魯科版物理必修二2.4能源與可持續(xù)發(fā)展

1、學(xué)案學(xué)案4 4 能源與可持續(xù)發(fā)展能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)1 能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 (1)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律指明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，且在轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律指明各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，且在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中總和不變，但實(shí)際上，能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也不是任意的，化或轉(zhuǎn)移過(guò)程中總和不變，但實(shí)際上，能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移也不是任意的，涉及內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是有方向性的，這表現(xiàn)在：涉及內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移都是有方向性的，這表現(xiàn)在： 機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化。引起其他變化。 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

2、不需要專門(mén)的裝置，而內(nèi)能要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能卻很機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能不需要專門(mén)的裝置，而內(nèi)能要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能卻很復(fù)雜，蒸汽機(jī)是人類發(fā)明的第一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，開(kāi)始了復(fù)雜，蒸汽機(jī)是人類發(fā)明的第一種把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，開(kāi)始了對(duì)能源的大規(guī)模應(yīng)用，推動(dòng)了第一次工業(yè)革命。后來(lái)又陸續(xù)發(fā)明了各種對(duì)能源的大規(guī)模應(yīng)用，推動(dòng)了第一次工業(yè)革命。后來(lái)又陸續(xù)發(fā)明了各種熱機(jī)如柴油機(jī)、汽油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)，直到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，但無(wú)論何種熱機(jī)，熱機(jī)如柴油機(jī)、汽油機(jī)等內(nèi)燃機(jī)，直到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，但無(wú)論何種熱機(jī)，都不可能百分之百地把內(nèi)能變成機(jī)械能，即熱機(jī)的效率一定小于都不可能百分之百地把內(nèi)能變成機(jī)械能，即熱機(jī)的效率一定小于1。 內(nèi)能總是自

3、動(dòng)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不可能自動(dòng)地從內(nèi)能總是自動(dòng)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移，而不可能自動(dòng)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移。低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移。 (2)與溫度相關(guān)的現(xiàn)象叫熱現(xiàn)象，實(shí)際上，凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理與溫度相關(guān)的現(xiàn)象叫熱現(xiàn)象，實(shí)際上，凡是與熱現(xiàn)象有關(guān)的物理過(guò)程都是有方向性的、不可逆的。過(guò)程都是有方向性的、不可逆的?！纠纠?】下列說(shuō)法正確的是】下列說(shuō)法正確的是( ) A.熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體熱量能自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體 B.熱量不能從低溫物體傳到高溫物體熱量不能從低溫物體傳到高溫物體 C.熱傳導(dǎo)是有方向的熱傳導(dǎo)是有方向的 D.能量耗散說(shuō)明能量是不守恒的能量耗散

4、說(shuō)明能量是不守恒的AC 【解析【解析】熱量雖然不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在熱量雖然不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，但在一定外加條件下，也能做到一定外加條件下，也能做到“熱量從低溫物體傳到高溫物體熱量從低溫物體傳到高溫物體”。例。例如，電冰箱等電器的工作過(guò)程，所以如，電冰箱等電器的工作過(guò)程，所以B項(xiàng)是不正確的。所謂項(xiàng)是不正確的。所謂“能量能量耗散耗散”是指在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒(méi)有辦法把耗散的能量重新收集起是指在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒(méi)有辦法把耗散的能量重新收集起來(lái)，重新加以利用，來(lái)，重新加以利用，“能量耗散能量耗散”過(guò)程中的總能量還是守恒的，能過(guò)程中的總能量還是守恒的，能量的轉(zhuǎn)化是有方向性的

5、，而不是能量不守恒，因此量的轉(zhuǎn)化是有方向性的，而不是能量不守恒，因此D項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。正確的是正確的是A、C。 對(duì)于對(duì)于“熱傳導(dǎo)是有方向的熱傳導(dǎo)是有方向的”，可以從各個(gè)不同角度來(lái)命題，可以從各個(gè)不同角度來(lái)命題，要注意題意表面所掩蓋的物理本質(zhì)，注意能量守恒定律是無(wú)一例要注意題意表面所掩蓋的物理本質(zhì)，注意能量守恒定律是無(wú)一例外地普遍適用的。外地普遍適用的。下列哪些物理過(guò)程是不可逆的下列哪些物理過(guò)程是不可逆的( )A.在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，通過(guò)不停地?cái)噭?dòng)使液在一絕熱容器內(nèi)盛有液體，通過(guò)不停地?cái)噭?dòng)使液 體的溫度升高體的溫度升高B.在一個(gè)傳熱的容器內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫在一個(gè)傳熱的容器

