新教材人教版高中物理必修第三冊 12.4能源與可持續(xù)發(fā)展 教學課件

1、第十二章 電能 能量守恒定律12.4 能源與可持續(xù)發(fā)展1.掌握能量守恒定律的內(nèi)容和意義，知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然規(guī)律之一.2.了解什么是能源耗散和品質(zhì)降低，認識自然界中能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性.3.認識當前環(huán)境問題，認識到人類珍惜和保護能源和資源的必要性，增強環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的意識學習目標 我們知道，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成電能，電能可以轉(zhuǎn)化成光能、內(nèi)能或機械能既然能量是守恒的，不會憑空消失，為什么我們還要節(jié)約能源呢？新課導入 能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。 這個規(guī)律叫作能量守恒

2、定律（law of energy conservation）。一、能量守恒定律新課講解一、能量守恒定律 在電路中，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，負載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機械能.思考：把剛煮好的熱雞蛋放到冷水中，過一會，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后二者溫度相同。是否可以發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來溫度相同的雞蛋和水，過一會水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升？二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性雞蛋自然熟？1.一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的，即一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都有方向性。二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性(2)能量的轉(zhuǎn)化具有方向性:如機械能可以自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能自發(fā)地且不能

3、完全轉(zhuǎn)化為機械能。(1)能量的轉(zhuǎn)移具有方向性:如熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體。2.能量耗散 在能量轉(zhuǎn)化過程中，散失到環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫能量的耗散。二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性 能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。電池中的化學能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能3.為什么要節(jié)約能源 能量耗散表明，在能源的利用過程中,能量的總量守恒,但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是自然界的能量雖然守恒,但需要節(jié)約能源的根本原因。二、能

4、量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性三、能源的分類與應用1.能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源。2.不可再生能源： 煤炭、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源。化石能源無法在短時間內(nèi)再生，所以這類能源被叫作不可再生能源。三、能源的分類與應用3.可再生能源： 水能、風能、潮汐能等能源，歸根結(jié)底來源于太陽能。這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。4.我國能源發(fā)展概況(1)太陽能發(fā)電三、能源的分類與應用 至2018年底，我國水電總裝機容量約3.5億千瓦、年發(fā)電量約1.2萬億千瓦時，雙雙繼續(xù)穩(wěn)居世界第一。三峽水電站葛洲壩水電站4.我國能源發(fā)展概況(2)水力發(fā)電三、能源

5、的分類與應用連云港臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)風車田 新疆達坂城風車田 截至2020年上半年，我國風電占總發(fā)電量的比重達6.3%，但與歐洲仍有較大的差距，這意味著我國風電產(chǎn)業(yè)成長空間巨大。4.我國能源發(fā)展概況(3)風能發(fā)電三、能源的分類與應用大亞灣核電站防城港核電站秦山核電站 到2020年，中國核電機組數(shù)量將達到90余臺，從裝機容量上講，將超過法國，成為世界第二的核電大國，僅次于美國。4.我國能源發(fā)展概況(4)核能發(fā)電三、能源的分類與應用4.我國能源發(fā)展概況(4)核能發(fā)電三、能源的分類與應用 一些質(zhì)量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時，會釋放出驚人的能量。同樣質(zhì)量的化學燃料與核燃料相比，如果都進行了完全反應，核

6、燃料釋放出的能量要遠遠大于化學燃料釋放出的能量?？煽刂频牧炎兎磻尫懦龅哪芰浚梢院芎玫乇蝗藗兯?。核電站就是利用可控核裂變來發(fā)電的。我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代百萬千瓦級核電技術(shù)電站華龍一號，其安全指標和技術(shù)性能已達到國際最先進的三代水平。我國的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。 自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。1.能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)柴薪時期煤炭時期石油時期四、能源與社會發(fā)展2.煤炭和石油資源是有限的四、能源與社會發(fā)展3.環(huán)境問題(1)溫室效應：溫室效應是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的

7、，石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳。海水倒灌、耕地鹽堿化兩極冰雪融化，海平面上升四、能源與社會發(fā)展(2)酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。被酸雨破壞的森林工業(yè)排放的廢氣四、能源與社會發(fā)展(3)光化學煙霧:氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)光化學煙霧。汽車排放尾氣城市機動車尾氣污染四、能源與社會發(fā)展STSE 一輛行駛的小汽車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有370/0通過發(fā)動機散熱系統(tǒng)排出，370/0直接由排氣管排出，只有260/0變?yōu)榘l(fā)動機輸出的機械能。能源與社

8、會發(fā)展能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)；煤炭和石油資源是有限的；環(huán)境問題(1)溫室效應、(2)酸雨、(3)光化學煙霧；能量守恒與耗散能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.能源的分類可再生能源與不可再生能源一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的.能源環(huán)境課堂小結(jié)1.關(guān)于能源及能源利用，下列說法中正確的是 ( )A. 煤炭、石油和天然氣都是化石能源B. 太陽能電池能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為太陽能C. 由于能量是守恒的，因此沒有必要節(jié)約能源D. 水能和風能歸根結(jié)底來源于太陽能，它們是不可再生能源【正確答案】A

9、2.（多選）下列說法中正確的是( )A.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加B.因為能量守恒,所以不存在“能源危機” C.能量耗散表明自然界宏觀過程具有方向性D.能量耗散過程能量減少了【正確答案】AC【典例3】下列哪些現(xiàn)象屬于能量的耗散( )A.利用水流能發(fā)電產(chǎn)生電能B.電能在燈泡中變成光能C.電池的化學能變成電能D.火爐把屋子烤暖【正確答案】D4.關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造B在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源C自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性D能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然

10、能的總量并不減少，但能量品質(zhì)提升了【正確答案】C5.某城市人口密度大，汽車等交通工具向大氣中排放大量碳氫化合物、氮的氧化物等有害物質(zhì)，最有可能發(fā)生的是（）A酸雨 B臭氧層空洞C光化學煙霧 D溫室效應【正確答案】C6.如圖是架在屋頂?shù)奶柲軣崴?。已知單位時間內(nèi)太陽垂直射到地面附近單位面積的能量 E0 為 7103J/(m2 s)。一臺熱水器的聚熱面積為 2m2，若每天相當于太陽直射熱水器 4h，太陽能的 20% 可轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，那么這個熱水器一天內(nèi)最多能利用的太陽能為多少？7.某地區(qū)的風速為 14 m/s， 空氣的密度為1.3 kg/m3。若使風力發(fā)電機轉(zhuǎn)動的風通過的截面積為400 m2，且

11、風能的20%可轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電功率是多少？以時間 t 內(nèi)通過橫截面積為 400m2 的空氣柱為研究對象 原創(chuàng)【解析】在 t 時間內(nèi)通過橫截面積為 400m2 的風能全部使風力發(fā)電機轉(zhuǎn)動，根據(jù)能量守恒定律，有： 其中：mVvtS， 其動能有20%轉(zhuǎn)化為電能，故發(fā)電功率為：8. 三峽水力發(fā)電站是我國最大的水力發(fā)電站。三峽水庫蓄水后，平均水位落差約為 100 m，水的流量約為 1.35104 m3/s。船只通航需要約 3500 m3/s 的流量，其余流量可全部用來發(fā)電。水流沖擊水輪機發(fā)電時，水流減少的機械能有 20% 轉(zhuǎn)化為電能。(1) 按照以上數(shù)據(jù)估算，三峽發(fā)電站的發(fā)電功率最大是多少？(2) 根據(jù)你對家庭生活用電的調(diào)查來估算，如果三峽電站全部用于城市生活用電，它可以滿足多少個百萬人口城市的生