《能源的開(kāi)發(fā)與利用》課件2

1、6能源的開(kāi)發(fā)與利用6能源的開(kāi)發(fā)與利用1知道自然界中存在多種形式的能量2能舉例說(shuō)明能源與人類生存和社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，讓學(xué)生了解能源對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響3通過(guò)新能源和常規(guī)燃料對(duì)比，了解新能源的優(yōu)點(diǎn)1知道自然界中存在多種形式的能量一、能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空 ，也不會(huì)憑空 ，它只能從一種形式 為另一種形式，或者從一個(gè)物體 到另一個(gè)物體在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量 歷史上，科學(xué)家們一直在研究各種不同的自然現(xiàn)象之間能量變化的普遍聯(lián)系，其中包括力與熱、電與熱、電與磁等聯(lián)系直到1847年德國(guó)物理學(xué)家 在理論上概括和總結(jié)了能量守恒定律產(chǎn)生消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變亥姆霍茲一、能量守恒定律產(chǎn)生消失轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不

2、變亥姆霍茲二、能源的利用人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即 時(shí)期、 時(shí)期、 時(shí)期，自工業(yè)革命以來(lái)， 和 成為人類的主要能源 和 已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會(huì)能否持續(xù)發(fā)展的大問(wèn)題三、新能源的開(kāi)發(fā)目前，正在開(kāi)發(fā)的新能源有 、 、 、 、 、 及 等新能源的優(yōu)點(diǎn)：新能源多為 能源，且污染 ，被稱為 柴草煤炭石油煤石油能源短缺環(huán)境惡化風(fēng)能海洋能太陽(yáng)能地?zé)崮軞淠苌镔|(zhì)能核聚變能可再生較小清潔能源二、能源的利用柴草煤炭石油煤石油能源短缺環(huán)境惡化風(fēng)能海洋能太一、對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的理解對(duì)能量概念的理解(1)形式：能量有各種不同的形式，運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能；被舉高的重物具有重力勢(shì)能；發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)

3、能；另外還有內(nèi)能、化學(xué)能、電能、光能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能、原子能等不同形式的能(2)能量的轉(zhuǎn)化：各種不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，且轉(zhuǎn)化過(guò)程中總量保持不變，也就是說(shuō)當(dāng)某個(gè)物體能量減少多少時(shí)，一定存在其他物體能量增加多少一、對(duì)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的理解(3)功是能量轉(zhuǎn)化的量度：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)生轉(zhuǎn)化(或轉(zhuǎn)移)，因此，功是能量轉(zhuǎn)化的量度能量的具體值往往無(wú)多大意義， 我們關(guān)心的大多是能量的變化量，能量的變化必須通過(guò)做功才能實(shí)現(xiàn)，某種力做功往往與某一具體的能量變化相聯(lián)系，即所謂功能關(guān)系能源的開(kāi)發(fā)與利用

4、課件2能量守恒定律的理解(1)對(duì)能量守恒定律的理解要抓住三個(gè)要點(diǎn)：自然界存在著多種形式的能量；在一定條件下，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移；在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變(2)能量守恒定律的重要意義：能量守恒定律是普遍適用的對(duì)宏觀世界、微觀世界、高速運(yùn)動(dòng)、低速運(yùn)動(dòng)等都成立能量守恒定律的理解能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系能量守恒定律是人類認(rèn)識(shí)自然的重要依據(jù)1933年意大利科學(xué)家費(fèi)米，在研究衰變的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，能量不守恒，于是他根據(jù)能量守恒定律大膽預(yù)言了還有一種未發(fā)現(xiàn)的粒子，這就是現(xiàn)在已被科學(xué)家公認(rèn)的中微子這一事例說(shuō)明了能量守恒定律，已成為人類認(rèn)識(shí)自然的重要依據(jù)能量守恒定律是人

5、類利用自然的重要武器能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2二、能源的開(kāi)發(fā)與利用正確理解能源和能量耗散(1)能量盡管是守恒的，但不同形式的能量在可利用的品質(zhì)上是不同的，有的能量便于利用，有的能量不便于利用，能量的利用過(guò)程使能量從便于利用的形式變?yōu)殡y以利用的形式，所以要節(jié)約能源(2)為什么煤、石油和天然氣被人們稱為非再生能源？由于煤、石油和天然氣都是幾億年以前的生物遺體形成的，所以人們也稱它們?yōu)榛剂嫌捎谶@些能源是不能再次生產(chǎn)，也不可能重復(fù)使用的，所以稱為非再生能源二、能源的開(kāi)發(fā)與利用(3)人類利用能源的過(guò)程及新能源的開(kāi)發(fā)和利用人類利用能源大致經(jīng)歷的三個(gè)時(shí)期是：柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期有待開(kāi)發(fā)和利用的新能源

6、主要指：太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、水能、核能能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2(4)人類與能源的關(guān)系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)飛躍和產(chǎn)業(yè)革命，都與新的能源和動(dòng)力裝置的利用密切相關(guān)能源消耗的多少已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志所以說(shuō)人類離不開(kāi)能源另一方面能源的大量使用會(huì)給環(huán)境帶來(lái)極大的破壞，例如人類在利用化石燃料的過(guò)程中產(chǎn)生的煙塵，污染大氣，造成酸雨和溫室效應(yīng)，對(duì)人類造成危害(4)人類與能源的關(guān)系(5)自然界中自發(fā)的能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳遞給低溫物體，但不能自發(fā)地由低溫物體傳給高溫物體冒起的煤煙和散開(kāi)的炭灰不可能又重新組合成一堆

7、煤炭散失到周圍環(huán)境中的內(nèi)能不能回收重新利用能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2能量守恒定律 【典例1】 一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出對(duì)于這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是 ()A子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生 的熱量能量守恒定律 【典例1】 一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在C子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi) 能之和D子彈減少的動(dòng)能等于木塊增加的動(dòng)能與子彈和木塊增加 的內(nèi)能之和解析子彈射穿木塊的過(guò)程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動(dòng)能減少，木塊獲得動(dòng)能，同時(shí)產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的

8、損失A選項(xiàng)沒(méi)有考慮系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C選項(xiàng)中應(yīng)考慮的是系統(tǒng)(子彈、木塊)內(nèi)能的增加，C錯(cuò)答案BDC子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)【變式1】自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，下列說(shuō)法正確的是()A機(jī)械能守恒B能量正在消失C只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化D減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒解析自由擺動(dòng)的秋千擺動(dòng)幅度越來(lái)越小，說(shuō)明機(jī)械能減少，摩擦阻力對(duì)秋千做負(fù)功，使減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，正確選項(xiàng)為D.答案 D【變式1】能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題分析 【典例2】 某高度處每噸水記作M，相對(duì)發(fā)電機(jī)具有勢(shì)能E0，落下來(lái)經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)后，還具有動(dòng)能E.不計(jì)其他能量損失，一晝夜時(shí)間記作t0，通過(guò)發(fā)電機(jī)的水流量為

9、Q(Q為每秒鐘水流過(guò)的體積)，水的密度為.則一晝夜里水對(duì)水輪發(fā)電機(jī)做多少功？如發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率為，則發(fā)電機(jī)每晝夜的發(fā)電量是多少？能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題分析 【典例2】 某高度處每噸水記作M，相對(duì)發(fā)電能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2【變式2】風(fēng)力發(fā)電是一種環(huán)保的電能獲取方式設(shè)計(jì)每臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率為40 kW.實(shí)驗(yàn)測(cè)得風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率約為20%，空氣的密度是1.29 kg/m3，當(dāng)?shù)厮斤L(fēng)速約為10 m/s，問(wèn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片長(zhǎng)度約為多少才能滿足設(shè)計(jì)要求？能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2答案9.94 m答案9.94 m新能源汽車新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則已于2009年7月1日正式實(shí)施新能源汽車包括混合動(dòng)力汽

10、車(HEV)、純電動(dòng)汽車(BEV，包括太陽(yáng)能汽車)、燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源(如高效儲(chǔ)能器、二甲醚)汽車等各類別產(chǎn)品混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時(shí)配以電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗的車型按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動(dòng)力和柴油混合動(dòng)力兩種新能源汽車 純電動(dòng)汽車 電動(dòng)汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車，大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有一部分車輛把電動(dòng)機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其難點(diǎn)在于電力儲(chǔ)存技術(shù)本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著

11、減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對(duì)人類傷害較少，而且電廠是固定不動(dòng)的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)圖461 純電動(dòng)汽車圖461 燃料電池汽車 燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車其電池的能量是通過(guò)氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過(guò)燃燒直接變成電能燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無(wú)污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高23倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛圖462 燃料電池汽車圖462 氫動(dòng)力汽車 以氫氣為汽車燃料這種說(shuō)法剛出來(lái)時(shí)嚇人一跳，但事實(shí)上是有根據(jù)的氫

12、具有很高的能量密度，釋放的能量足以使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且氫與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)只生成水，沒(méi)有污染因此，許多科學(xué)家預(yù)言，以氫為能源的燃料電池是21世紀(jì)汽車的核心技術(shù)，它對(duì)汽車工業(yè)的革命性意義，相當(dāng)于微處理器對(duì)計(jì)算機(jī)業(yè)那樣重要中國(guó)長(zhǎng)安汽車在2007年完成了中國(guó)第一臺(tái)高效零排放氫內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火，并在2008年北京車展上展出了自主研發(fā)的中國(guó)首款氫動(dòng)力概念跑車“氫程”圖463 氫動(dòng)力汽車圖463燃?xì)馄嚾細(xì)馄囀侵赣脡嚎s天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車燃?xì)馄囉捎谄渑欧判阅芎?，可調(diào)整汽車燃料結(jié)構(gòu)，運(yùn)行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠生物乙醇汽車乙醇俗稱酒精，通俗

