【學與練】高中物理粵教2019版必修3：第5章2能源的利用方式3能量的轉化與守恒4能源與環(huán)境學案(學生版)

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)境學習任務1．知道能量有多種形式，知道能量守恒定律，但轉化是有方向性的，能解釋相關自然現(xiàn)象。2．能對能源的使用和環(huán)境保護提出自己的觀點，會用能量守恒、能量轉化方向性相關的證據(jù)證明自己關于環(huán)境保護的觀點，提出有創(chuàng)意的改進建議。3．通過上網(wǎng)查詢，提出如何保護環(huán)境，節(jié)約能源的問題，完成與能源和可持續(xù)發(fā)展相關的調研報告并進行交流，具有力所能及的節(jié)約能源、保護環(huán)境的自覺行為。知識點一能源的利用方式1．化石能源包括：石油、煤炭、______等。2．新能源包括：水能、風能、______、核能等。此外，還有生物質能、______、海洋能、氫能、______等能源。知識點二能量的轉化與守恒1．各種各樣的能量能量形式含義示例機械能機械能是與物體的運動或位置高度、形變相關的能量，可以表現(xiàn)為動能，也可以表現(xiàn)為勢能行駛的汽車、被拉開的弓、聲音等內能物質中分子的動能和勢能總和自然界的一切物質電能電能是與電有關的能量工作中的發(fā)電機、電池等電磁能電磁場所具有的能量無線電波、可見光、紫外線、紅外線等核能通過核反應(裂變或聚變)由原子核釋放的能量原子彈、氫彈等化學能發(fā)生化學變化時釋放出來的能量石油、煤、天然氣等2．能量的轉化和轉移(1)______是地球上最主要的能量源泉。(2)能量的存在形式多種多樣，而且不同形式的能量可以相互____。能量在被利用的過程中，可利用的效率不斷____。3．能量守恒：能量既不會________，也不會________，它只能從一種形式____為其他形式，或者從一個物體____到別的物體；在轉化和轉移的過程中其總量____。4．能量轉化(轉移)的方向性在自然界的一切____過程中，能量的轉化(轉移)都是有______的，但都不違反________定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的規(guī)律之一，物體間可以發(fā)生能量的轉化或轉移，但總能量不變，任何事物都不可能違背能量守恒定律。思考辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)(1)能量是守恒的，既不會增加，也不會減少。 ()(2)由能量守恒定律可知，能量是取之不盡用之不竭的，不必要節(jié)約能源。 ()知識點三能源與環(huán)境1．可再生能源和不可再生能源(1)__、____、天然氣等在短期內不可以再次得到，一旦利用了就很難或者不能再次得到的能源，稱為________能源。(2)水能、風能、潮汐能能夠在短期內重新形成的或者循環(huán)利用的能源，稱為______能源。2．能源與環(huán)境能源開發(fā)對環(huán)境的影響(1)對____環(huán)境的影響。(2)對____環(huán)境的影響。(3)對____環(huán)境的影響。3．環(huán)境保護的三個主要方面(1)防治__________的污染。(2)防止__________的破壞。(3)保護____環(huán)境。(1)如圖是小型汽油機模型，汽油機在工作過程中能量是怎樣轉化的？(2)內燃機工作時可以把內能全部轉化為機械能嗎？能量守恒定律的應用1．能量的形式(1)含義：一個物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，比如流動的河水、被壓縮的彈簧、高溫高壓氣體……都能對外做功，因此這些物體都具有能量，流動的河水和被壓縮的彈簧具有機械能、高溫高壓氣體具有內能。(2)能量的轉化與能量的轉移：各種不同形式的能量可以相互轉化，而且在轉化過程中總量保持不變，也就是說當某個物體的能量減少時，一定存在其他物體的能量增加。(3)功是能量轉化的量度：不同形式的能量之間的轉化是通過做功實現(xiàn)的，做功的過程就是各種形式的能量轉化的過程，且做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉化(或轉移)，因此，功是能量轉化(或轉移)的量度。