿电”。绿电的主要来源为太阳能、风力、地热能等。有关能源和能量下列说法正确的是（    ） A．太阳能、风能、核能是可再生能源 B．风能、地热能及核能均属于一次能源 C．核电站是利用核聚变产生的能量来发电的 D．因为能量守恒，所以我们不需要节约能源 【答案】B 【详解】A．太阳能、风能可以从自然界不断地得到，所以它们属于可再生能源；而核燃料是有限的，所以核能属于不可再生能源，故A错误； B．风能、地热能以及核能，都是可以直接从自然界获得的，属于一次能源，故B正确； C．核电站利用的是核裂变时产生的能量的原理来工作的，故C错误； D．能量虽然是守恒的，但能源并不是取之不尽用之不竭的，所以需要节约能源，故D错误。 故选B。 【典例1-2】为节约能源，路灯采用了太阳能LED照明灯，太阳能清洁无污染，属于 （可再生/不可再生）能源，太阳能电池可以将 能转化为电能，再以化学能的方式存储在蓄电池里，但这些化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有 性。 【答案】 可再生 太阳 方向 【详解】[1]太阳能可以在自然界中源源不断的获取，属于可再生资源。 [2]太阳能电池工作时，消耗了太阳能，产生了电能，所以将接收到的太阳能直接转化为电能。 [3]能量的转化和转移过程具有方向性，例如化学能不能自动转化为太阳能，说明能量转化具有方向性。 【典例1-3】能源技术的创新不断地推动人类社会的进步，但能源危机、环境污染和生态破坏又反过来制约人类社会的发展，作为一名现代社会的中学生，你会发现周围很多能量白白浪费了，利用学过的物理知识，将一些能量转化为电能： （1）请你为自己的家庭设计一种不需要消耗燃料的发电方式： ； （2）大海海面波浪起伏，你想过将波浪所具有的机械能转化为电能给灯塔供电吗（提示：地磁场磁性太弱）？请回答下列问题： A．这一设想依据的原理是： ； B．需要的器材：除导线、开关外，还需要两个关键器材： 、 ； C．怎么实现你的设计 ？ 【答案】 利用太阳能发电 电磁感应 磁体 线圈/导体 将磁极和线圈中的任一个固定在塔座上，另一个随波浪起伏，让线圈切割磁感线 【详解】（1）[1]新能源都是可再生能源和清洁能源，利用太阳能，风能，水能，海洋能等发电，不需要浪费燃料。 （2）[2]传统发电机的原理都是利用了电磁感应现象，即使闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，使电路中产生感应电流，最终将机械能转化为电能。 [3][4]从原理的角度分析，为了实现电磁感应现象，需要闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，而由于地磁场磁性太弱，所以必须还要有另外的磁体和线圈（或导体）才行。 [5]将磁极和线圈中的任一个固定在塔座上，另一个随波浪起伏，让线圈切割磁感线，这样在闭合电路中会产生感应电流，这一电流可提供给灯塔照明。 跟踪训练1“人造太阳”是一种能提供清洁能源的可控核聚变的机器，并且使用的原料储量丰富，对人类发展意义重大。下列说法正确的是（　　） A．“人造太阳”提供的能源永远不可能转化为人们所使用的电能 B．该装置中利用的超导体可以用作电加热器 C．该装置所使用的原料储量丰富，几乎是取之不竭，所以人们无需节约能源 D．该装置利用了核聚变，核电站利用了核裂变 【答案】D 【详解】A．“人造太阳”提供的能源能转化为人们所使用的电能，是一种能提供清洁能源，A错误； B．根据焦耳定律可知，电加热需要电阻，该装置中利用的超导体电阻为零，不能用于电加热器，故B错误； C．该装置所使用的原料虽然储量丰富，但最终也会用完，所以人们需节约能源，故C错误； D．该装置利用了核聚变，与太阳的原理相同，所以叫“人造太阳”，而核电站是利用核裂变，故D正确。 故选D。 跟踪训练2小明家的电能表2月底的示数为，3月底的示数为，则他家3月用电 kW·h，可供40w白炽灯工作 h，小明家为了节约能源，安装了太阳能庭院灯，太阳能属于 （填“可再生，或“不可再生”）能源。 【答案】 110 2750 可再生 【详解】[1]电能表是测量电路中用电器消耗电能多少的仪表；由电能表示数可知，他家3月用电 W=5934.3kW·h-5824.3k W·h=110kW·h [2]白炽灯正常工作的功率 P=40W=0.04kW 根据可知，可供40W的白炽灯正常工作时间 [3]太阳能可以源源不断地从自然界得到，属于可再生能源。 跟踪训练3在项目化学习实践活动中，小伟对日前许多学校都在使用的空气能采暖（如图所示）涉及的物理知识进行了调查研究。 (1)空气能采暖利用电能启动压缩机工作，压缩机将传热介质压缩成高温高压的气体，这些气体传递到贮水箱中的水中，水被加热后传到采暖末端供人们取暖，这是通过 的方式改变物体内能，此时水的内能 （填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)空气能采暖传热介质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下40℃，凝固点在零下100℃以下。