第2节 能源的利用方式 第3节 能量的转化与守恒 第4节 能源与环境-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（粤教版）

该高中物理课件聚焦能源利用方式、能量转化与守恒及能源与环境，通过化石能源储量、自发电电动车等情境导入，引导学生从生活现象切入，搭建从能源类型到能量转化再到环境影响的学习支架，衔接知识点逻辑。 其亮点在于结合情境探究与问题解决，如太阳能帽子能量转化分析、核电站原理讨论，培养科学探究与科学思维能力。通过表格梳理能源分类，助力构建能量观念，融入新能源环境影响讨论，渗透科学态度与责任。实例丰富，学生能深化理解，教师可高效开展教学。

第二节　能源的利用方式　第三节　能量的转化与守恒 第四节　能源与环境 　　　　 第五章　电能与能源的可持续发展 1．知道自然界中常见的能源及其利用方式。 2．理解能量守恒定律。 3．了解能量转(转移)的方向性。 4．知道能源危机和环境污染与每个人息息相关。 素养目标 知识点一　能源的利用方式 1 知识点二　能量的转化与守恒 2 知识点三　能源与环境 3 课时测评 5 随堂演练　对点落实 4 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 知识点一　能源的利用方式 返回 自主学习 情境导入　煤炭、石油和天然气的全球探明储量：煤炭约10万亿吨、石油约816亿吨、天然气约495亿吨。按照目前的消耗量，石油、天然气大约可再使用50年；煤炭大约可再使用240年。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、生物质能等。 教材梳理 (阅读教材P109－P112完成下列填空) 1．水能：水能是一种能源，是指水体的______、势能等能量资源。 2．风能：风能是因______流动而提供给人类的一种可利用的能量。 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。 4．核能：核能(或称原子能)是一种储存在________内部的能量，原子核发生核反应时，会释放巨大的能量。核裂变和核聚变是核反应的两种方式。 动能 空气 光热转换 原子核 课堂探究 师生互动　水能、风能、太阳能等能源可以转化为电能，并且在转化过程中对环境污染较小，但是产能往往不可控，配套升级储能是国家战略，你知道哪些储能方案？ 提示：抽水储能、电化学储能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容储能、氢储能等。 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情 况是 A．太阳能→电能→机械能 B．太阳能→机械能→电能 C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能 例1 √ 帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作，小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能，故A正确。 例2 如图所示，有关核电站发电过程中的能量转化情况，下列说法正确是 A．发电机是将电能转化为机械能 B．汽轮机是将内能转化为机械能 C．核电站是利用核聚变释放的核能 D．核电站是利用化学反应释放的核能 √ 发电机将机械能转化为电能，故A错误；汽轮机将内能转化为机械能，故B正确；核电站利用的是核裂变释放的核能，故C、D错误。 返回 知识点二　能量的转化与守恒 返回 自主学习 情境导入　近几年流行一种“自发电电动车”，基本原理是将一小型发电机紧靠车轮处，车轮转动时，带动发电机运转，发出的电又继续供给电动车，你认为仅靠这种方式，电动车能持续运动下去吗？ 提示：仅靠这种方式，不能使电动车持续运动下去。因为靠这种方式，只能将电动车的一部分能量收集起来，电动车运动时受到的阻力做负功，不断把电动车的机械能转化为内能，根据能量守恒定律，要想使电动车持续运动下去，必须不断地给电动车补充新的能量，如用脚蹬电动车或给电动车的电源充电。 教材梳理 (阅读教材P114－P116完成下列填空) 1．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______。 2．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；在转化和转移过程中其______不变。 3．能量转化(转移)的方向性 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。 转化 总量 方向性 课堂探究 师生互动　任务1.热量能自发从高温端传导到低温端，能自发从低温的一端传导给高温的一端吗？ 提示：不能，内能的转移具有方向性。 任务2.汽车刹车时动能转化为热能，汽车能自动收集热能转化为动能吗？ 