13、些說(shuō)，使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車用乙醇代替石油燃料的活動(dòng)歷史已經(jīng)很長(zhǎng)，無(wú)論是從生產(chǎn)上和應(yīng)用上的技術(shù)都已經(jīng)很成熟燃?xì)馄嚒镜淅?】 電動(dòng)車所需能量由它所攜帶的蓄電池供給圖464為某類電動(dòng)車與汽油車性能的比較通常車用電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量是汽油機(jī)的4倍或5倍為促進(jìn)電動(dòng)車的推廣使用，在技術(shù)上主要應(yīng)對(duì)電動(dòng)車的_、_等部件加以改進(jìn)能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2圖464圖464給電動(dòng)車蓄電池充電的能量實(shí)際上來(lái)自于發(fā)電站一般發(fā)電站燃燒燃料所釋放出來(lái)的能量?jī)H30%轉(zhuǎn)化為電能，在向用戶輸送及充電過(guò)程中又損失了20%，這意味著使用電動(dòng)車時(shí)能量轉(zhuǎn)化的總效率約為_(kāi)%.解析根據(jù)題意，使用電動(dòng)車時(shí)能量轉(zhuǎn)化的總效率約為30%80%

14、70%16.8%.答案蓄電池電動(dòng)機(jī)16.8 能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2能量守恒定律1下列說(shuō)法正確的是 ()A隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的B太陽(yáng)照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量， 但照射到宇宙空間的能量都消失了C“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和 守恒定律，因而是不可能的D有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式 的電源，卻能一直走動(dòng)，說(shuō)明能量可以憑空產(chǎn)生能量守恒定律解析永動(dòng)機(jī)是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對(duì)外做功的裝置，歷史上曾出現(xiàn)過(guò)各式各樣的所謂永動(dòng)機(jī)的發(fā)明，結(jié)果都以失敗告終，原因就是違背了能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律人類只能發(fā)現(xiàn)規(guī)律、利用規(guī)律，但絕不可以創(chuàng)造規(guī)律、改

15、變規(guī)律，違背規(guī)律行事，即使以后科技再發(fā)達(dá)，也要受自然規(guī)律的制約，所以永動(dòng)機(jī)是永遠(yuǎn)不可能制成的，A錯(cuò)太陽(yáng)輻射大量的能量，地球只吸收了極小的一部分，就形成了風(fēng)云雨雪，使萬(wàn)物生長(zhǎng)，但輻射到星際空間的能量也沒(méi)有消失，一定是轉(zhuǎn)化成了別的能量，B錯(cuò)解析永動(dòng)機(jī)是指不消耗或少消耗能量，而可以大量對(duì)外做功的裝置馬和其他動(dòng)物，包括人要運(yùn)動(dòng)，必須消耗能量，動(dòng)物的能量來(lái)源是食物中儲(chǔ)存的生物質(zhì)能，C正確所謂“全自動(dòng)”手表其內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個(gè)擺錘，當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí)，使擺錘不停擺動(dòng)，給游絲彈簧補(bǔ)充能量，才會(huì)維持手表的走時(shí)如果把這種表放在桌面上靜置兩天，它一定會(huì)停擺的，D錯(cuò)答案C能源的開(kāi)發(fā)與利用課件22下

16、面設(shè)想不符合能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的是 ()A利用永久磁鐵間的作用力，造一臺(tái)永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械B做成一條船，利用流水的能量逆水航行C通過(guò)太陽(yáng)照射飛機(jī)，即使飛機(jī)不帶燃料也能飛行D利用核動(dòng)力，使地球離開(kāi)太陽(yáng)系能源的開(kāi)發(fā)與利用課件2解析利用磁場(chǎng)能可以使磁鐵所具有的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但由于摩擦力的不可避免性，動(dòng)能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能使轉(zhuǎn)動(dòng)停止，故A錯(cuò)，讓船先靜止在水中，設(shè)計(jì)一臺(tái)水力發(fā)電機(jī)使船獲得足夠電能，然后把電能轉(zhuǎn)化為船的動(dòng)能使船逆水航行；同理可利用光能的可轉(zhuǎn)化性和電能的可收集性，使光能轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)飛行，故B、C正確；設(shè)計(jì)一種利用反沖理論以核動(dòng)力為能源，使地球獲得足夠大的能量，掙脫太陽(yáng)引力的束縛而離開(kāi)太陽(yáng)系，故D正確答案A解析利用磁場(chǎng)能可以使磁鐵所具有的磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但由