第1节 能量的多种形式 第2节 能量的转化与守恒 第3节 珍惜大自然-【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教师用书（鲁科版）

本高中物理讲义聚焦能量的多种形式、转化与守恒及珍惜大自然，先系统梳理机械能、内能等能量形式及能源分类，再阐述能量守恒定律，最后结合自然过程方向性与熵的概念，构建从基础到应用的学习支架。 资料以核心素养为导向，通过“嫦娥五号”返回舱、能源结构统计等实例，结合判断正误、例题及针对练，培养学生能量观念、科学思维与环保责任。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第1节　能量的多种形式　第2节　能量的转化与守恒　 第3节　珍惜大自然 【核心素养目标】 物理观念 知道能量有多种形式，知道能量守恒定律，了解熵的概念及意义。 科学思维 能用能量守恒、能量转化方向性的观点解释相关自然现象。 科学态度与责任 认识环境污染的危害，能主动关心能源与可持续发展的问题，具有力所能及的节约能源、保护环境的自觉行为。 一、能量的多种形式 1．能量以各种各样的形式存在，如机械能、内能、电能、光能、化学能和核能等。 2．机械能包括动能、重力势能和弹性势能等。电能是指电以各种形式做功的能力。光能是光具有的能量。化学能是储存在食物或燃料等物质中的能量。核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。 3．可再生能源和不可再生能源 (1)能源可分为一次能源和二次能源。 (2)一次能源是指直接取自然界，未经加工转化的能源，如煤油、石油、天然气等。 (3)二次能源是指由一次能源加工转化而成的能源产品，如电、煤气、蒸汽及各种石油制品。 (4)一次能源又分为可再生能源(水能、风能及生物质能)和非再生能源(煤炭、石油、天然气、核能等)。 二、能量守恒定律 1．能量的转移与转化：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。 2．能量守恒定律：在一个孤立系统里，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，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其他物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 3．第一类永动机：不需要任何动力或燃料就能不停运动，甚至对外做功的机器。 三、珍惜大自然 1．自然过程的方向性与熵 (1)自然界宏观过程具有方向性，是不可能自动地逆向进行的。要使它们逆向进行，就必须由外界对它们施加作用。 学生用书第131页 (2)开尔文及克劳修斯等总结出重要的自然规律：自然发生的与热现象有关的一切宏观过程都是有方向性的不可逆过程。 2．熵是描述处于不同状态的物体，分子运动的无序程度不一样的物理量。熵越高，就意味着系统越无序；熵越低，就意味着系统越有序。 判断正误 (1)物体的温度越高，机械能一定越大。(　　) (2)煤和石油属于不可再生能源。(　　) (3)运转的发电机产生电能，它是一次能源。(　　) (4)能量是守恒的，既不会增加，也不会减少。 (　　) (5)熵值越大代表着越有序。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　 知识点一　能源的分类与开发利用 如图所示是我国能源结构的统计图。请总结出我国能源结构或能源现状的规律，并提出解决这种现状的合理化建议。 提示：我国的能源结构主要以煤为主；我国的能源消耗中，不可再生能源占据的比例过大，结构不合理；我国能源消耗中可再生能源的比例过小。建议：节能降耗；开发新能源；开发可再生能源(如太阳能、风能等)。 1．能源的分类 (1)从人类使用能源的先后分为常规能源和新能源。 ①常规能源：煤、石油、天然气等。 ②新能源：风能、水能、太阳能、沼气、地热能、核能等。 (2)从能源的来源分为不可再生能源和可再生能源。 ①不可再生能源：用完后不可能在短期内从自然界得到补充的能源，如煤、石油、天然气等。 ②可再生能源：取之不尽、用之不竭的能源，如风能、太阳能、水能等。 (3)从对环境的污染情况分为清洁能源和非清洁能源。 ①清洁能源：不污染环境的能源，如太阳能、风能、水能、沼气等。 ②非清洁能源：对人类环境造成污染的能源，如石油、煤等。 2．能源的开发 (1)能源危机：目前世界上主要消耗煤、石油、天然气等能源，按其在地球上已探明的储量和目前的开采速度，这些能源几十年以后将不复存在，能源短缺将极为严重。 (2)节约能源：能源的开发是有条件的，也是有代价的。虽然自然界的能量守恒，但还是要节约能源。 (3)能源的发展趋势：改变能源结构，提高能源利用效率，开发和推广清洁能源，减少环境污染，是当前能源的发展趋势。 学生用书第132页 (多选)关于能源，下列说法正确的是(　　 ) A．电能是二次能源 B．新能源是刚开采出来的能源 C．太阳能是清洁能源 D．石油是常规能源 答案：ACD 解析：电能不能从自然界直接获取，所以电能属于二次能源，故A正确；新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，故B错误；太阳能在能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的清洁能源，故C正确；石油是已经被人类利用多年且广泛使用的能源，故是常规能源，故D正确。 针对练．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是(　　 ) A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭 B．都为不可再生能源，用一点，少一点 C．都为来自太阳辐射的能量 D．都为污染环境的能源 答案：C 解析：煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射。因此，选项C正确，其他选项均错误。 知识点二　能量的转化与能量守恒 “嫦娥五号”返回舱进入地球大气层以后，由于它的高速下落，而与空气发生剧烈摩擦，返回舱的表面温度达到1 000摄氏度。 (1)进入大气层很长一段时间，返回舱加速下落，返回舱表面温度逐渐升高。该过程动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？ (2)返回舱表面温度越高，内能越大。该过程中什么能向什么能转化？机械能和内能的总量变化呢？ 提示：(1)势能减少　动能增加　机械能不守恒　(2)机械能转化为内能　机械能和内能的总量不变 能量的转移与转化：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。 下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是(　　 ) 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——永动机是不可能制成的 D．