6、內(nèi)盛有液體，容器放在一恒溫 的大水池內(nèi)，不停地?cái)噭?dòng)液體，但液體的溫度不的大水池內(nèi)，不停地?cái)噭?dòng)液體，但液體的溫度不 變變C.用一條不可伸長(zhǎng)的細(xì)輕繩懸掛一個(gè)小球，上端固用一條不可伸長(zhǎng)的細(xì)輕繩懸掛一個(gè)小球，上端固 定，把小球拉離平衡位置由靜止釋放定，把小球拉離平衡位置由靜止釋放(不計(jì)阻力不計(jì)阻力)D.在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氣體進(jìn)行混合在一絕熱容器內(nèi)，不同溫度的氣體進(jìn)行混合 1ABD學(xué)點(diǎn)學(xué)點(diǎn)2 能源開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展能源開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展 能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類利用能源從遠(yuǎn)古到今天經(jīng)歷了能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類利用能源從遠(yuǎn)古到今天經(jīng)歷了柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期和石油時(shí)期。柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期和石

7、油時(shí)期。 人類利用能源的歷史，也就是人類認(rèn)識(shí)和了解自然的歷史。人類利用能源的歷史，也就是人類認(rèn)識(shí)和了解自然的歷史。 火的利用，是人類與動(dòng)物的區(qū)別的標(biāo)志。火的利用，是人類與動(dòng)物的區(qū)別的標(biāo)志。 蒸汽機(jī)的發(fā)明，使內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能成為可能，開(kāi)始了對(duì)化石能蒸汽機(jī)的發(fā)明，使內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能成為可能，開(kāi)始了對(duì)化石能源的大規(guī)模應(yīng)用，出現(xiàn)了第一次工業(yè)革命；石油的開(kāi)采、電能的應(yīng)用，源的大規(guī)模應(yīng)用，出現(xiàn)了第一次工業(yè)革命；石油的開(kāi)采、電能的應(yīng)用，推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入現(xiàn)代化。推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入現(xiàn)代化。 核能的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，使人類具備了瞬間毀滅自身和全球生物的能核能的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，使人類具備了瞬間毀滅自身和全球生物的能力，人類文明

8、躍升到一個(gè)新的層次，同時(shí)也使人類必須負(fù)起與自然和力，人類文明躍升到一個(gè)新的層次，同時(shí)也使人類必須負(fù)起與自然和諧相處、共同發(fā)展的責(zé)任。諧相處、共同發(fā)展的責(zé)任。 所以，人類社會(huì)要發(fā)展，能源是必不可少的資源，但現(xiàn)有的煤、所以，人類社會(huì)要發(fā)展，能源是必不可少的資源，但現(xiàn)有的煤、石油、天然氣等化石燃料都是遠(yuǎn)古時(shí)期儲(chǔ)存的太陽(yáng)能，不可再生，不石油、天然氣等化石燃料都是遠(yuǎn)古時(shí)期儲(chǔ)存的太陽(yáng)能，不可再生，不久的將來(lái)都要枯竭。同時(shí)，大量使用這類燃料對(duì)環(huán)境的破壞非常嚴(yán)重，久的將來(lái)都要枯竭。同時(shí)，大量使用這類燃料對(duì)環(huán)境的破壞非常嚴(yán)重，所以迫切需要找到新的替代能源。在現(xiàn)有條件下，可供利用的新能源所以迫切需要找到新的替代能

9、源。在現(xiàn)有條件下，可供利用的新能源主要有地?zé)崮?、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能等。主要有地?zé)崮?、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能等?！纠纠?】關(guān)于能源的開(kāi)發(fā)和利用，下列哪些觀點(diǎn)是不正確的】關(guān)于能源的開(kāi)發(fā)和利用，下列哪些觀點(diǎn)是不正確的( ) A.能源是有限的，無(wú)節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短能源是有限的，無(wú)節(jié)制地使用常規(guī)能源，是一種盲目的短 期行為期行為 B.根據(jù)能量守恒，能源是取之不盡、用之不竭的根據(jù)能量守恒，能源是取之不盡、用之不竭的 C.開(kāi)發(fā)和利用能源時(shí)，必須同時(shí)考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)開(kāi)發(fā)和利用能源時(shí)，必須同時(shí)考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù) D.不斷開(kāi)發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要不

10、斷開(kāi)發(fā)新能源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要 途徑途徑ACD 凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源，但不能說(shuō)凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源，但不能說(shuō)能源就是能量。能源就是能量。 【解析【解析】能源是提供能量的物質(zhì)資源。能源的利用過(guò)程，能源是提供能量的物質(zhì)資源。能源的利用過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程，但不能說(shuō)能源就是能量。實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程，但不能說(shuō)能源就是能量。能源的利用具有方向性。同時(shí)，對(duì)能源的利用要注意其可持能源的利用具有方向性。同時(shí)，對(duì)能源的利用要注意其可持續(xù)發(fā)展性，必須同時(shí)考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。不斷開(kāi)發(fā)新能續(xù)發(fā)展性，必須同時(shí)考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。不斷開(kāi)發(fā)新