提示：不能，内能的转化具有方向性。 关于能量的转化，下列说法中不正确的是 A．水力发电机把机械能转化为电能 B．燃气热水器把化学能转化为水的内能 C．洗衣机把电能转化为机械能 D．太阳能电池把太阳能转化为内能 例3 √ 水力发电机把机械能转化为电能，A正确；燃气热水器把化学能转化为水的内能，B正确；洗衣机把电能转化为机械能，C正确；太阳能电池把太阳能转化为电能，D错误。故选D。 针对练1.(多选)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，这说明了 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 √ √ 自然界的一切自发过程都有方向性，如热传递，热量总是由高温物体自发地传向低温物体。在外界帮助下，热量可以从低温物体传向高温物体，电冰箱就是借助压缩机做功把热量从低温物体传向高温物体的，故选BD。 针对练2.(2025·广东广州高二期末)图 1是叶片长度为L的风力发电机，图2 是该风力发电机的扫风面积示意图， 风叶旋转扫过的面积是截留风能的面 积，并与风向垂直。已知空气的密度 为ρ，风速为v，风动能转化为电能的效率为η，则该风力发电机的功率为 √ 返回 知识点三　能源与环境 返回 自主学习 情境导入　仔细观察下列两幅图片，回答下面问题。 (1)人类社会能离开能源吗？ 提示：人的衣食住行离不开能源，人类社会的存在和发展离不开能源。 (2)能源的使用会对环境带来破坏吗？都有哪些破坏？ 提示：会，如大气污染、温室效应、酸雨等。 教材梳理 (阅读教材P118－P122完成下列填空) 1．能源一般是指在一定条件下能够提供可利用能量的__________。它是经济发展的原动力、现代文明的__________。 (1)按能源的基本形态分类，有一次能源(包括________能源和__________能源)和二次能源； (2)按能源消耗后是否造成环境污染分类，有污染型能源和________能源； (3)按能源使用的类型分类，有______能源和新型能源或商品能源和非商品能源等。 物质资源 物质基础 可再生 不可再生 清洁型 常规 2．能源开发利用所造成的环境污染，是导致环境问题日益严重的主要 原因。 (1)对__________的影响：能源开发利用排出的有害气体可以改变原有空气的组成，并引起污染，造成全球气候变化。 (2)对__________的影响：主要有对动植物、微生物、土地、海洋、河流水分等天然物质要素的破坏，以及对地面、地下的各种建筑物和相关设施等人工物质要素的负面影响。 (3)对__________的影响：空气能见度低，引起酸雨进而腐蚀建筑、抑制植物生长、间接加剧温室效应等，导致环境质量下降。 大气环境 生态环境 居住环境 3．环境保护 当前，环境科技已成为人们促进可持续发展的重要手段之一，遥感技术、核技术、高梯度磁分离技术、活性炭技术、生物工程技术等新技术在环境保护中的广泛应用，为环境问题的解决提供了有效途径。 在生产和生活中，可以从多方面保护环境： (1)防治生产和生活的污染； (2)防止建设和开发的破坏； (3)保护自然环境。 课堂探究 师生互动　新能源通常被认为是减少环境污染和气候变化的解决方案之一，因为它们通常使用可再生资源，并且在发电和运行过程中产生较少的排放物。那么是不是新能源对环境一点污染也没有？如果有污染，有哪些影响？ 提示：不是。①制造过程的污染： 新能源设备，如太阳能电池板、风力涡轮机等的制造过程可能涉及能源和材料的消耗，这些过程可能会产生污染物和温室气体排放。 ②生态影响： 建设和运营新能源项目，如大型水电站或风力发电场，可能会影响当地生态系统，导致栖息地破坏、物种迁徙和生物多样性减少。 ③废弃物处理： 太阳能电池板、风力涡轮机等设备的废弃物处理可能会带来环境问题，因为它们含有毒物质和难以降解的材料。 (多选)下列说法正确的是 A．一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源 B．二次能源是指由一次能源进行加工转换而得到的能源产品 C．煤炭、石油、天然气等能源属于可再生能源 D．水能、风能、太阳能等能源属于可再生能源 例4 √ √ √ 一次能源是指自然界天然存在、不改变其形态就可直接利用的能源，A正确；二次能源是指由一次能源进行加工转换而得到的能源产品，B正确；煤炭、石油、天然气等能源均属于不可再生能源，故需要我们节约使用，C错误；水能、风能、太阳能等能源均属于可再生能源，D正确。 