12.4 能源与可持续发展 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“能源与可持续发展”，核心知识点涵盖能量守恒定律、能量转移转化的方向性及能源分类与应用。通过“能量守恒为何仍需节能”的问题导入，衔接能量守恒定律与能量耗散，构建从理论到实际的学习支架。 资料以清晰学习目标为引领，知识整理与例题结合，例题融入海上风电等真实情境，助力学生形成能量观念。注重科学思维培养，通过辨析能量耗散等概念强化科学推理，同时渗透环境保护意识，落实科学态度与责任，提升学生综合素养与学习效率。

12.4 能源与可持续发展 [学习目标] 1.掌握能量守恒定律的内容，知道其重要意义。 2.了解什么是能量耗散和能源品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性(重点)。 3.认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识。 一、能量守恒定律 【知识整理】 1．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，能量的___________保持不变，这个规律叫做能量守恒定律。 2.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，是在各种自然现象中___________的一条规律。 3.能量守恒定律的表达式 （1）___________，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。 （2）___________，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。 4.应用步骤 （1）明确研究对象及研究过程； （2）明确该过程中，哪些形式的能量在变化； （3）确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少； （4）列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式（或初、末状态能量相等的守恒式）。 【例题】 2．下列对能量守恒定律的认识正确的是（　　） A．黄河的水能是取之不尽，用之不竭的 B．化石能源是凭空产生的 C．一块石头从嵩山上滚下后静止，说明能量会凭空消失 D．在自然界中，能量的总量保持不变 二、能量转移或转化的方向性 【导学】内能可以转化为电能，电能可以转化为光能、内能、机械能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么还要节约能源呢？ 【知识整理】 3．能量转移或转化的方向性 （1）能量转移或转化的方向性：一切与热现象有关的宏观自然过程都是___________的。 （2）能量耗散 a.能量耗散的概念：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。电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成___________和___________，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的___________，我们很难把这些散失的能量收集起来重新利用。 b.能量品质降低：能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，从便于利用的能源变成___________的能源。 c.能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有___________性。 【例题】 4．关于“能量耗散”的下列说法中，正确的是（　　） A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散 B．能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散 C．能量耗散表明，在能源的利用过程中，能量的数量不但减少，而且可利用的品质降低了 D．能量耗散表明，各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的 5．能源是人类社会活动的物质基础，节约能源应成为公民的行为习惯。下列说法中正确的是（　　） A．太阳能转化为电能过程中能量增加 B．能量耗散会降低能源利用的品质 C．能量耗散过程中能量在不断减少 D．能量总是守恒的，所以不需要节约能源 三、能源的分类与应用　能源与社会发展 【知识整理】 6．能源的分类与应用　能源与社会发展 (1)能源的分类 ①不可再生能源：像煤炭、石油和天然气这类无法在短时间内再生的________能源。 ②可再生能源：像水能、风能这类在自然界可以________的能源。 (2)能源的开发与应用 近年来，我国在能源开发方面取得了很大成就，如太阳能发电、水力发电、风能发电、________发电等。 (3)能源与社会发展 ①能源利用的三个时期：柴薪时期、________时期、________时期。 ②能源是人类社会活动的________________________________________________。 (4)煤炭和石油的燃烧对环境的危害 ①燃烧时增加了大气中________________的含量，加剧了温室效应。 ②因为煤炭和石油中常常含有硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“________”。 ③内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——________________。 (5)能源的开发与环境的关系 ①人类的生存与发展需要________，能源的开发与使用又会对环境______________。 ②一方面要大力提倡________，另一方面要发展________能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的________能源。 【例题】 7．下列能源属于可再生能源的是（　　） A．煤 B．石油 C．太阳能 D．天然气 8．“化风为电，御风而行”。2023年6月28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月19日成功并网发电（如图）。下列关于能源知识的说法错误的是（　　） A．风能属于可再生能源 B．风力发电实现了空气动能与电能的转化 C．各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功 D．“兆瓦”是能量单位 9．关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是（　　） A．能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程 B．电能的转换效率明显低于其他能源 C．在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，又大量节约能源 D．核能发电的优点是低成本、零污染 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1． 总量 普遍适用 E初=E末 ΔE增=ΔE减 2．D 【详解】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。所以ABC错误，D正确。 故选D。 3． 不可逆 光能 内能 内能 不便利用 方向性 4．A 【详解】A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用，这种现象叫做能量的耗散，A正确； B．能量是守恒的，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，B错误； C．能源的使用过程中能的总量保持守恒，能量耗散表明，在能源的利用过程中，虽然能量总量不会减少，但是可利用的品质降低了，C错误； D．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，能量的总量保持不变。D错误。 故选A。 5．B 【详解】A．太阳能转化为电能过程中会有能量损失，选项A错误； B．能量耗散会降低能源利用的品质，选项B正确； C．能量总是守恒的，能量耗散过程中总能量不会减少，选项C错误； D．能量总是守恒的，但是可利用的能源逐渐减小，所以需要节约能源，选项D错误。 故选B。 6．(1) 化石 再生 (2)核能 (3) 煤炭 石油 物质基础 (4) 二氧化碳 酸雨 光化学烟雾 (5) 能源 造成影响 节能 可再生 清洁 7．C 【详解】A．煤属于化石燃料，形成周期漫长，不可再生，故A错误； B．石油属于化石燃料，储量有限，不可再生，故B错误； C．太阳能来自太阳辐射，可自然再生，永续利用，故C正确； D．天然气属于化石燃料，不可再生，故D错误。 故选C。 8．D 【详解】A．风能属于可再生能源，故A正确； B．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故B正确； C．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故C正确； D．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故D错误。 本题选择错误选项，故选D。 9．C 【详解】A．能源应用过程并不单纯是将内能转化为机械能的过程，各种转化形式均可为人类服务，故A错误； B．目前人类主要利用电能的原因就是电能的转换效率明显高于其他能源，故B错误； C．在广大农村推广沼气对改善农村环境、节约能源意义重大，功在当代，利在千秋，故C正确； D．核能发电会产生放射性核废料，如果处理不当会造成重大的核污染事故，故D错误。 故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $