6.1 能量的多种形式 6.2 能量的转化与守恒 6.3 珍惜大自然 课件-2025-2026学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

该高中物理课件围绕能源的分类、能量转化与守恒及自然过程的方向性展开，通过自然界现象情境导入，以能量形式认知为支架，衔接能源分类、转化规律及熵概念的学习脉络，包含太阳能光热发电站等实景图与原理示意图。 其亮点在于结合自然实例（如太阳能光热发电）和问题探究（如永动机分析），通过科学推理与论证强化能量观念，课堂小结结构化梳理知识，培养科学态度与责任，助力学生深化理解，教师高效组织教学。

第六章能源与可持续发展 第1、2、3节 能源的多种形式 能量的转化与守恒 珍惜大自然 High school physics 知道能量的转化具有方向性，了解熵的概念 了解不同形式的能源可分为一次能源和二 次能源、可再生能源和不可再生能源 02 01 重点 知道不同形式的能量可以相互转化，在转化过程中能量总量保持不变 03 自然界中，波涛汹涌的大海、奔腾不息的江河、威力巨大的龙卷风、惊天动地的电闪雷鸣、普照大地的太阳……都蕴藏着巨大的能量。 能量到底有哪些形式？它们来 自哪里？本节我们将认识多种 形式的能量。 情境导入 能量的分类与应用 01 1.能量以各种各样的形式存在：机械能、内能、电能、光能、化学能和核能等。 多种形式的能量 2.机械能包括动能、重力势能和 弹性势能等。 多种形式的能量 电能是指电以各种形式做功的能力。 化学能→电能→光能、内能、机械能 甘肃敦煌太阳能光热发电站 太阳能塔式光热发电原理示意图 太阳能 热能 电能 2.光能是光具有的能量。 多种形式的能量 2.化学能是储存在食物或燃料等物质中的能量。 多种形式的能量 2.核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。 多种形式的能量 核裂变 核聚变 释放核能的两种方式 聚变 裂变 能源 可再生能源和不可能再生能源 一次能源 二次能源 可再生能源 不可再生能源 直接取自自然界、未经加工转化的能源 煤、石油、天然气 由一次能源加工转化而成的能源产品 电、煤气、蒸汽及各种石油制品 可再生能源： 水能、风能及生物能等 不可再生能源： 煤炭、石油和天然气等 1.自然界存在多种能为人类提供生活、生产所需能量的能源，在下列几组能源中，属于可再生能源的一组是 A.水能、石油、太阳能 B.风能、煤炭、天然气 C.煤炭、石油、天然气 D.风能、水能、太阳能 √ 煤炭、石油、天然气属于不可再生能源，风能、水能、太阳能属于可再生能源，故选D。 例题 02 能量的转化与守恒 荡来荡去的秋千，如果不能持续得到外界能量的补充，空气阻力及秋千受到的摩擦力就会使秋千摆动的幅度逐渐减小，直至停下。在这个过程中，秋千原有机械能一直在损失。损失的机械能消失了吗？ 没有 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 要点归纳 1.内容：在一个孤立系统，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其总量不变。 能量守恒定律 要点归纳 2.能量守恒定律的表达式 ①E初=E末，初状态各种形式能量的 总和等于末状态各种能量的总和。 ②ΔE增=ΔE减 从转化的角度看: 某种形式的能量减少，一定存在其他 形式的能量增加，且减少量和增加量 一定相等。 能量守恒定律 2.能量守恒定律的表达式 ②ΔE增=ΔE减 从转移的角度看：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。 3.物理意义 能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。能量守恒定律的发现和应用，为不同学科的联系架起了桥梁。 能量守恒定律 不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？ 磁力永动机 滚珠永动机 软臂永动机 螺旋永动机 水塔式永动机 不需要任何动力或燃料就能不停运动的机器。 第一类永动机 2.下列对能量转化和守恒定律的认识错误的是 A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加 B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 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 √ 例题 根据能量守恒定律知，某种形式的能量减少，其他形式的能量一定增加；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。 3.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，电动车在运动过程中的摩擦力大小不变，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 √ 由题图可知，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。 03 自然过程的方向性 光能 风能 化学能 机械能 …… 内能 能量守恒定律指出，能量不能被创造或消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式。那么，这种能量之间的转移或转化是否可以循环往复呢？既然能量守恒我们为什么还要节约能源呢？ 不可以。节约能源的原因是能量转化具有方向性。 1.自然界的宏观过程具有方向性，是不可能自动地逆向进行。要使它们逆向进行，就必须由外界对它们施加作用。 光能 风能 化学能 机械能 …… 内能 2.开尔文及克劳修斯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 过程都是由方向性的不可逆过程。 要点归纳 物体内部大量分子时刻都在做无规则的运动，这些微观粒子运动的剧烈程度和分布情况是像表演方阵那样整齐有序，还是像闹市人群那样杂乱无序？ 3.处于不同状态的物体，分子运动的无序程度也不一样，为了描述这种差异，物理学中引入了熵（entropy）这个物理量。熵越高，就意味着系统越无序；熵越低，就意味着系统越有序。 将一滴红墨水滴到一杯清水中,红墨水分子迅速扩散,直至均匀,无序程度增加了,我们就说熵增加。 要点归纳 4.(多选)下列说法正确的是 A.电冰箱的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递 B.空调机在制冷过程中，从室内吸收的热量少于向室外放出的热量 C.熵越高，意味着系统越有序，熵越低，意味着系统越无序 D.对能源的过度消耗将使自然界的能量不断减少，形成“能源危机” √ √ 例题 热量可以从低温物体向高温物体传递，但是是由其他变化引起的，如电冰箱要消耗电能，A正确； 由于电能转化为内能，故从室内吸收的热量少于向室外放出的热量，B正确； 熵越高，意味着系统越无序，熵越低，意味着系统越有序，C错误； 对能源的过度消耗使自然界的“能源”不断减少，形成“能源危机”，并不是“能量”不断减少，D错误。 能量多种形式、能量的转化与守恒珍惜大自然 能量的分类与应用 能量的转化与守恒 能量的转移和转化 能量以各种形式存在 一次能源：煤、石油、天然燃气 多种形式的能量 能源 表达式①E初=E末；②ΔE增=ΔE减 机械能、电能、内能、光能、化学能和核能 二次能源：电、煤气、蒸汽及各种石油制品 能量守恒定律 第一类永动机 能量在转化和转移过程中总量不变 自然过程的方向性 自然界的宏观过程具有方向性,是不可能自动地逆向进行 开尔文及克劳修斯总结出重要的自然规律 熵是描述处于不同状态的物体，分子运动状态无序程度不同的物理量 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! $进入对方的现象叫做扩散，此之间也会发生扩散现象。有两个烧杯，左边杯子里装的是冷水，给右边的烧杯加上热水。再给他滴上一滴红墨水。两个杯子里都发生了扩散现象，右边热水杯里的红墨水虽然是后滴进去的，但是扩散的更为迅速，温度越高扩散越快。 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。是否可能发生这样的现象，原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发的降低，而鸡蛋的温度上升，这一现象并不违反能量守恒定律。但是这样的过程为什么不存在呢？科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。例如，假设达到相同温度的鸡蛋和水能自发的变成原来的温度的热、鸡蛋和冷水，那么原来的过程就是可逆的。但事实上这个现象是不可逆的。虽然能量是守恒的，但是在自然界中，能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能。例如燃料燃烧时，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。又如，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，这种现象叫做能量的耗散。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。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。能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的。