能源的分类及特点 能源分类方法 能源分类名称 特点 举例 按基本形态分 一次能源 可再生能源 自然形成、未经加工，可循环使用或不断补充 水能、风能、生物能、太阳能、地热能 不可再生能源 自然形成、未经加工，短期内无法转换获得 煤炭、石油、天然气 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 探究归纳 26 能源分类方法 能源分类名称 特点 举例 按消耗后是否造成环境污染分 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 探究归纳 27 能源分类方法 能源分类名称 特点 举例 按使用的类型分 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、沼气、风能、水能 探究归纳 28 针对练.2022年7月13日，我国用长征三号乙运载火箭成功将天链二号03星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。如图所示，卫星两翼的太阳能电池板把太阳能转化为电能供卫星使用。关于电源、能源与可持续发展，下列说法正确的是 A．干电池、蓄电池对外供电时，电能 转化为化学能 B．在能的转化和转移的过程中，能量 的总量减少 C．能量的转移或转化过程中，是具有方向性的 D．修建水电站利用水能发电更清洁、安全，有百利而无一害 √ 干电池、蓄电池对外供电时，电池内部发生化学变化，化学能转化为电能，故A错误；在能的转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，保持能量守恒，故B错误；能量的转移或转化过程中，总量是不变的，但是具有方向性，故C正确；修筑拦河坝建造水电站也会对沿河的水域环境造成影响，给河流通航造成影响等，因此不利影响也是存在的，故D错误。故选C。 返回 随堂演练　对点落实 返回 √ 1．(多选)下述做法能改善空气质量的是 A．以煤炭等燃料作为主要生活燃料 B．利用太阳能、风能和氢能等干净能源替代化石能源 C．鼓励私人购买和使用汽车代替公交车 D．限制或禁止燃放烟花爆竹 √ 以煤炭作为主要生活燃料会产生大量污染物，如CO、CO2、SO2等有害气体，污染大气，导致温室效应、酸雨等环境问题，故A错误；利用太阳能、风能和氢能等干净能源替代化石能源可以减少有害气体的排放，故B正确；汽车尾气中含有氮氧化物和硫氧化物，会严重污染大气，故C错误；燃放烟花爆竹会产生大量的颗粒物(如PM 2.5等)和多种有害气体(如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等)，D正确。 32 √ 2.(鲁科版P176T4改编)为了探究能量转化和守恒，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图所示。让该装置从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然能从B处自动滚了上去。下列关于该装置能量转化的判断正确的是 A．从A处滚到B处，主要是重力势能转化为动能 B．从A处滚到B处，主要是弹性势能转化为动能 C．从B处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能 D．从B处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能 铁罐从不太陡的斜面上A处滚下，到斜面上B处停下，A处与B处动能相同，重力势能减少，橡皮筋被卷紧了橡皮筋的弹性势能增加，即从A处滚到B处，主要是重力势能转化为弹性势能，A、B错误；从B处滚到最高处，重力势能增加，橡皮筋的弹性势能减少，即橡皮筋的弹性势能转化为重力势能，C错误，D正确。故选D。 √ 3.(2025·广东茂名高二)茂名市为了推动新农村建设，在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．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 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作用而处于静止状态，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，故要节约能源，故D错误。故选B。 √ 4．如图是水力发电站的原理图，由图可知，下列说法错误的是 A．水力发电不会造成污染 B．该装置将机械能转化为 电能 C．要加大发电的功率，可 采用只“增大水落差”的方法 D．该装置可以将水库中储存 的水的机械能全部转化为电能 水力发电将水的机械能转化为电能， 不会有污染，故A、B正确；如果只将 水落差增大，那么水流到水轮机处的 速度就增大，这一方法可加大发电的 功率，故C正确；由于水下落过程以 及发电机装置都有摩擦，故该装置不 可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误。该题选择错误选项，故选D。 课 时 测 评 返回 1．一艘帆船只在风力作用下航行，该帆船动能由 A．风能转化而来 B．核能转化而来 C．太阳能转化而来 D．