该传热介质在常温下处于 （填“固体”“液体”或“气体”）状态。 (3)空气能采暖使用电作为驱动力。你认为空气能采暖的一个明显优点是 。 【答案】(1) 热传递 增加 (2)气体 (3)节能环保 【详解】（1）[1]高温高压的气体将热量传递给贮水箱中的水，这是通过热传递的方式改变物体内能，因为热传递是由于温度差引起的热能传递现象，这里高温的气体和低温的水存在温度差，从而发生热量传递。 [2]水吸收了热量，根据内能的定义，物体吸收热量，内能增加，所以此时水的内能增加。 （2）物质在低于沸点且高于凝固点的温度下处于液态，在低于凝固点的温度下处于固态，在高于沸点的温度下处于气态，已知该传热介质常压下沸点为零下40℃，凝固点在零下100℃以下，而常温一般指20℃左右，20℃高于其沸点零下40℃，物质在高于沸点的温度下处于气态，所以该传热介质在常温下处于气体状态。 （3）空气能采暖使用电作为驱动力，相比传统的采暖方式（如燃煤采暖等），其一个明显优点是节能环保，因为电在使用过程中相对清洁，不会像燃煤那样产生大量的二氧化碳、二氧化硫等污染物，对环境的污染较小。 【能力培优练】 一、单选题 1．发展是人类永恒的主题，能源与社会发展关系密切。关于能源与可持续发展，下列说法正确的是（　　） A．煤、石油属于可再生能源 B．太阳能电池可以将太阳能转化为电能 C．能量是守恒的，我们不需要节约能源 D．核电站是利用核聚变释放的能量进行发电 【答案】B 【详解】A．煤、石油不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误； B．太阳能电池工作时，消耗太阳能，产生电能，将太阳能转化为电能，故B正确； C．能量是守恒的，但是能量的转移或转化是有方向性的，所以节约能源势在必行，故C错误； D．核电站是利用核裂变时释放的能量进行发电的，而不是核聚变，故D错误。 故选B。 2．21世纪人类社会正面临“能源危机”。节约能源，从我做起，下列说法正确的是（　　） A．煤、石油、天然气属于可再生能源 B．电视机在特机状态下不消耗电能 C．太阳的惊人能量来自核聚变 D．核电站的废水可直接排入大海 【答案】C 【详解】A．煤、石油、天然气都属于不可再生能源，故A错误； B．电视机在待机状态下也会消耗电能，故B错误； C．太阳的惊人能量来自核聚变，故C正确； D．核电站的废水具有核辐射，直接排入大海会造成核污染，故D错误。 故选C。 3．人类社会的发展离不开能量。对于能量、能源的认识，以下说法不正确的是（　　） A．太阳能、地热能、石油都是可再生能源 B．物质世界运动形式的多样性，对应着能量的多样性 C．由于能量转化具有方向性，所以人类需要节约能源 D．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 【答案】A 【详解】A．可再生能源是指那些随着人类的大规模、长期使用，总量不会逐渐减少，可以不断再生的能量资源；不可再生能源是指那些随着人类大规模长期使用，总数量会逐渐减少而趋于枯竭的一次能源；所以，太阳能和地热能是可再生能源，石油是不可再生能源，故A错误，符合题意； B．一切物质都在运动，运动的形式各种各样，从宏观到微观，物质运动形态的多样性，决定了能量形式的多样性，故B正确，不符合题意； C．能量的转化和转移具有方向性，且现在可利用的能源有限，所以需要节约能源，故C正确，不符合题意； D．提高能量利用中的转化效率，即将消耗的能量中更多的部分转化为可利用的能量，是目前节约能源的主要思路和方向，故D正确，不符合题意。 故选A。 4．我国科学技术发展迅猛，在信息、能源和材料等领域取得了辉煌的成绩，下列说法正确的是（　　） A．我国的吴龙一号货运航天飞机加速升空时机械能守恒 B．核电站主要利用核裂变释放能量，核能属于可再生能源 C．能量在转移和转化的过程中总量保持不变，我们不需要节约能源 D．国产高性能汽车芯片中的硅属于半导体材料 【答案】D 【详解】A． 航天飞机加速升空时，动能增大，重力势能增大，机械能增加，因此机械能不守恒，故A错误； B． 核电站利用核裂变释放能量，但核燃料（如铀）不可再生，核能属于不可再生能源，故B错误； C． 能量总量虽守恒，但转化具有方向性，可用能源会减少，因此需要节约能源，故C错误； D． 硅是半导体材料，广泛用于芯片制造，故D正确。 故选D。 5．关于信息和能源，下列说法正确的是（　　） A．太阳能、石油、风能都属于可再生能源 B．目前的核电站发电利用的是可控核聚变 C．我国的“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航的 D．垃圾分类有利于保护环境和节约能源 【答案】D 【详解】A．石油是不可再生能源，太阳能、风能都属于可再生能源，故A错误； B．