6．能源的開(kāi)發(fā)與利用

1、6能源的開(kāi)發(fā)與利用學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.了解各種不同形式的能，知道能量守恒定律確定的兩類重要事實(shí)(重點(diǎn))2知道能量守恒定律的內(nèi)容，會(huì)用能量守恒的觀點(diǎn)分析、解釋一些實(shí)際問(wèn)題(重點(diǎn)、難點(diǎn))3知道能源短缺和環(huán)境惡化問(wèn)題，增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí).能 量 守 恒 定 律1能量的轉(zhuǎn)化自然界存在著各種不同形式的能量機(jī)械能(動(dòng)能和勢(shì)能)、內(nèi)能、電能、化學(xué)能、核能等，各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化2能量守恒定律(1)定律內(nèi)容能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變(2)機(jī)械能守恒定律與能量守恒定律的關(guān)系

2、機(jī)械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在特種背景下一種特殊表現(xiàn)形式1當(dāng)一個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定有其他物體的能量增多()2做功越多，能量的轉(zhuǎn)化也越多()3物體做了多少功，就有多少能量消失(×)一個(gè)叫丹尼斯·李(Dennis Lee)的美國(guó)人在美國(guó)今日新聞周刊等全國(guó)性報(bào)刊上刊登大幅廣告，在全美各地表演，展示其號(hào)稱無(wú)需任何能源的發(fā)電機(jī)你認(rèn)為這種發(fā)電機(jī)能造出來(lái)嗎？并說(shuō)明原因Dennis Lee和他的永動(dòng)機(jī)圖4­6­1【提示】不能丹尼斯·李發(fā)明的發(fā)電機(jī)不消耗其他能量而源源不斷地產(chǎn)生電能，違背了能量守恒定律，因此這種發(fā)電機(jī)不能制造出來(lái)“神舟十號(hào)”飛船返回艙進(jìn)

3、入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到1 000攝氏度圖4­6­2探討1：進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高該過(guò)程動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化？機(jī)械能守恒嗎？【提示】該過(guò)程動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，克服空氣阻力做功，機(jī)械能不守恒探討2：返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大該過(guò)程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化嗎？【提示】該過(guò)程機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化根據(jù)能量守恒定律，機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變1功與能量的轉(zhuǎn)化不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功實(shí)現(xiàn)的做功的過(guò)程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過(guò)程，且做了多少功，就有多少能量發(fā)生

4、轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度2功與能的關(guān)系某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下：功能的變化表達(dá)式重力做功正功重力勢(shì)能減少WGEp1Ep2負(fù)功重力勢(shì)能增加彈力做功正功彈性勢(shì)能減少W彈Ep1Ep2負(fù)功彈性勢(shì)能增加合力做功正功動(dòng)能增加W合Ek2Ek1負(fù)功動(dòng)能減少除重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)外其他力做功正功機(jī)械能增加W外E2E1負(fù)功機(jī)械能減少1行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的光；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過(guò)程中穿過(guò)閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過(guò)程是()A物體克服阻力做功B物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式

5、的能量C物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量D物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量【解析】這四個(gè)現(xiàn)象中物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中都受到運(yùn)動(dòng)阻力，汽車主要受摩擦阻力，流星、降落傘受空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場(chǎng)阻力，因而物體都克服阻力做功，A對(duì)；四個(gè)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，總之是機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，D對(duì)故A、D選項(xiàng)正確【答案】AD2(多選)在體育比賽項(xiàng)目中，高臺(tái)跳水是我國(guó)運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?() 【

6、導(dǎo)學(xué)號(hào)：22852119】圖4­6­3A他的動(dòng)能減少了FhmghB他的重力勢(shì)能增加了mghC他的機(jī)械能減少了(Fmg)hD他的機(jī)械能減少了Fh【解析】由動(dòng)能定理，EkmghFh，動(dòng)能減少了Fhmgh，A選項(xiàng)正確；他的重力勢(shì)能減少了mgh，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；他的機(jī)械能減少了EFh，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確【答案】AD3如圖4­6­4所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點(diǎn)滑至B點(diǎn)，接著沿水平路面滑至C點(diǎn)停止人與雪橇的總質(zhì)量為70 kg.表中記錄了沿坡滑下過(guò)程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請(qǐng)根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問(wèn)題：圖4­6­4(1)人與雪橇從A到B的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量

7、是多少？(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小(g取10 m/s2)位置ABC速度(m/s)2.012.00時(shí)刻(s)0410【解析】(1)從A到B的過(guò)程中，人與雪橇損失的機(jī)械能為Emghmvmv損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能QE(70×10×20×70×22×70×122)J9 100 J.(2)人與雪橇在BC段做勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度am/s2 m/s2根據(jù)牛頓第二定律fma70×(2)N140 N.【答案】(1)9 100 J(2)140 N利用能量守恒定律解題的基本思路(1)分清有哪幾種形式的能(如機(jī)械能、內(nèi)能等)在變