化学能转化而来 √ 一艘帆船只在风力作用下航行，通过风力对帆船做功，将风能转化为帆船的动能，故A正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 2．小小的一颗子弹被抛出后，人可轻易将其接住。但是，子弹被高速射出，则可击穿玻璃，木块甚至石头等。子弹在枪管中时，火药的能量转化为子弹的 A．热能 B．重力势能 C．动能 D．弹性势能 由能量关系可知，子弹在枪管中时，火药的能量转化为子弹的动能。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 3．“风光互补路灯”系统在有阳光时通过太阳能电池板发电，有风时通过风力发电机发电，二者皆具备时则同时发电，并将电能输至蓄电池储存起来，供路灯照明使用。该系统 A．只可以实现风能转化为电能 B．只可以实现太阳能转化为电能 C．可以实现电能转化为风能 D．可以同时实现风能、太阳能转化为电能 由题意可知，“风光互补路灯”系统可以同时实现风能、太阳能转化为电能。故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 4.科技馆中有一个球体上移的装置，一个球体放在一个架子上，架子是倾斜的，球可以从架子的低处向高处滚动。简化装置如图所示，两条支撑杆是向上抬起的，但是杆间距离在不断增大，在球向高处滚动的过程中，不计一切阻力，下列说法正确的是 A．球的重心升高 B．杆的支持力逐渐增大 C．杆的支持力方向垂直于杆竖直向上 D．违背了能量守恒定律 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 该过程满足能量守恒定律，向高处滚的过程 中，实际上重心在降低，重力势能减小，动 能增大，故A、D错误；对小球受力分析可 知，杆的支持力垂直于杆指向小球球心，与 水平方向夹角为θ，满足2FNsin θ＝mg，滚动 过程中θ在减小，则支持力在逐渐增大，故B正确，C错误。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 5.(2025·重庆高一开学考试)2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，下列关于能量及其转化的说法正确的是 A．燃料燃烧时内能转化为机械能 B．火箭加速升空的过程中机械能不变 C．在一定条件下各种形式的能量都可 以相互转化 D．能量在转移和转化的过程中总会有 损耗，但能量的总量可以增加 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 火箭内燃料燃烧时，将燃料的化学能转化为内能， 故A错误；火箭加速升空的过程中，动能和重力势 能都增加，则机械能增加，B错误；在一定条件下 各种形式的能量都可以相互转化，C正确；能量在 转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量保 持不变，D错误。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 6．下列能源中，既属于新能源，又属于可再生能源的是 A．煤炭 B．石油 C．天然气 D．沼气 煤炭、石油、天然气是动植物的遗体经过漫长的地质年代形成的，不可再生，只有沼气既是可再生能源，又是新能源。故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 7．我国计划在2060年达到“碳中和”目标，到时生产、生活排放的碳总量与植被吸收的碳总量将达到平衡。为了实现这一目标，我国应减少使用的能源是 A．水能 B．石油能源 C．太阳能 D．风能 水能、风能、太阳能属于可再生能源，使用过程污染少，环保；而石油能源属于不可再生能源，使用过程中向空气中排碳，污染严重，所以我国应减少使用石油能源。故选B。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 8.如图是一种新型“风光互补”节能路灯。它“头顶”小风扇， “肩 扛”太阳能电池板， “腰挎”节能灯。下列说法正确的是 A．节能路灯利用的风能属于不可再生能源 B．小风扇利用风力发电，将电能转化为机 械能 C．太阳能电池板是将光能转化为电能 D．太阳能电池板只能白天工作，风力发电 机只能夜间工作 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 风能是可再生资源，故A错误；小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故B错误；太阳能电池板是将光能转化为电能，故C正确；风力发电机既可以在白天工作也可以在夜间工作，故D错误。故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 9．PM2.5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、风能等新资源 D．