5.2 能源的利用方式 5.3 能量的转化与守恒 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“能源的利用方式、能量转化与守恒及能源与环境关系”核心内容，通过“搓手发热”“广州抽水蓄能站”等生活实例与科技情境导入，引导学生从具体能源利用（水能、风能等）过渡到能量守恒定律及转化方向性，再延伸至能源分类与环境影响，构建“具体应用—规律提炼—社会关联”的学习支架。 其亮点在于以新课标核心素养为导向，通过“风力发电机功率计算”等典例培养科学思维中的模型建构与推理能力，“能源可持续发展”等拓展强化科学态度与责任，“易错解析”“对点演练”深化能量观念。学生通过互动探究提升综合能力，教师可借助分层练习与逻辑化结构提高教学效率。

第五章　电能与能源的可持续发展 第二节　能源的利用方式 第三节　能量的转化与守恒 学习目标 1.知道能源的利用方式.(科学态度与责任) 2.理解能量守恒定律.(科学态度与责任) 3.理解能源、环境与人类生存的关系.(科学态度与责任) 4.知道能源的开发和利用对环境造成的污染.(科学态度与责任) 基础落实·必备知识全过关 一、能源的利用方式 1.水能:是指水体的　　　　、势能和压力能等能量资源.主要用于　　　　　　.水能资源最显著的特点是可再生、　 .  2.风能:是因空气流动而提供给人类的一种可利用的能量.风力发电是利用 　　　　带动风车叶片旋转,把风的动能转变为风车叶片的　　　　.风能是一种清洁、安全、　　　　的绿色能源.  3.太阳能:对太阳能的利用主要有太阳能的　　　　　　、光电转换和光化学转换三种.利用太阳能发电,可省去费用庞大的输电设备.  4.核能:是一种储存在　　　　　　　　的能量,原子核发生核反应时,会释放巨大的能量.目前核能主要用于　　　　.  动能 水力发电 无污染 风力 机械能 可再生 光热转换 原子核内部 发电 二、能量的转化与守恒 1.各种各样的能量:自然界中存在着不同形式的能量,如机械能、　　　　、电能、电磁能、核能、化学能.  2.能量的转化和转移:能量的存在形式多种多样,而且不同形式的能量可以相互　　　　.  3.能量守恒:能量既不会凭空产生,也不会凭空　　　　　　,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　　　　　　　;在转化和转移过程中其　　　　　　　.这就是能量守恒定律.  4.能量转化(转移)的方向性:热传导过程是有方向性的,热量从高温物体向低温物体的热传导过程是能自发进行的,而其相反方向的过程是　　　自发进行的.在自然界的一切自发过程中,能量的转化(转移)都是有________　　　　　　的,但都不违反能量守恒定律.  内能 转化 消失　 别的物体 总量不变 不能 方向性 想一想 请你将两手手心对着压紧,用力来回快速搓动10~15 s(如图所示),你有什么感觉?想想看,在这一过程中能量发生了怎样的转化或转移? 提示 手心发热;身体中的化学能转化为机械能,再转化为内能. 三、能源与环境 1.能源的分类:按能源的基本形态分类,有一次能源和　　　　　　;根据能源消耗后是否造成环境污染,可分为　　　　　　和清洁型能源.  2.能源与环境:对　　　　　　　的影响、对生态环境的影响和对 　　　　　　　的影响.  3.环境污染的危害:环境污染不仅给　　　　　　造成直接的破坏和影响,而且对　　　　　　也造成间接的危害.  4.环境保护:防治　　　　　　　　的污染、防止建设和开发的破坏和保护自然环境.  二次能源 污染型能源 大气环境　 居住环境 生态系统　 人类社会 生产和生活 情境链接 如图所示,广州抽水蓄能站总装机容量2 400 MW,为世界上最大的抽水蓄能电站.在电力负荷低谷时消耗电能抽水至上水库,在电力负荷高峰时再放水至下水库发电.从能量的角度分析,该电站利用了什么原理? 提示 能量转化与守恒定律. 教材拓展 阅读教材第116页“能量转化(转移)的方向性”,想一想,既然能量转化过程中都是守恒的,为什么还要节约能源? 提示 不同能源使用的便利程度不一样,对不可再生能源更需要节约使用. 易错辨析 (1)天然气属于化石能源.(　　) (2)大量使用化石能源会加剧温室效应.(　　) (3)当一个物体所具有的能量增加时,一定有别的物体的能量在减少.(　　) (4)能源利用过程中能量总量不变,可利用的品质也不变.(　　) (5)煤、石油、天然气都是可再生能源.(　　) √ √ √ × 可利用的品质会降低. × 煤、石油、天然气都是不可再生能源. 重难探究·能力素养全提升 探究点一　对能量守恒定律的理解 导学探究 如图所示,可以用一台蒸汽机和一台发电机组建一个简易发电站,将这个简易发电站与小灯泡连接起来,就可以为小灯泡供电了. 模型发电站示意图 请简单分析该简易发电站工作时各种形式的能量是如何转化和转移的. 提示 蒸汽机将蒸汽的内能转化为机械能,再将机械能转化为电能使小灯泡发光. 知识归纳 1.能量守恒定律的适用范围 能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适用的一条规律. 宏观领域和微观领域均适用 2.能量守恒定律的推论 某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等. 某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等. 典例剖析 【例题1】 如图所示,某人家中安装了一台风力发电机.已知该发电机工作时叶片转动可形成半径为0.9 m的圆面,且能将此圆内20%的空气动能转化为电能,空气的密度为1.2 kg/m3.当环境风速大小为10 m/s、方向与叶片转动的圆面垂直时,此发电机的功率约为(　　) A.3 W B.30 W C.300 W D.3 000 W C 解析 设t时间内吹过此圆面的空气的质量为m,动能为Ek,有 教你析题 读取题干 获取信息 叶片转动可形成半径为0.9 m的圆面;方向与叶片转动的圆面垂直 可以建立一个圆柱形气体模型 能将此圆内20%的空气动能转化为电能 需要求出圆柱形空气的动能 教你破题 规律方法　利用能量守恒定律解题的两点注意 (1)能量既可以通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化,也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移. (2)能量在转化与转移的过程中,能量的总量保持不变.利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化,分析时避免出现遗漏. 对点演练 1.下列选项对能量守恒定律的认识正确的是(　　) A.黄河之水天上来,是取之不尽、用之不竭的 B.化石能源是凭空产生的,也会任意消失的 C.在自然界中,能量的总量保持不变 D.一块石头从高山上滚下后静止,说明能量会凭空消失 C 解析 由能量守恒定律可知,能量不会凭空消失,也不会凭空产生,能量只会从一个物体转移到另一个物体,整个自然界中的能量的总量保持不变,水资源也不是取之不尽、用之不竭的.故选C. 探究点二　能源及其开发和利用 导学探究 煤、石油和天然气等化石能源越用越少,所以我们需要开发新能源,你知道有哪些新能源吗? 提示 太阳能、风能、核能等. 知识归纳 1.能量耗散和品质降低 能量并没有消失,能源的可利用品质降低 (1)各种形式的能转化为内能流散到周围的环境中,分散在环境中的内能不管数量多么巨大,也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点,却不能驱动机器做功了. (2)从可被利用的价值来看,内能较之机械能、电能等,是一种低品质的能量.由此可知,能量耗散虽然不会导致能量的总量减少,却会导致能量品质的降低,是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式. (3)能量耗散和品质降低导致可利用能源减少,所以要节约能源. 2.能源的分类 分类方法 名称 特点 举例 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、蒸汽、酒精、电能 按使用 类型分 常规能源 已大规模正常使用 煤炭、石油、天然气 新型能源 正在开发,或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、风能 按可否 再生分 可再生能源 可循环使用 水能、风能、地热能 不可再生能源 短期内无法转换获得 煤炭、石油、天然气 按对环 境污染 情况分 清洁型能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能 污染型能源 会严重污染环境 煤炭、石油、天然气 典例剖析 【例题2】 很多乡村道路上安装了太阳能路灯.白天太阳能电池板对蓄电池充电,晚上蓄电池的电能供给路灯照明.下列说法正确的是(　　) A.太阳能不属于清洁能源 B.太阳能电池板不可以将太阳能100%转化为电能 C.连接路灯与灯杆的倾斜杆对路灯的作用力方向平行于倾斜杆向上 D.能量在转化或转移过程中,其总量保持不变,故节约能源没有必要 B 解析 太阳能属于清洁能源,故A错误;太阳能电池板不可以将太阳能100%转化为电能,故B正确;由于新能源路灯受重力和倾斜杆的作用力而处于静止状态,故倾斜杆对新能源路灯的作用力与其重力等大反向,方向竖直向上,故C错误;能量在转化或转移过程中,其总量保持不变,但是会有部分能量不能被回收利用,故节约能源还是有必要的,故D错误.故选B. 对点演练 2.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.能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D 解析 能量耗散是能量变成了无法收集利用的内能,能量不会减少,故A错误;能量守恒定律适用于整个自然界,任何能量变化都遵循能量守恒定律,故能量耗散遵循能量守恒定律,故B错误;能量既不能凭空产生,也不能凭空消失,故C错误;能量耗散是一个宏观过程,代表着能量向不可被收集利用的方向转化,反映出自然界中的宏观过程具有方向性,故D正确. 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 1.(能量守恒定律的理解) 下列对能量理解正确的是(　　) A.能量在被利用的过程中,可利用的效率不变 B.能量转化遵循能量守恒定律 C.能量可以凭空消失 D.自然界中的能量在不断减少 B 解析 能量在被利用的过程中,可利用的效率是不同的,A错误;由能量守恒定律可知,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种形式,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.因此能量转化遵循能量守恒定律,B正确;由能量守恒定律可知,自然界中的能量不会凭空消失,不会不断减少,C、D错误.故选B. 1 2 3 2.(能源的开发与利用)能源可划分为一次能源和二次能源.自然界以现成形式提供的能源称为一次能源;需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源.下列叙述正确的是(　　) A.水能是二次能源 B.电能是二次能源 C.天然气是二次能源 D.焦炉气是一次能源 B 解析 水能可从自然界中直接获取,是一次能源,A错误;电能需要由其他能源转化而成,是二次能源,B正确;天然气可以直接从自然界中获取,是一次能源,C错误;焦炉气是经过加工转化而成的,属于通过其他能源的能量间接制取,是二次能源,D错误.故选B. 1 2 3 3.(能源的开发与利用)节约用电不仅可以减少能源消耗,缓解能源紧张问题,还可以减少环境污染.下列做法属于节约用电的是(　　) A.让长期不用的家电处于待机状态 B.将热的食物直接放进冰箱 C.夏季将空调温度设置尽量调低 D.尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间 D 解析 让长期不用的家电处于待机状态,这种做法属于浪费电能,故A错误;将热的食物直接放进冰箱,这种做法属于浪费电能,故B错误;夏季将空调温度设置尽量调低,这种做法属于浪费电能,故C错误;尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间,这种做法属于节约用电,故D正确. Ek=mv2,m=ρV=ρπR2vt,P=,解得P=305.208 W≈300 W,故选C. $