目前核电站都是通过核裂变反应来利用核能的，故B错误； C．超声波不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故“北斗”导航是利用电磁波进行定位和导航的，故C错误； D．垃圾分类后，有一部分垃圾可回收再利用，有一部分有害物质可得到妥善处理，有助于减少环境污染和节约能源，故D正确。 故选D。 6．晓理对课本提供的能量和能源信息进行了整理，下列说法正确的是（　　） A．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的 B．能量既不能创造也不会消失，因此不需要节约能源 C．核电站利用核聚变发电，发生的是可控的链式反应 D．太阳能、地热能、氢燃料、天然气都属于新能源 【答案】A 【详解】AB．能量在利用的过程中，其转化和转移是有方向性的，能量是守恒的，但是不是所有的物质都是能源，故A正确，B错误； C．核电站是利用核裂变的可控链式反应来发电的，故C错误； D．太阳能、地热能、氢燃料属于新能源，天然气不是新能源，故D错误。 故选A。 7．下列关于能源的说法，正确的是（　　） A．电能属于一次能源 B．化石能源都属于可再生能源 C．太阳内部发生氢核聚变释放出能量 D．因为能量是守恒的，所以我们无需节约能源 【答案】C 【详解】A．日常生活中的电能是由其他能源转化而来的，属于二次能源，故A错误； B．化石能源都是不可再生能源，故B错误； C．太阳内部进行着大规模的聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来，故C正确； D．能量是守恒的，但能量的转化具有方向性，且并不是所有的能量都可以被人类所利用，因此需要节约能源，故D错误。 故选C。 8．保护环境、节约能源是我们每个人的责任，下列做法或说法正确的是（　　） A．随着科技的发展，永动机一定会被造出来 B．让家中的电视机长时间处于待机状态 C．核电站使用过的核废料无放射性，不会污染环境 D．能量在转化过程中是守恒的，但转化具有方向性，所以我们要节约能源 【答案】D 【详解】A．第一类永动机不能制成，因为违反能量守恒定律，第二类永动机不能制成因为违反热力学第二定律，总之永动机是不能制成的，故A错误； B．电视机处于待机状态时仍有部分元件在工作，如指示灯，仍会消耗电能，故B错误； C．核电站是利用原子核裂变时释放的核能来发电的，核废料有放射性，会污染环境，故C错误； D．能量在转化过程中是守恒的，但转化具有方向性，如：消耗的内能不能收集起来再利用，所以我们要节约能源，故D正确。 故选D。 9．关于能源，下列说法正确的是（　　） A．太阳能、风能、核能都是可再生能源 B．能量在转化和转移过程中总量保持不变，所以不必节约能源 C．目前的核电站是利用核聚变释放的能量来发电的 D．石油、煤炭、天然气属于一次能源，也属于不可再生能源 【答案】D 【详解】A．太阳能、风能可以在自然界里源源不断得到，属于可再生能源；核能越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误； B．能量在转化和转移过程中，总量保持不变，但能量转化和转移具有方向性，故还需要节约能源，故B错误； C．目前的核电站是利用核裂变释放的核能工作的，故C错误； D．石油、煤炭、天然气可以直接从自然界获得，属于一次能源，但会越用越少，不能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故D正确。 故选D。 二、填空题 10．中国已成为世界节能和新能源利用的第一大国，光伏发电、风电都稳居世界首位。光伏发电是将光能直接转化为电能的一种技术，如图所示是我国利用太阳能发电的光伏发电站，太阳能属于 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。大量研究表明，自然界中能的总量是不变的，由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源。 【答案】 可再生 方向性 【详解】[1]太阳能取之不尽用之不竭，故是可再生能源。 [2]能量的转化或转移具有方向性的，比如汽车克服摩擦力做的功，机械能转化为内能，这部分内能只会以热量的形式散失，很难利用起来，故能量的转化具有方向性，而在热传递中，能量只能从高温物体传递给低温物体，故能量的转移具有方向性。 11． 当前，我国新能源汽车消费市场活力持续迸发。新能源汽车的主要部分是电动机，是把 转化为机械能的装置。电动机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 【答案】 电能 方向性 【详解】[1]电动机工作时，消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能。 [2]能量的转化和转移，都是有方向性的，因此电动机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量，都不能再自动地用来驱动汽车。 12．（1）汽油燃烧时将 能转化为内能。大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界中能量的总量是 的；但由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，所以我们仍然要注意节约能源； （2）某汽油机的转速是3000r/min，它1s对外做功 次；汽车发动机的散热器用水做冷却剂，是由于水的 较大的缘故。 【答案】 化学 不变 方向性 25 比热容 【详解】（1）[1]汽油燃烧时是将燃料的化学能转化内能，放出热量。 [2]自然界中能量是守恒的，能量在转化或转移过程中总量是不变的。 [3]能量在转移或转化时，具有方向性，譬如燃料燃烧，将化学能转化为内能，但内能不会自动转化为化学能，所以需要我们节约能源。 （2）[4]由题意知，汽油机的转速 飞轮转动2圈，完成四个冲程，对外做功一次，所以1s内，对外做功25次。 [5]由于水的比热容较大，与其它质量相同的物质相比，在吸收相同热量时，温度升高不明显，所以用水做冷却剂。 13．水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有 ，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源： 。 【答案】 方向性（不可逆性） 风能（水能、太阳能、潮汐能等，） 【详解】[1][2]水在高处时，由于位置较高，所以高处的水具有较大的重力势能，当水流向低处时，由于水的流速加快，所处的位置降低，所以水具有的动能增加，重力势能减小，因此“水往低处流”是将重力势能转化为动能；水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有方向性。比较常见的可再生能源有太阳能、水能、风能、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能、地热能等。 14．随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是汽油燃烧获取 能并转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。 【答案】 内 方向性 【详解】[1]汽油机是通过汽油燃烧，将化学能转化为内能，然后再将内能转化为机械能的装置，所以汽油燃烧获取内能。 [2]能量的转化和转移具有方向性，汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，这些能量的转化是有方向的，不能再自动地用来驱动汽车，所以这里是由于能量转化具有方向性。 三、综合题 15．2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏． （1）核电站是利用 能来发电的，其能量是原子核发生了核 （选填“裂变”或“聚变”）； （2）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用 的方法来改变内能的； （3）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106 t的煤炭．6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量为多少？（煤炭的热值为3×107J／kg）． （4）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起．下列说法中需要改正的是 ．（多选题） A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱 【答案】 核裂变 热传递 1.8×1017J D 【详解】试题分析：（1）核电站是利用核能来发电的，其能量是原子核发生了可控的核裂变； （2）消防员通过喷水的方法来有效降温，这是采用热传递的方法来改变物体的内能的； （3）6×106t的煤炭完全燃烧放出的热量：；（4）从保护环境、节约能源的角度来分析，“尽可能用太阳能热水器代替电热水器”，“养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯”，“用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站”等，都是很好的习惯和做法，值得提倡，唯独将废电池与生活垃圾装在一起丢入垃圾箱的做法不妥，因为电池含有汞等重金属，可污染土壤和水源，应单独存放与处理，故选项D符合题意． 考点：能源的开发和利用，热量的计算，热值 【链接中考】 1．（2025·吉林长春·模拟预测）目前我国的光伏发电装机容量已位居世界第一。