2．能量守恒定律的表達式(1)E初＝E終。(2)ΔE增＝ΔE減。3．自然界中的宏觀現(xiàn)象具有方向性(1)能量耗散：燃料燃燒時一旦把自己的熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用。(2)能量耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過程具有方向性?！镜淅?】如圖甲、乙是某類潮汐發(fā)電示意圖。漲潮時開閘，水由通道進入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點時關閉閘門(見圖甲)。當落潮時，開閘放水發(fā)電(見圖乙)。設海灣水庫面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉化率為10%，則一天內發(fā)電的平均功率約為(ρ水取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)()甲乙A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kW思路點撥：先求出重力勢能的變化，再分析轉變成了多少電能，最后根據(jù)平均功率的定義求出。[聽課記錄]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________運用能量守恒定律解題的基本思路[跟進訓練]1．抽水蓄能電站結構如圖所示。抽水蓄能電站有兩種工作模式，一種為抽水蓄能模式：居民用電低谷時(如深夜)，電站利用居民電網(wǎng)多余的電能把水從下水庫抽到上水庫；另一種為放水發(fā)電模式：居民用電高峰時，再將上水庫中的水放到下水庫進行發(fā)電，將產(chǎn)生的電能輸送到居民電網(wǎng)供居民使用。一抽一放起到了均衡電網(wǎng)負荷的作用。關于抽水蓄能電站下列說法正確的是()A．抽水蓄能的過程中，能量守恒B．放水發(fā)電的過程中，機械能守恒C．抽水蓄能電站建成之后，可以使能量增多D．抽水蓄能電站建成之后，就不會再有能源危機問題了能源的分類與應用1．地球上的絕大部分能源來源于太陽的輻射能2．能源的分類能源分類方法能源分類名稱特點舉例按是否可再生可再生能源可循環(huán)使用、不斷補充水能、風能、潮汐能不可再生能源短期內無法轉換獲得煤、石油、天然氣按對環(huán)境污染情況清潔能源對環(huán)境基本沒有污染太陽能、風能、水能污染能源會嚴重污染環(huán)境煤、石油、天然氣3．能源和環(huán)境污染(1)溫室效應：石油、煤炭的燃燒增加了大氣中二氧化碳的含量，由于二氧化碳對長波的輻射有強烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一樣，只準太陽光的熱輻射進來，不讓室內長波熱輻射出去，使地球氣溫上升，這種效應叫溫室效應。(2)酸雨：酸雨是指pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大氣降水。形成酸雨的主要原因是燃燒煤炭和石油，以及工業(yè)生產(chǎn)等釋放到大氣中的二氧化硫等物質使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蝕建筑物、酸化土壤。(3)光化學煙霧：內燃機工作時的高溫使空氣和燃料中的多種物質發(fā)生化學反應，產(chǎn)生氮氧化合物和碳氫化合物。這些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質——光化學煙霧。這些物質有毒，能引起人的多種疾病?！镜淅?】(多選)可燃冰是一種藏在深海海底的新型能源，我國的海域“可燃冰”試采已經(jīng)成功。1m3可燃冰可轉化為164m3的天然氣和0.8mA．“可燃冰”是不可再生能源B．“可燃冰”屬于可再生能源C．1m3可燃冰比0.8m3的水質量小D．相同體積的可燃冰和天然氣完全燃燒后，可燃冰釋放的熱量多[聽課記錄]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[跟進訓練]2．(多選)CO2氣體有個“怪脾氣”，它幾乎不吸收太陽的短波輻射，大氣中CO2濃度增加能使地表溫度因受太陽的輻射而上升；另外，它還有強烈吸收地面紅外熱輻射的作用，阻礙了地球周圍的熱量向外層空間的排放，使整個地球就像一個大溫室一樣，因此，大氣中二氧化碳氣體濃度的急劇增加會導致氣溫的逐步上升，使全球氣候變暖。為了減緩大氣中CO2濃度的增加，以下措施中可行且有效的是()A．禁止使用煤、石油和天然氣B．開發(fā)使用核能、太陽能C．將汽車燃料由汽油改為液化石油氣D．植樹造林1．如圖所示是流星在夜空中發(fā)出明亮的光焰，此時會有人在內心里許下一個美好的愿望。有些流星是外太空物體被地球強大引力吸引墜落到地面的過程中同空氣發(fā)生劇烈摩擦造成的。下列相關說法正確的是()A．流星同空氣摩擦時機械能全部轉化為內能B．引力對流星做正功則其動能增加，機械能守恒C．當流星的速度方向與空氣阻力和重力的合力不在同一直線上時，流星做曲線運動D．流星物體進入大氣層后做斜拋運動2．目前，共享單車作為綠色出行的交通工具，成為時尚。甲、乙兩種共享單車都采用了電子鎖，車鎖內集成了GPS模塊與聯(lián)網(wǎng)模塊等，這些模塊工作時需要電能。這兩種共享單車采用了不同的方式獲取電能：甲車靠小型發(fā)電機——踩動單車時，線圈在磁場中轉動，產(chǎn)生電能，如圖甲所示；乙車靠車筐底部的太陽能電池板——有光照時，產(chǎn)生電能，如圖乙所示。這兩種共享單車獲取電能時，都是把其他形式的能轉化為電能。關于它們的能量轉化，下列說法中正確的是()甲乙A．都是把機械能轉化為電能B．都是把光能轉化為電能C．甲車把機械能轉化為電能，乙車把光能轉化為電能D．甲車把光能轉化為電能，乙車把機械能轉化為電能3．某地強風的風速約為v，空氣的密度為ρ，如果把通過橫截面積S的風的動能完全轉化為電能，則用上述已知量計算電功率的公式為()A．P＝12ρSv B．P＝12C．P＝12ρSv3 D．P＝124．(新情境題，以“新能源”為背景，考查能量守恒定律)氫氣是一種清潔能源，它燃燒后只生成水，對環(huán)境無污染，某同學設想了一個利用氫能的方案，如圖是它的示意圖，請你判斷這一方案的可行性，并說明理由。判斷：________(選填“可行”或“不可行”)，理由：_______________________。回歸本節(jié)知識，自我完成以下問題：1．試寫出能源的分類。2．寫出能量守恒定律的內容。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[必備知識·自主預習儲備]知識點一1．天然氣2．太陽能地熱能可燃冰知識點二2．(1)太陽能(2)轉化下降3．憑空產(chǎn)生憑空消失轉化轉移不變4．自發(fā)方向性能量守恒體驗：(1)√(2)×知識點三1．(1)煤石油不可再生(2)可再生2．(1)大氣(2)生態(tài)(3)居住3．(1)生產(chǎn)和生活(2)建設和開發(fā)(3)自然[關鍵能力·情境探究達成]情境探究提示：(1)汽油燃燒時化學能轉化為內能，汽油釋放出來的內能轉化為飛輪的機械能。(2)不能，因為內燃機工作時總有內能損失，不可能全部轉化為機械能。典例1B[利用潮汐發(fā)電，就是水的重力勢能轉化為電能，水能轉化電能的效率是10%，一次漲潮、退潮后水壩內水的勢能增加：W水＝GΔh＝mgΔh＝ρ水VgΔh＝ρ水ShgΔh，Δh為水的重心下降的高度，即：Δh＝32m，則水的勢能可轉變?yōu)殡娔埽篧電＝W水×10%＝1．0×103kgm3×5跟進訓練1．A[抽水蓄能的過程中，總的能量是守恒的，A正確；放水發(fā)電的過程中，有部分重力勢能轉化為內能，機械能不守恒，B錯誤；抽水蓄能，并不能使能量增多，總的能量保持不變，C錯誤；抽水蓄能電站，能夠合理調節(jié)用電高峰期和低峰期的調峰問題，但是能量總量并沒有增加，我們仍面臨著能源危機，還需節(jié)約能源，D錯誤。]典例2AD[可燃冰是一次能源，屬于不可再生能源，故A正確，B錯誤；1m3可燃冰可轉化為164m3的天然氣和0.跟進訓練2．BD[可行且行之有效的措施是開發(fā)新能源以便減少對常規(guī)能源的利用，減少CO2的排放；植樹造林可以吸收空氣中的CO2，所以選項B、D正確。選項A、C措施雖然有效，但并不可行。][學習效果·隨堂評估自測]1．C[流星同空氣摩擦時只有部分機械能轉化為內能，A錯誤；引力對流星做正功，除了重力之外還有其他力做功，機械能不守恒，B錯誤；當流星的速度方向與空氣阻力和重力的合力不在同一直線上時，流星做曲線運動，C正確，D錯