2018版 第4章 6．能源的開發(fā)與利用

第頁6．能源的開發(fā)與利用學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(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．(重點)2．知道能量守恒定律的內(nèi)容，會用能量守恒的觀點分析、解釋一些實際問題．(重點、難點)3．知道能源短缺和環(huán)境惡化問題，增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識.能量守恒定律eq\x([先填空])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(動能和勢能)、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)容能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過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．eq\x([再判斷])1．當(dāng)一個物體的能量減少時，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．(×)eq\x([后思考])一個叫丹尼斯·李(DennisLee)的美國人在《美國今日》《新聞周刊》等全國性報刊上刊登大幅廣告，在全美各地表演，展示其號稱無需任何能源的發(fā)電機(jī)．你認(rèn)為這種發(fā)電機(jī)能造出來嗎？并說明原因．DennisLee和他的永動機(jī)圖4-6-1【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．eq\x([合作探討])“神舟十號”飛船返回艙進(jìn)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1000攝氏度．圖4-6-2探討1：進(jìn)入大氣層很長一段時間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高．該過程動能和勢能怎么變化？機(jī)械能守恒嗎？【提示】該過程動能增加，勢能減少，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．eq\x([核心點擊])1．功與能量的轉(zhuǎn)化不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實現(xiàn)的．做功的過程就是各種形式的能量之間轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)的過程，且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(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能減少WG＝Ep1－Ep2負(fù)功重力勢能增加彈力做功正功彈性勢能減少W彈＝Ep1－Ep2負(fù)功彈性勢能增加合力做功正功動能增加W合＝Ek2－Ek1負(fù)功動能減少除重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈力)外其他力做功正功機(jī)械能增加W外＝E2－E1負(fù)功機(jī)械能減少1．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)出明亮的光；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，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程是()A．物體克服阻力做功B．物體的動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量C．物體的勢能轉(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】這四個現(xiàn)象中物體運動過程中都受到運動阻力，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阻力，因而物體都克服阻力做功，A對；四個物體運動過程中，汽車是動能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢能轉(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．故A、D選項正確．【答案】AD2．(多選)在體育比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強(qiáng)項．質(zhì)量為m的跳水運動員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F，那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?()【導(dǎo)學(xué)號：22852119】圖4-6-3A．他的動能減少了Fh－mghB．他的重力勢能增加了mghC．他的機(jī)械能減少了(F－mg)hD．他的機(jī)械能減少了Fh【解析】由動能定理，ΔEk＝mgh－Fh，動能減少了Fh－mgh，A選項正確；他的重力勢能減少了mgh，B選項錯誤；他的機(jī)械能減少了ΔE＝Fh，C選項錯誤，D選項正確．【答案】AD3．如圖4-6-4所示，某人乘雪橇從雪坡經(jīng)A點滑至B點，接著沿水平路面滑至C點停止．人與雪橇的總質(zhì)量為70kg.表中記錄了沿坡滑下過程中的有關(guān)數(shù)據(jù)，請根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)解決下列問題：圖4-6-4(1)人與雪橇從A到B的過程中，產(chǎn)生的熱量是多少？(2)設(shè)人與雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小．(g取10m/s2)位置ABC速度(m/s)2.012.00時刻(s)0410【解析】(1)從A到B的過程中，人與雪橇損失的機(jī)械能為ΔE＝mgh＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能Q＝ΔE＝(70×10×20＋eq\f(1,2)×70×22－eq\f(1,2)×70×122)J＝9100J.(2)人與雪橇在BC段做勻減速運動的加速度a＝eq\f(vC－vB,t)＝eq\f(0－12,10－4)m/s＝－2m/s2根據(jù)牛頓第二定律f＝ma＝70×(－2)N＝－140N.【答案】(1)9100J(2)140N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)在變化．(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式．(3)列等式ΔE減＝ΔE增求解．能源的利用和新能源的開發(fā)eq\x([先填空])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：柴草時期、煤炭時期和石油時期．(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)境問題．2．新能源的開發(fā)目前，正在開發(fā)的新能源有風(fēng)能、海洋能、太陽能、地?zé)崮?、氫能、生物質(zhì)能及核聚變等．eq\x([再判斷])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)心會發(fā)生能源危機(jī)．(×)eq\x([后思考])近幾年流行一種“自發(fā)電電動車”(如圖4-6-5)，基本原理是將一小型發(fā)電機(jī)緊靠車輪處，車輪轉(zhuǎn)動時，帶動發(fā)電機(jī)運轉(zhuǎn)，發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動車，你認(rèn)為僅靠這種方式，電動車能持續(xù)運動下去嗎？圖4-6-5【提示】僅靠這種方式，不能使電動車持續(xù)運動下去．因為靠這種方式，只能將電動車的一部分能量收集起來，但電動車運動時受到的阻力做負(fù)功，不斷把電動車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，根據(jù)能量守恒定律，要想使電動車持續(xù)運動下去，必須不斷地給電動車補(bǔ)充新的能量，如用腳蹬電動車或給電動車的電源充電．eq\x([合作探討])圖4-6-6探討1：既然能量是守恒的，為什么當(dāng)今社會會出現(xiàn)能源危機(jī)？【提示】能源利用的過程中，能量在總的數(shù)量上并沒有減少，但在可以利用的品質(zhì)上降低了，所以會出現(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，二是開發(fā)新能源．eq\x([核心點擊])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了極大的改善，人類社會每一次重大的經(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)成為一個國家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志．(2)不利方面：能源的大量使用會給環(huán)境帶來極大的破壞，如大氣污染、溫室效應(yīng)、酸雨等，對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，少一點C．都為來自太陽輻射的能量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，對環(huán)境污染嚴(yán)重，生物質(zhì)能是可再生能源，對環(huán)境無污染或污染少，但它們都來自太陽輻射．因此，選項C正確，其他選項均錯誤．【答案】C5．關(guān)于能源的利用，下列說法中不正確的是()A．由于我國煤和石油的儲量無限，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(zhì)是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程C．現(xiàn)在人類社會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)能歸根到底來自太陽能【解析】石油、煤等為非再生的能源，儲量有限，能源的利用中雖然總量不變，但品質(zhì)降低，可再利用能源越來越少，所以新能源的開發(fā)和利用是當(dāng)今世界各國面臨的課題，A錯，B、C、D對．【答案】A6．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(shù)有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)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，以今天的開采和消耗速度，石油儲藏將在百年內(nèi)用盡，煤炭資源也不可能永續(xù)，這叫能源短缺．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(chǎn)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