11、能源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要途徑。源，是緩解能源危機(jī)、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的重要途徑。 2二氧化碳對(duì)長(zhǎng)波輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，行星表面發(fā)出的長(zhǎng)二氧化碳對(duì)長(zhǎng)波輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，行星表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射到大氣以后被二氧化碳截獲，最后使大氣升溫。大氣波輻射到大氣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暖房的玻璃一樣，只準(zhǔn)太陽(yáng)的熱輻射進(jìn)來(lái)，中的二氧化碳像暖房的玻璃一樣，只準(zhǔn)太陽(yáng)的熱輻射進(jìn)來(lái)，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)行分析的一種溫室效應(yīng)。這是目前科學(xué)界對(duì)地球氣候變暖

12、進(jìn)行分析的一種觀點(diǎn)，根據(jù)這種觀點(diǎn)，以下說(shuō)法成立的是觀點(diǎn)，根據(jù)這種觀點(diǎn)，以下說(shuō)法成立的是( )A.在地球形成的早期，火山活動(dòng)頻繁，排出大量二氧化碳，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)地球的溫度很高當(dāng)時(shí)地球的溫度很高B.經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的年代，地殼的巖石和氣體二氧化碳發(fā)生化學(xué)反經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的年代，地殼的巖石和氣體二氧化碳發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，導(dǎo)致二氧化碳減少，地球上出現(xiàn)了生命應(yīng)，導(dǎo)致二氧化碳減少，地球上出現(xiàn)了生命C.由于工業(yè)的發(fā)展和人類的活動(dòng)，導(dǎo)致二氧化碳在空氣中的由于工業(yè)的發(fā)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含量增大，地球上的氣溫正在升高D.現(xiàn)在地球正在變

13、暖的原因是工業(yè)用電和生活用電的急劇增現(xiàn)在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，是電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能加，是電能和其他形式的能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能ABC 歷史上曾經(jīng)有許多人企圖發(fā)明一種機(jī)器，它可以不消耗能量而歷史上曾經(jīng)有許多人企圖發(fā)明一種機(jī)器，它可以不消耗能量而連續(xù)不斷地對(duì)外做功，或者消耗少量能量而做大量的功，人們把這連續(xù)不斷地對(duì)外做功，或者消耗少量能量而做大量的功，人們把這種設(shè)想中的不消耗能量的機(jī)器叫做第一類永動(dòng)機(jī)。種設(shè)想中的不消耗能量的機(jī)器叫做第一類永動(dòng)機(jī)。 第一類永動(dòng)機(jī)能否制成？第一類永動(dòng)機(jī)能否制成？【我的見(jiàn)解【我的見(jiàn)解】 如圖所示是如圖所示是“永動(dòng)機(jī)永動(dòng)機(jī)”的一種設(shè)計(jì)方案。輪

14、的一種設(shè)計(jì)方案。輪子邊緣懸掛著前端有重錘且可自由活動(dòng)的棒子，子邊緣懸掛著前端有重錘且可自由活動(dòng)的棒子，設(shè)計(jì)者認(rèn)為，無(wú)論輪子在什么位置右側(cè)重錘距設(shè)計(jì)者認(rèn)為，無(wú)論輪子在什么位置右側(cè)重錘距離輪子中心總是比左側(cè)重錘遠(yuǎn)，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)離輪子中心總是比左側(cè)重錘遠(yuǎn)，它們產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩總是比左側(cè)重錘產(chǎn)生的大，所以，右側(cè)動(dòng)力矩總是比左側(cè)重錘產(chǎn)生的大，所以，右側(cè)會(huì)牽動(dòng)左側(cè)使輪子旋轉(zhuǎn)，而且會(huì)永久地旋轉(zhuǎn)下會(huì)牽動(dòng)左側(cè)使輪子旋轉(zhuǎn)，而且會(huì)永久地旋轉(zhuǎn)下去去( (至少在輪子磨損之前至少在輪子磨損之前) )，并帶動(dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)。，并帶動(dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)。 這僅僅是設(shè)計(jì)者的想法，實(shí)際上這臺(tái)機(jī)器這僅僅是設(shè)計(jì)者的想法，實(shí)際上這臺(tái)機(jī)器并不能旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檩喿佑覀?cè)的重錘雖然距離