8、化(2)分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式(3)列等式E減E增求解能 源 的 利 用 和 新 能 源 的 開(kāi) 發(fā)1能源的利用(1)能源：是指能夠提供某種形式能量的物質(zhì)資源(2)人類利用能源的歷史主要分為：柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期和石油時(shí)期(3)煤、石油和天然氣為化石燃料，這些能源不可再生，也不可重復(fù)使用，所以又稱為非再生能源，能源的大量使用也引起了環(huán)境問(wèn)題2新能源的開(kāi)發(fā)目前，正在開(kāi)發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、氫能、生物質(zhì)能及核聚變等1煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能源()2既然能量守恒，所以不必?fù)?dān)心會(huì)發(fā)生能源危機(jī)(×)近幾年流行一種“自發(fā)電電動(dòng)車”(如圖4­6

9、­5)，基本原理是將一小型發(fā)電機(jī)緊靠車輪處，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動(dòng)車，你認(rèn)為僅靠這種方式，電動(dòng)車能持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去嗎？圖4­6­5【提示】?jī)H靠這種方式，不能使電動(dòng)車持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去因?yàn)榭窟@種方式，只能將電動(dòng)車的一部分能量收集起來(lái)，但電動(dòng)車運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力做負(fù)功，不斷把電動(dòng)車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律，要想使電動(dòng)車持續(xù)運(yùn)動(dòng)下去，必須不斷地給電動(dòng)車補(bǔ)充新的能量，如用腳蹬電動(dòng)車或給電動(dòng)車的電源充電圖4­6­6探討1：既然能量是守恒的，為什么當(dāng)今社會(huì)會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)？【提示】能源利用的過(guò)程中，能量在總的數(shù)量上并沒(méi)有減少，但在

10、可以利用的品質(zhì)上降低了，所以會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)探討2：解決能源危機(jī)的途徑是什么？【提示】一是節(jié)約能源，二是開(kāi)發(fā)新能源1人類與能源的關(guān)系(1)有利方面：能源的利用給人類的生活帶來(lái)了極大的改善，人類社會(huì)每一次重大的經(jīng)濟(jì)飛躍和生產(chǎn)革命，都與新的能源和動(dòng)力機(jī)械的利用密切相關(guān)，能源消耗的多少已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志(2)不利方面：能源的大量使用會(huì)給環(huán)境帶來(lái)極大的破壞，如大氣污染、溫室效應(yīng)、酸雨等，對(duì)人類造成很大的危害2常規(guī)能源和新能源的轉(zhuǎn)化途徑4煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能作為能源的共同特點(diǎn)是()A都為可再生能源，取之不盡，用之不竭B都為不可再生能源，用一點(diǎn)，少一點(diǎn)C都為來(lái)自太陽(yáng)輻射的能量

11、D都為污染環(huán)境的能源【解析】煤、石油、天然氣是不可再生能源，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，生物質(zhì)能是可再生能源，對(duì)環(huán)境無(wú)污染或污染少，但它們都來(lái)自太陽(yáng)輻射因此，選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)均錯(cuò)誤【答案】C5關(guān)于能源的利用，下列說(shuō)法中不正確的是()A由于我國(guó)煤和石油的儲(chǔ)量無(wú)限，所以太陽(yáng)能和核能的開(kāi)發(fā)在我國(guó)根本沒(méi)有必要B能源的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程C現(xiàn)在人類社會(huì)使用的能源主要是煤、石油和天然氣D煤、石油和天然氣的化學(xué)能歸根到底來(lái)自太陽(yáng)能【解析】石油、煤等為非再生的能源，儲(chǔ)量有限，能源的利用中雖然總量不變，但品質(zhì)降低，可再利用能源越來(lái)越少，所以新能源的開(kāi)發(fā)和利用是當(dāng)今世界各國(guó)面臨的課題，A錯(cuò)，B、C、D對(duì)【答案】A6能源短缺和環(huán)境惡化指的是()煤炭和石油的開(kāi)采與技術(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)條件下，煤炭和石油的開(kāi)采是有限的，這叫能源短缺煤炭和石油資源是有限的，以今天的開(kāi)采和消耗速度，石油儲(chǔ)藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺煤炭和石油具有很大的氣味，在開(kāi)采、存放和使用過(guò)程中這些氣味會(huì)聚集在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣成分，使環(huán)境惡化ABC D【