2022-2023年粵教版(2019)新教材高中物理必修3 第5章電能與能源的可持續(xù)發(fā)展第2~4節(jié)能源的利用方式能量的轉化與守恒能源與環(huán)境課件

第二節(jié)能源的利用方式第三節(jié)能量的轉化與守恒第四節(jié)能源與環(huán)境第五章【必備知識】一、能源的利用方式1.水能:是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源.主要用于水力發(fā)電.水能資源最顯著的特點是可再生、無污染.2.風能:是因空氣流動而提供給人類的一種可利用的能量.風力發(fā)電是利用風力帶動風車葉片旋轉,把風的動能轉變?yōu)轱L車葉片的機械能.風能是一種清潔、安全、可再生的綠色能源.3.太陽能:對太陽能的利用主要有太陽能的光熱轉換、光電轉換和光化學轉換三種.利用太陽能發(fā)電,可省去費用龐大的輸電設備.4.核能:是一種儲存在原子核內部的能量,原子核發(fā)生核反應時,會釋放巨大的能量.目前核能主要用于發(fā)電.二、能量的轉化與守恒1.各種各樣的能量:自然界中存在不同形式的能量,如機械能、內能、電能、電磁能、核能、化學能.2.能量的轉化和轉移:能量的存在形式多種多樣,而且不同形式的能量可以相互轉化.3.能量守恒:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到別的物體;在轉化和轉移過程中其總量不變.這就是能量守恒定律.4.能量轉化(轉移)的方向性:熱傳導過程是有方向性的,熱量從高溫物體向低溫物體的熱傳導過程是能自發(fā)進行的,而其相反方向的過程是不能自發(fā)進行的.在自然界的一切自發(fā)過程中,能量的轉化(轉移)都是有方向性的,但都不違反能量守恒定律.想一想請你將兩手手心對著壓緊,用力來回快速摩擦10~15

s(如圖所示),有什么感覺?想想看,在這一過程中能量發(fā)生了怎樣的轉化或轉移?提示

發(fā)熱;機械能轉化為內能.三、能源與環(huán)境1.能源的分類:按能源的基本形態(tài)分類,有一次能源和二次能源;根據消耗后是否造成污染可分為污染型能源和清潔型能源.2.能源與環(huán)境:對大氣環(huán)境的影響,對生態(tài)環(huán)境的影響,對居住環(huán)境的影響.3.環(huán)境污染的危害:環(huán)境污染不僅給生態(tài)系統造成直接的破壞和影響,而且對人類社會也造成間接的危害.4.環(huán)境保護:防治生產和生活的污染,防止建設和開發(fā)的破壞,保護自然環(huán)境.【自我檢測】1.判斷正誤,判斷結果為錯誤的小題請說明原因.(1)天然氣屬于化石能源.(

)答案

√(2)化石能源利用過程中加劇了溫室效應現象.(

)答案

√(3)能量在轉移或轉化過程中總量是保持不變的.(

)答案

√(4)當一個物體所具有的能量增加時,一定有別的物體的能量在減少.(

)答案

√(5)能源利用過程中能量總量不變,可利用的品質也不變.(

)解析

可利用的品質會降低.答案

×(6)電能是指電以各種形式做功的能力.(

)答案

√(7)煤、石油、天然氣都是可再生能源.(

)解析

煤、石油、天然氣都是不可再生能源.答案

×2.我國新疆塔里木盆地蘊藏著豐富的石油資源,石油屬于(

)A.可再生能源 B.二次能源C.常規(guī)能源 D.地熱能解析

我國新疆塔里木盆地蘊藏著豐富的石油資源,石油屬于常規(guī)能源.答案

C3.以下說法正確的是(

)A.煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能B.汽油是一種清潔能源C.水能是不可再生能源D.煤、石油、天然氣等常規(guī)能源是取之不盡用之不竭的解析

煤、石油、天然氣等燃料的來源可追溯到太陽能,選項A對;汽油燃燒會產生污染,選項B錯;水能是可再生能源,選項C錯;煤、石油、天然氣等儲量是有限的,是不可再生能源,選項D錯.答案

A探究一對能量守恒定律的理解【問題情境】如圖所示是用一臺蒸汽機和一臺發(fā)電機建立的模型發(fā)電站,將這個模型發(fā)電站與小燈泡連接起來,就可以供電了.請分析該模型發(fā)電站工作時各種形式的能量是如何轉化的.要點提示

蒸汽機將蒸汽的內能轉化為蒸汽輪機的機械能,蒸汽輪機帶動發(fā)電機轉動,將機械能轉化為電能使小燈泡發(fā)光.【知識歸納】1.能量守恒定律的適用范圍能量守恒定律是貫穿物理學的基本規(guī)律,是各種自然現象中普遍適用的一條規(guī)律.