下列关于利用太阳能的说法正确的是（　　） A．光伏发电是将电能转化为光能 B．光伏发电利用的太阳能是可再生能源 C．太阳能是太阳内部氢原子核发生裂变释放的能量 D．根据能量守恒定律，自然界的能量是守恒的，不需要节约能源 【答案】B 【详解】A．光伏发电过程中，消耗光能，得到电能，因此是将光能（太阳能）转化为电能，故A错误； B．能够源源不断从自然界中获取的能源是可再生能源，太阳能可以源源不断得获得，是未来的理想能源之一，是可再生能源，故B正确； C．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量，太阳内部每时每刻都在发生核聚变，故C错误； D．自然界的能量是守恒的，但是能量的转移和转化具有方向性，我们需要节约能源，故D错误。 故选B。 2．（2024·甘肃兰州·中考真题）2024年4月至10月，世界园艺博览会在成都举行。本届世园会的主题为“公园城市美好人居”，秉持“绿色低碳、节约持续、共享包容”的理念。下列说法中不正确的是（　　） A．园区内的输电线如果用超导材料制作，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗 B．园区内使用新能源转运车，是因为新能源汽车比燃油车的能量转化效率高 C．园区内使用节水装置，是因为地球上淡水资源有限，我们需要节约用水 D．因为自然界中的能量是守恒的，所以我们不需要节约能源 【答案】D 【详解】A．根据焦耳定律可知，电流通过导体时会放出热量，所以利用超导材料输电，可以降低由于输电线发热而引起的电能损耗，故A正确，不符合题意； B．燃油车在燃烧过程中会产生大量的能量损失，而新能源汽车则通过高效的能量转换和回收系统，将能源利用率提高到更高的水平，故B正确，不符合题意； C．地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，因此我们需要节约用水，故C正确，不符合题意； D．自然界中的能量虽然是守恒的，但是能量在转化过程中，一部分能量不能再次利用，所以我们仍然需要节约能源，故D错误，符合题意。 故选D。 3．（2025·江苏苏州·中考真题）关于能量的转化和转移，下列说法不正确的是（　　） A．金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能减小 B．核电站利用核裂变释放的能量来发电 C．汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能 D．能量的转移和转化具有方向性，需要节约能源 【答案】A 【详解】A．金属汤勺放在热汤中，金属汤勺吸收热量，内能增加，温度升高，故A错误，符合题意； B．核电站利用核能发电，目前核电站中进行的都是核裂变反应，故B正确，不符合题意； C．汽油机的做功冲程中高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．能量的转移与转化具有方向性，可利用的能源是有限的，所以要节约能源，故D正确，不符合题意。 故选A。 4．（2025·甘肃庆阳·一模）如图所示的白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程，是我国仅次于三峡水电站的第二大水电站。下列说法不正确的是（    ） A．水力发电是将机械能转化为电能 B．水能属于可再生能源，电能属于二次能源 C．水电站中的发电机是利用电磁感应原理工作的 D．自然界的能量是守恒的，不需要节约能源 【答案】D 【详解】A．水力发电时，消耗了水的机械能，转化为电能，将机械能转化为电能，故A正确，不符合题意； B．水能可从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源，电能不能从自然界中直接获取，属于二次能源，故B正确，不符合题意； C．我国白鹤滩水电站中的发电机组是将机械能转化为电能的装置，它是利用电磁感应原理发电的，故C正确，不符合题意； D．自然界的能量是守恒的，但是能量的转移和转化具有方向性，我们需要节约能源，故D错误，符合题意。 故选D。 5．（2025·江苏盐城·二模）为节约能源，路灯采用了太阳能LED照明灯，太阳能清洁无污染，属于 （可再生/不可再生）能源，太阳能电池可以将 能转化为电能，再以化学能的方式存储在蓄电池里，但这些化学能却无法自动转化为太阳能，该现象说明能量的转化具有 性。 【答案】 可再生 太阳 方向 【详解】[1]太阳能可以在自然界中源源不断的获取，属于可再生资源。 [2]太阳能电池工作时，消耗了太阳能，产生了电能，所以将接收到的太阳能直接转化为电能。 [3]能量的转化和转移过程具有方向性，例如化学能不能自动转化为太阳能，说明能量转化具有方向性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $