【課件】能源與可持續(xù)發(fā)展++課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊+

第十二章電能能量守恒定律能源與可持續(xù)發(fā)展1掌握能量守恒定律的內(nèi)容，知道其重要意義。2了解什么是能量耗散和能源品質(zhì)降低，認(rèn)識自然界中能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性。3認(rèn)識當(dāng)前環(huán)境問題，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的意識。重點(diǎn)能量守恒定律能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性觀察與思考1.能量守恒定律(1)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。(2)能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是在各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律。(3)能量守恒定律的表達(dá)式①E初＝E末，初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。②ΔE增＝ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量。2.能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性(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)的宏觀過程具有方向性。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能量的轉(zhuǎn)化具有方向性：如電池中的化學(xué)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，我們很難把這些內(nèi)能收集起來重新利用。(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。能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。(3)能量的耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，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。這是能源危機(jī)的深層次的含義，也是自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源的根本原因。思考與討論能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？答案能量耗散和能量守恒并不矛盾。能量耗散表明，在能源利用的過程中，在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?，但是在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少。導(dǎo)練1.(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是A.能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境中的內(nèi)能，我們無

法把這些內(nèi)能收集起來重新利用B.各種形式的能量在轉(zhuǎn)化時，總能量是不變的C.在能源的利用過程中，能量的總量并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降

低了，從便于利用的變成了不便于利用的D.各種能量在不轉(zhuǎn)化時是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時是不守恒的√√√根據(jù)能量守恒定律可知，無論在能量的轉(zhuǎn)化還是在能量的轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量都是不變的。由能量的耗散知，在能量轉(zhuǎn)化的過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境中的內(nèi)能，而我們無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用，這表明，在能源的利用過程中，能量的總量并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的，而自然界的總能量仍是守恒的，故選項A、B、C正確，D錯誤。2.構(gòu)建和諧型、節(jié)約型社會深得民心，遍布于生活的方方面面，自動充電式電動車就是很好的一例，電動車的前輪裝有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與蓄電池連接。當(dāng)騎車者用力蹬車或電動自行車自動滑行時，電動自行車就可以通過發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲存起來。某人騎車以500J的初動能在粗糙的水平路面上滑行。第一次關(guān)閉自動充電裝置，讓車自由滑行，其動能隨位移變化的關(guān)系如圖中圖線①所示；第二次啟動自動充電裝置，其動能隨位移變化的關(guān)系如圖中圖線②所示，則第二次向蓄電池所充的電能是A.200J B.250JC.300J D.500J√3.(多選)(2022·慈溪中學(xué)高一階段練習(xí))把剛煮好的熱雞蛋放在冷水中，過一會，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后水和雞蛋的溫度相同。但是相反的過程，即原來溫度相同的水和雞蛋，過一會兒水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升，這樣的現(xiàn)象我們從來沒看到過。燃料燃燒時一旦把熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用。電池中的化學(xué)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，我們很難把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這些現(xiàn)象說明A.在能源的利用過程中，能量會減少，能量守恒定律不成立B.我們在利用能源時，能量會耗散，自然界可利用的能源會越來越少C.與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的，能量轉(zhuǎn)化具有方向性D.自然界中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化都是不可逆的，各種能量最終都會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能√√在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上不會減少，能量守恒定律依然成立，但是能量會發(fā)生耗散，在可利用的品質(zhì)上會降低，從便于利用的能源變成不便于利用的能源，自然界可利用的能源會越來越少，故A錯誤，B正確；與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀過程都是不可逆的，能量轉(zhuǎn)化具有方向性，故C正確；自然界中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化在自發(fā)情況下都是不可逆的，但在其他外在條件介入的情況下可以發(fā)生逆過程，能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有方向性，各種能量最終都會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯誤。能源的分類與應(yīng)用能源與社會發(fā)展觀察與思考1.能源的分類(1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然氣這類無法在短時間內(nèi)再生的化石能源。(2)可再生能源：像水能、風(fēng)能這類在自然界可以再生的能源。2.能源的開發(fā)與應(yīng)用近年來，我國在能源開發(fā)方面取得了很大成就，如太陽能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、核能發(fā)電等。3.能源與社會發(fā)展(1)能源利用的三個時期：柴薪時期、煤炭時期、石油時期。(2)能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。4.煤炭和石油的燃燒對環(huán)境的危害(1)燃燒時增加了大氣中二氧化碳的含量，加劇了溫室效應(yīng)。(2)因為煤炭和石油中常常含有硫，燃燒時形成的二氧化硫等物質(zhì)使雨水的酸度升高，形成“酸雨”。(3)內(nèi)燃機(jī)工作時的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔?。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(zhì)——光化學(xué)煙霧。5.能源的開發(fā)與環(huán)境的關(guān)系(1)人類的生存與發(fā)展需要能源，能源的開發(fā)與使用又會對環(huán)境造成影響。(2)一方面要大力提倡節(jié)能，另一方面要發(fā)展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產(chǎn)及消費(fèi)過程中對生態(tài)環(huán)境的污染程度低的清潔能源。導(dǎo)練4.(2023·江蘇揚(yáng)州中學(xué)高二月考)下列關(guān)于能源的說法中，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.由于能量不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，總是守恒的，所以節(jié)約能

源的意義不大C.節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科技進(jìn)步無關(guān)D.水能是不可再生能源√煤、石油、天然氣等屬于化石能源，最初來源可追溯到太陽能，故A正確；能量是守恒的，但能量的品質(zhì)降低了，由便于利用的變成不便于利用的，所以需要節(jié)約能源，B錯誤；科技進(jìn)步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C錯誤；水能在自然界可以再生，是可再生能源，D錯誤。5.(2022·山東臨沂高二上期末)某戶居民樓頂平臺安裝了12塊太陽能電池板，利用這些電池板收集太陽能發(fā)電，發(fā)電總功率可達(dá)到3kW，工作電壓為380V，平均每天發(fā)電6h；發(fā)電總功率的30%供自家使用，富余發(fā)電以0.2元/度價格并入國家電網(wǎng)。則下列說法正確的是A.該光伏項目年發(fā)電量約為6.75×104kW·hB.該光伏項目的工作總電流約為0.3AC.該光伏項目富余發(fā)電的年收入約1400元