2021-2022學(xué)年新教材教科版必修第三冊(cè)-第4章-2.能源-3.環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展-學(xué)案

2．能源3．環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)開展學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．[物理觀念]知道能源及其分類，知道能源短缺和環(huán)境惡化問題。2．[科學(xué)態(tài)度與責(zé)任]增強(qiáng)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意識(shí)，樹立“可持續(xù)開展〞的意識(shí)，培養(yǎng)對(duì)開發(fā)能源的正確態(tài)度。閱讀教材第147頁～155頁，并梳理必要知識(shí)點(diǎn)一、能源及其分類1．能源能夠提供人類所需能量的自然資源稱為能源。2．分類(1)按照根本形態(tài)分類能源通?？煞譃橐淮文茉春投文茉础＂偎^一次能源是指那些直接取自自然界的未經(jīng)加工轉(zhuǎn)換的能源，如原煤、原油、天然氣、生物燃料、水流、風(fēng)力、太陽能、地?zé)崮?、海洋能等。②二次能源是指由一次能源?jīng)過加工、轉(zhuǎn)換而形成的能源，如焦炭、煤氣、電能等。(2)按來源分類可將能源分為可再生能源和非再生能源。①水能、風(fēng)能、太陽能等屬于可再生能源。②煤炭、石油、天然氣等屬于不可再生能源。(3)按目前應(yīng)用廣泛程度分類可分為傳統(tǒng)能源和新能源。①目前普遍使用的煤、石油、天然氣屬于傳統(tǒng)能源。②核能、地?zé)崮?、海洋能、太陽能等屬于新能源。二、環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)開展1．開展與能源消耗特別是第三次科技革命以后，隨著技術(shù)水平的提高，以及人類對(duì)能源消耗問題的重視，各國(guó)更加注意減少能源的消耗，大力開發(fā)節(jié)省能源的新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)，從而生產(chǎn)力的提高不再單純依賴于能源的消耗增加，使開展生產(chǎn)力的同時(shí)減少能源的消耗成為可能。2．環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)開展(1)開展離不開能源，如果消耗的能源仍然是以化石能源為主的非再生能源，它們會(huì)越用越少，直到枯竭，這樣就談不上可持續(xù)開展。只有大量開發(fā)利用可再生能源，逐步減少不可再生能源的消耗，才是人類的出路所在。(2)環(huán)境污染與能源的大量消耗有著密切的關(guān)系?；剂系娜紵a(chǎn)生大量的二氧化碳，二氧化碳是具有溫室效應(yīng)的氣體。(3)環(huán)境的破壞不只與能源的過量消耗有關(guān)，很多人類的活動(dòng)都會(huì)破壞環(huán)境。1．思考判斷(正確的打“√〞，錯(cuò)誤的打“×〞)(1)能量被使用后就消失了，所以要節(jié)約能源。(×)(2)自然界中石油、煤炭等能源可供人類長(zhǎng)久使用。(×)(3)人類應(yīng)多開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽能等新型能源。(√)(4)人類不斷地開發(fā)和利用新的能源，所以能量可以被創(chuàng)造。(×)(5)大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)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。(√)2．(多項(xiàng)選擇)以下關(guān)于能源的說法正確的選項(xiàng)是()A．能源是取之不盡，用之不竭的B．能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等C．大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源D．核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大BC[盡管能量守恒，但耗散的能量無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規(guī)能源，A錯(cuò)，B對(duì)；常規(guī)能源的利用比新能源核能的利用對(duì)環(huán)境影響大，C對(duì)，D錯(cuò)。]3．(多項(xiàng)選擇)以下關(guān)于能源的說法正確的選項(xiàng)是()A．石油、天然氣都屬于新能源B．能量耗散不遵循能量守恒定律C．能量耗散會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低D．為了可持續(xù)開展，必須節(jié)約能源CD[石油、天然氣屬于常規(guī)能源，A項(xiàng)錯(cuò)誤；能量耗散同樣遵循能量守恒定律，但能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；因可用能源正在減少，故為了可持續(xù)開展，必須節(jié)約能源，D項(xiàng)正確。]能源的開發(fā)與利用1．能源的分類①?gòu)娜祟愂褂媚茉吹南群髮⒛茉捶譃閭鹘y(tǒng)能源和新能源。傳統(tǒng)能源：煤炭、石油、天然氣等。新能源：太陽能、沼氣、地?zé)崮?、核能等。②從能源的來源可分為非再生能源和可再生能源。非再生能源：用完后在短期?nèi)不可能從自然界得到補(bǔ)充的能源，如煤炭、石油、天然氣等。可再生能源：取之不盡、用之不竭的能源，如風(fēng)能、太陽能、水流能等。