石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 答案：ABC 解析：根据能量守恒定律得知，某种形式的能减少，其他形式的能一定增大；某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加，A、B正确；不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，违反了能量的转化和守恒定律，不可能制成，C正确；石子在运动和碰撞中机械能转化为了石子本身及周围物体的内能，能量并没有消失，故D错误。 学生用书第133页 针对练．电动机通电后电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是(　　 ) A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C．电能全部转化为内能，内能守恒 D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒 答案：B 解析：因为电动机的外壳变得烫手，说明有一部分电能转化成了内能，故A错误；电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒，故B正确；在转化过程中电能转化为机械能及内能，内能不守恒，故C错误；因为电能转化为机械能和内能，机械能增加了，故D错误。 知识点三　能量转化和转移方向性的理解 如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？为什么？ 提示：汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。 1．能量转化和转移 自然界中存在着各种不同形式的能量，并且各种形式的能量是可以相互转化的，并且在转化或转移过程中总量不变，但在大多数自发情况下，各种形式的能量最终都转化为内能。 2．能量转化和转移的方向性 (1)机械能可以自动地全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。 (2)内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，但不能自动地从低温物体向高温物体转移。 (3)随着能量的转化，能量的利用价值降低，散失到周围环境中的内能不可能再重新收集起来加以利用，这种现象叫作能量耗散。 (多选)下列说法中正确的是(　　 ) A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性 B．一切不违背能量守恒定律的物理过程都是可能实现的 C．由自然过程的方向性可以判断物理过程能否自动进行 D．一切物理过程都不可能自动地进行 思路点拨：(1)能量转移和转化是有方向性的。 (2)不违背能量守恒定律的物理过程，违背方向性也不能实现。 答案：AC 解析：能量转移和转化的过程都是具有方向性的，A正确；有些物理过程不违背能量守恒定律，但是不能实现，B错误；在热传递的过程中，能量可以自动地从高温物体传到低温物体，但其逆过程不可能自动地进行，C正确，D错误。 针对练．下列说法正确的是(　　 ) A．汽车在平直公路上匀速行驶，能量守恒不用耗油 B．内能不能转化为动能 C．电动机工作时把电能全部转化为机械能 D．自然界中能的转化和转移是有方向性的 答案：D 解析：汽车运动中动能不变，机械能不变，但是克服阻力做功消耗能量，所以要不断耗油，A错误；内能可以转化成动能，只是不能全部转化为动能，B错误；电动机工作时一部分能量转化为内能，故电能不能全部转化为机械能，C错误；能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程具有方向性，D正确。 学生用书第134页 1．下列能源中，属于二次能源的是(　　 ) A．煤 B．汽油 C．太阳能 D．石油 答案：B 解析：所谓一次能源是指直接取自自然界，没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风能、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电能、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等，故A、C、D错误，B正确。 2．(多选)下列关于熵的说法中正确的是(　　 ) A．熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高 B．熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高 C．熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序 D．熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序 答案：AD 解析：根据熵的意义可知，熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高。熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序，选项A、D正确。 3．(多选)从光滑斜面上滚下的物体，最后停止在粗糙的水平面上，则(　　 ) A．在斜面上滚动时，只有动能和势能的相互转化 B．在斜面上滚动时，有部分势能转化为内能 C．在水平面上滚动时，总能量正在消失 D．在水平面上滚动时，机械能转化为内能，总能量守恒 答案：AD 解析：在光滑斜面上滚动时，只有重力做功，只发生动能和势能的相互转化；在水平面上滚动时，有摩擦力做功，机械能转化为内能，总能量是守恒的。 4．(多选)如图所示为电冰箱的工作原理示意图。压缩机工作时，强迫制冷剂在冰箱内外的管道中不断循环。在蒸发器中制冷剂汽化，吸收箱体内的热量，经过冷凝器时制冷剂液化，放出热量到箱体外。下列说法正确的是(　　 ) A．热量可以自发地从冰箱内传到冰箱外 B．电冰箱的制冷系统能够不断地把冰箱内的热量传到外界，是因为其消耗了电能 C．电冰箱的工作原理不违背能量守恒定律 D．电冰箱的工作原理违背了能量守恒定律 答案：BC 解析：能量守恒适用于所有的热学过程，选项C正确，D错误；热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，要想使热量从低温物体传递到高温物体必须借助于其他系统做功，选项A错误，B正确。 5．“能源危机”是当今世界各国共同面临的问题。对此，以下措施可行的是(　　 ) A．人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品 B．关闭现有的火力发电站 C．各地都要兴建水力和风力发电站 D．停止使用石油资源，而以核能和太阳能取代 答案：A 解析：受地域环境的限制，风力、水力发电站不能在各地兴建，因而不能关闭火力发电站，故B、C错误；受技术限制，核能和太阳能尚未大规模被利用，所以也不能停止使用石油资源，故D错误；人人都要自觉做到节约用水、节约用电，不浪费和人为毁坏物品，A正确。 学科网（北京）股份有限公司 $