宏觀領域和微觀領域均適用2.能量守恒定律的推論某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加,且減少量和增加量一定相等.某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等.【典例剖析】例1(多選)從光滑斜面上滾下的物體,最后停止在粗糙的水平面上,下列說法正確的是(

)A.在斜面上滾動時,只有動能和勢能的相互轉化B.在斜面上滾動時,有部分勢能轉化為內能C.在水平面上滾動時,總能量正在消失D.在水平面上滾動時,機械能轉化為內能,總能量守恒解析

在斜面上滾動時,只有重力做功,只發(fā)生動能和勢能的相互轉化;在水平面上滾動時,有摩擦力做功,機械能轉化為內能,總能量是守恒的.答案

AD規(guī)律方法

利用能量守恒定律解題的兩點注意(1)能量既可以通過做功的方式實現不同形式的能量之間的轉化,也可在同一物體的不同部分或不同物體間進行轉移.(2)能量在轉化與轉移的過程中,能量的總量保持不變.利用能量守恒定律解題的關鍵是正確分析有多少種能量變化,分析時避免出現遺漏.變式訓練

1(多選)行駛中的汽車制動后滑行一段距離,最后停下;流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰;降落傘在空中勻速下降.上述不同現象中所包含的相同的物理過程是(

)A.物體克服阻力做功B.物體的動能轉化為其他形式的能量C.物體的勢能轉化為其他形式的能量D.物體的機械能轉化為其他形式的能量解析

這三個現象中物體在運動過程中都受到阻力作用,汽車主要受摩擦阻力,流星、降落傘受空氣阻力,因而物體都克服阻力做功,A正確.三個物體的運動過程中,汽車是動能轉化成了內能,流星、降落傘是重力勢能轉化成其他形式的能,都是機械能轉化成了其他形式的能,B、C錯誤,D正確.答案

AD探究二能源及其開發(fā)和利用【問題情境】煤、石油和天然氣等化石能源越用越少,所以我們需要開發(fā)新能源,你知道有哪些新能源嗎?要點提示

太陽能、風能、核能等.【知識歸納】1.能量耗散和品質降低

能量并沒有消失,能源的可利用品質降低(1)各種形式的能轉化為內能流散到周圍的環(huán)境中,分散在環(huán)境中的內能不管數量多么巨大,也不過只能使地球、大氣稍稍變暖一點,卻不能驅動機器做功了.(2)從可被利用的價值來看,內能較之機械能、電能等,是一種低品質的能量.由此可知,能量耗散雖然不會導致能量的總量減少,卻會導致能量品質的降低,是將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式.(3)能量耗散和品質降低導致可利用能源減少,所以要節(jié)約能源.2.能源的分類

能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形式或轉換特點分一次能源自然形成,未經加工太陽能、風能、地熱能、核能、潮汐能二次能源由一次能源經加工轉換而成焦炭、蒸汽、酒精、電能按使用類型分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤炭、石油、天然氣新型能源正在開發(fā),或有新的利用方式太陽能、核能、地熱能、海洋能、風能能源分類方法能源分類名稱特點舉例按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風能、地熱能不可再生能源短期內無法轉換獲得煤炭、石油、天然氣按對環(huán)境污染情況分清潔型能源對環(huán)境基本上沒有污染太陽能、海洋能、風能、水能污染型能源會嚴重污染環(huán)境煤炭、石油、天然氣【典例剖析】例2能源短缺和環(huán)境惡化指的是(

)①煤炭和石油的開采與技術有關,在當前技術條件下,煤炭和石油的開采是有限的,這叫能源短缺.②煤炭和石油資源是有限的,以當前的開采和消耗速度,石油儲藏將很快用盡,煤炭資源也不可能永續(xù),這叫能源短缺.③煤炭和石油具有很大的氣味,在開采、存放和使用過程中這些氣味會聚集在空氣中污染空氣,使環(huán)境惡化.④大量煤炭和石油產品在燃燒時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.A.①③ B.①④

C.②③ D.②④解析

煤炭和石油都是由幾億年以前的生物遺體形成的,這些能源不能再次生成,也不可重復使用,它們的儲量是有限的,并不是取之不盡、用之不竭的,這是能源短缺,②正確;化石能源在使用時會排出有害氣體污染空氣,這是環(huán)境惡化,④正確;故D正確.答案

D變式訓練

2關于能源的利用,下列說法中不正確的是(

)A.煤炭和石油的儲量無限,所以太陽能和核能的開發(fā)在我國根本沒有必要B.能源的利用過程,實質是能量的轉化和轉移過程C.現在人類社會使用的能源主要是煤炭、石油和天然氣D.煤炭、石油和天然氣的化學能歸根到底來自太陽能解析

石油、煤炭等為非再生的能源,儲量有限,能源的利用中雖然總量不變,但品質降低,可再利用的能源越來越少,A錯,B、C、D對,本題選不正確的,故選A.答案

A

隨堂訓練1.一個盛水袋,某人從側面緩慢推袋壁使它變形至如圖所示位置,則此過程中袋和液體的重心將(

)A.逐漸升高

B.逐漸降低C.先降低再升高

D.始終不變解析

人對液體做正功,液體的機械能增加,液體緩慢移動可以認為動能不變,重力勢能增加,重心升高,A正確.答案

A2.下列供熱方式最有利于環(huán)境保護的是(

)A.用煤做燃料供熱B.用石油做燃料供熱C.用天然氣或煤氣做燃料供熱D.用太陽能供熱解析

煤、石油、天然氣等不可再生能源的利用,使人類獲得大量的內能.但這些燃料中含有雜質且難以充分燃燒,使得廢氣中含粉塵、一氧化碳、二氧化碳、二氧