人类不断地开发和利用新的能源，所以能量可以被创造 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 煤炭、石油虽然是当今人类利用的主要能源，但不能短期内从自然界得到补充，是不可再生能源，不可能供人类永久使用，故A错误；能量被使用后转化为其他形式的能，能量并没有消失，故B错误；太阳能、风能等都是可再生资源且为清洁能源，应该多开发利用，故C正确；能量不会凭空产生，也不会凭空消失，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 √ 10.风能是一种清洁的可再生能源。如图所示，风力发电机 是一种将风能转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、 齿轮箱、发电机等、某两台风力发电机的风轮叶片长度之 比为2∶3，转化效率相等，若均保持风正面吹向叶片，在 相同风力环境下，这两台风力发电机的输出电功率之比为 A．3∶2　 B．2∶3 C．4∶9 D．8∶27 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 54 11.(多选)如图所示的太阳能电池板，每块电池板的面积为2 m2。晴天时，电池板每平方米每分钟接收到的太阳能为6×104 J，电池板的光电转化效率为25%。以下说法不正确的是 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，每块电池板的 产生的电能1.44×107 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小时 √ √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 12．(13分)人的身体在最佳状态下，只能把人体化学能的25%转化为有用的机械能。假如一位质量为60 kg的登山运动员恰好具有这样的转化效率，若他平均每小时登高500 m，那么，他在5 h内共消耗的化学能为多少？(g取10 m/s2) 答案：6×106 J 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 13．(14分)三峡水电站是我国最大的水力发电站，平均水位落差约100 m，水的流量约1.35×104 m3/s。船只通航需要约3 500 m3/s的流量，其余流量全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流减少的势能有20%转化为电能，重力加速度g＝10 m/s2，水的密度为1.0×103 kg/m3。 (1)按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多大？ 答案：2×106 kW　 三峡发电站的发电功率最大值为P1＝1.0×103×(1.35×104－3 500)×10 ×100×20% W＝2×106 kW。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 (2)某省每户月平均用电量最高为240 kW·h，三峡电站至少可以满足该省多少户家庭生活用电？ 返回 答案：6×106 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 谢 谢 观 看 ！ 第五章　 电能与能源的可持续发展 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 13 t时间内产生的风能为E＝mv2＝(ρvtπL2)v2＝πρtL2 v3，可得该风力发电机的功率为P＝＝πρL2 v3η，故选A。 设空气密度为ρ，风速为v，风轮叶片长度为r，则t 时间内流向风轮机的风能为Ek＝mv2，又m＝ρV＝ ρSvt＝ρπr2vt，联立可得Ek＝ρπr2v3t，设转化效率为 η，则风力发电机的输出电功率为P＝η＝η·ρπr2v3∝r2，可知这两台风力发电机的输出电功率之比为＝＝＝，故选C。 太阳能可以从自然界里源源不断的得到补充，属 于可再生能源，故A正确；电池板的光电转化效 率25%只是表示太阳能有25%能转化成电能，并 不是表示能量不守恒，故B错误；由题意可知晴天时太阳照射2 h，每块电池板的产生的电能E＝2×6×104×2×60×25% J＝3.6×106 J，故C错误；晴天时的一天，日照按8 h计算，一块电池板产生的电能为E′＝4E＝1.44×107 J，能让十盏60 W的白炽灯工作的时间t＝＝＝2.4×104 s≈6.7 h，故D错误。本题选不正确的，故选BCD。 设运动员克服重力做功的功率为P1，则P1＝(t1＝1 h) 则人体消耗化学能的功率为P2＝(η为转化效率) 运动员在5 h内共消耗的化学能为E＝P2t2＝t2＝×5 J＝6×106 J。 $