③從對(duì)環(huán)境的污染情況可分為清潔能源和非清潔能源。清潔能源：不污染環(huán)境的能源，如太陽能、風(fēng)能、水流能等。非清潔能源：對(duì)人類環(huán)境造成污染的能源，如石油、煤等。2．常規(guī)能源與新能源的轉(zhuǎn)化途徑【例1】(多項(xiàng)選擇)能源可劃分為一次能源和二次能源。自然界以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一次能源；需要依靠其他能源間接制取的能源稱為二次能源。以下說法正確的選項(xiàng)是()A．電能是二次能源B．水力是二次能源C．天然氣是一次能源 D．焦?fàn)t氣是一次能源AC[電能是二次能源，A正確；天然氣和水力都是自然界中現(xiàn)成的能源，是一次能源，B錯(cuò)誤，C正確；焦?fàn)t氣是焦?fàn)t廠運(yùn)作生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的衍生物質(zhì)，故不是一次能源，D錯(cuò)誤。]eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．(多項(xiàng)選擇)關(guān)于能源的利用，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．由于我國(guó)煤和石油的儲(chǔ)量十分豐富，所以太陽和核能的開發(fā)并不十分重要B．能源的利用過程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和傳遞過程C．現(xiàn)在人類社會(huì)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)能在利用中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染BC[雖然我國(guó)的煤和石油的儲(chǔ)量十分豐富，但是它們是化石能源，用完以后不能在短時(shí)間內(nèi)形成，太陽能和核能的開發(fā)是十分重要的，故A錯(cuò)誤；能源的利用過程，實(shí)質(zhì)上是能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程，故B正確；現(xiàn)在人類社會(huì)使用的能源主要是煤、石油、天然氣，故C正確；煤、石油、天然氣是由古代的動(dòng)物的遺體在長(zhǎng)期地質(zhì)變遷中形成的。在利于這些能源時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳和甲烷，易產(chǎn)生溫室效應(yīng)，對(duì)環(huán)境造成污染，故D錯(cuò)誤。]環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)開展1．環(huán)境問題(1)溫室效應(yīng)：由于大氣中溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成。主要原因是煤炭和石油的大量消耗而產(chǎn)生的廢氣。(2)酸雨：大氣中的酸性物質(zhì)，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨過程中溶入雨水，使其成為酸雨。(3)光化學(xué)煙霧：氮氧化物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥柟庵袕?qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)。(4)浮塵：常規(guī)能源燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的浮塵。2．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(huì)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(dòng)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(gè)國(guó)家和地區(qū)經(jīng)濟(jì)開展水平的重要標(biāo)志。(2)不利方面：能源的大量使用會(huì)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(duì)人類造成很大的危害。(3)可持續(xù)開展的三個(gè)開展方向①對(duì)常規(guī)能源合理有效地利用，保存環(huán)境與生態(tài)平衡。②開發(fā)新型清潔的能源和可再生能源。③積極研發(fā)節(jié)能的新技術(shù)，提高能源利用效率?！纠?】二氧化碳對(duì)長(zhǎng)波輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，地球外表發(fā)出的長(zhǎng)波輻射到大氣層以后被二氧化碳截獲，最后使大氣升溫。大氣中的二氧化碳像溫室的玻璃一樣，只準(zhǔn)太陽的熱輻射進(jìn)來，不讓室內(nèi)的長(zhǎng)波輻射出去，大氣中的二氧化碳的這種效應(yīng)叫溫室效應(yīng)。這是目前科學(xué)界對(duì)地球氣候變暖進(jìn)行分析的一種觀點(diǎn)，根據(jù)這種觀點(diǎn)，以下說法不能成立的是()A．在地球形成的早期，火山活動(dòng)頻繁，排出大量二氧化碳，當(dāng)時(shí)地球的溫度很高B．經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間，地殼的巖石和二氧化碳發(fā)生了化學(xué)反響，導(dǎo)致二氧化碳減少，地球上出現(xiàn)了生命C．由于工業(yè)的開展和人類的活動(dòng)，導(dǎo)致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高D．現(xiàn)在的地球正在變暖的原因是工業(yè)用電和生活用電的急劇增加，使電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D[地球形成的早期，地殼不如現(xiàn)在牢固，地球不如現(xiàn)在穩(wěn)定，火山活動(dòng)頻繁，符合地質(zhì)的開展規(guī)律。由于火山的噴發(fā)，排出大量的二氧化碳，進(jìn)而導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的地球氣溫升高，選項(xiàng)A正確；由于多種原因，其中包括巖石中的礦物成分與水、氧氣、二氧化碳發(fā)生化學(xué)反響，使地球上的巖石進(jìn)一步分化，最后形成土壤，二氧化碳減少，形成了適合生命生存的條件，選項(xiàng)B正確；由于工業(yè)的開展和人類的活動(dòng)，大量地使用常規(guī)能源，導(dǎo)致二氧化碳在空氣中的含量增大，地球上的氣溫正在升高，選項(xiàng)C正確；生活用電和工業(yè)用電使電能向其他形式的能轉(zhuǎn)化，會(huì)產(chǎn)生熱，但不是溫室效應(yīng)的主要原因，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。D符合題意。]eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．近年來我國(guó)建立了許多風(fēng)力發(fā)電廠，某地平均風(fēng)速為5m/s，空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面，如果這個(gè)風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，那么該風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？[解析]在t時(shí)間內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量m＝πr2v·tρ這些氣流的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2，轉(zhuǎn)變成的電能E＝eq\f(1,2)mv2×10%所以風(fēng)車帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的功率為P＝eq\f(E,t)＝eq\f(1,2)πr2ρv3×10%代入數(shù)據(jù)得P≈3.4kW。[答案]3.4kW1．煤、石油、天然氣和生物質(zhì)能作為能源的共同特點(diǎn)是()A．可再生能源，取之不盡，用之不竭B．不可現(xiàn)生能源，用一點(diǎn)，少一點(diǎn)C．來自太陽輻射的能源D．污染環(huán)境的能源C[煤、石油、天然氣屬于不可再生能源，用一點(diǎn)，少一點(diǎn)，而且其廢棄物以及在利用的過程中所放出的氣體對(duì)自然界造成了很大的污染，如氣車尾氣、煤煙、煤渣等；而生物質(zhì)能源取之不盡、用之不竭，只要合理地應(yīng)用不會(huì)對(duì)自然界造成污染。因此，選項(xiàng)ABD是錯(cuò)誤的，故C正確。故答案為C。]2．(多項(xiàng)選擇)以下說法中正確的選項(xiàng)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．水能是可再生能源D．煤、石油等常規(guī)能源是取之不盡，用之不竭的AC[煤、石油、天然氣是由于樹木等經(jīng)多年埋在地下而形成的，而樹木等的生成離不開太陽能，故其最初來源可追溯到太陽能，故A正確；汽油燃燒會(huì)引起一些化合物的產(chǎn)生，導(dǎo)致有毒氣體的生成，故不屬于清潔能源，故B錯(cuò)誤；水是可以再生的，屬于可再生能源，故C正確；煤、石油等常規(guī)能源的生成要經(jīng)歷很多年，用完很難再生成，故D錯(cuò)誤。]3．(多項(xiàng)選擇)能源短缺和環(huán)境惡化指的是()A．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度的，這叫能源短缺B．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(chǔ)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C．煤炭和石油具有大量的氣味，在開采、存放和使用過程中這些氣味會(huì)聚在空氣中污染空氣，使環(huán)境惡化D．大量煤炭和石油產(chǎn)品在燃燒時(shí)排出的有害氣體污染了空氣，改變了大氣的成分使環(huán)境惡化BD[常規(guī)能源是有限的，用盡后不可能永續(xù)，這是能源短缺；環(huán)境惡化是指常規(guī)能源燃燒后排出的氣體污染空氣，使生態(tài)平衡被破壞等災(zāi)害現(xiàn)象，故BD正確。]4．以下說法不正確的選項(xiàng)是()A．根據(jù)能量守恒定律，能量不會(huì)消失，因此不會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)B．相對(duì)人類的歷史來說，太陽能是取之不盡，用之不竭的C．節(jié)約能源、開發(fā)新能源是解決能源危機(jī)的有效途徑D．風(fēng)能是目前能源開發(fā)利用中較為理想的清潔能源A[能量雖然不會(huì)消失，但能量的轉(zhuǎn)化方式有方向性，從而在利用能源時(shí)會(huì)使能源或能量的品質(zhì)越來越低，最后不能被我們所利用，故A錯(cuò)誤。A符合題意。]5．能源在“兩型〞社會(huì)的建設(shè)中有著重要的意義，節(jié)約用電應(yīng)