高中物理4.8能源的開發(fā)與利用學(xué)案粵教版必修

1、4.8 能源的開發(fā)與利用【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識與技能：1、了解能源與人類生存和社會發(fā)展的關(guān)系2、知道什么是能源及其分類3、知道可持續(xù)發(fā)展的重大意義二、過程與方法：1、提高信息收集和處理的能力，通過歷史上的典型事件說明能源對人類生存的意義2、由學(xué)生對周圍環(huán)境的切身體驗，說出能源的利用和開發(fā)對環(huán)境所造成的危害思考怎樣合理利用和開發(fā)能源，怎樣解決日益增加的能源危機(jī)嘗試應(yīng)用物理知識解決實際問題的能力三、情感態(tài)度與價值觀： 1、由親身經(jīng)歷，體會能源對人類的重要性2、樹立“可持續(xù)發(fā)展”的意識，培養(yǎng)利用和開發(fā)能源的正確態(tài)度在力所能及的范圍內(nèi)，為社會的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)【學(xué)習(xí)重點】能源的分類，未來能源的開發(fā)與利

2、用，環(huán)境保護(hù)【知識要點】一、能源及其分類按照基本形態(tài)分類，能源通常可分為一次能源和二次能源。所謂一次能源是指自然界天然存在、不改變其形態(tài)就可直接利用的能源，如煤炭、石油、天然氣、水力、風(fēng)力、太陽能等。二次能源是指由一次能源進(jìn)行加工轉(zhuǎn)換而得到的能源產(chǎn)品，如蒸汽、電力、煤氣、石油制品等。一次能源和二次能源的概念實際上反映了人類對能源的兩種利用方式。從一次能源到二次能源是人類能源利用方式的飛躍。一次能源經(jīng)過加工后，實現(xiàn)了不同能源間的轉(zhuǎn)換，大大提高了能源的利用率和使用范圍。按來源分類，可將能源分為再生能源和非再生能源。水力、風(fēng)力、太陽能等屬于再生能源，煤炭、石油、天然氣等則屬于非再生能源。按目前應(yīng)用廣

3、泛程度，可分為常規(guī)能源和新能源。目前普遍使用的煤、石油、天然氣屬于常規(guī)能源，而太陽能、核能等則屬于新能源。能源的開發(fā)利用本質(zhì)上就是改變能源的形態(tài)，把不方便人們利用的能源形式改變?yōu)榉奖闶褂?、清潔、高效的能源形式。二、能源危機(jī)與環(huán)境污染地球上已探明可供開采使用的常規(guī)能源極其有限，按現(xiàn)在的消耗速度，石油只能供開采約40年，煤炭也只能供開采約200年。石油和煤炭的使用導(dǎo)致了巨大的環(huán)境污染。我國面臨的環(huán)境和能源問題十分嚴(yán)峻。三、未來能源核能、太陽能、地?zé)崮?、生物物質(zhì)能、海洋能、氫氣等等。節(jié)約能源和開發(fā)利用新能源是解決當(dāng)前能源危機(jī)的主要途徑?！镜湫屠}】例1 水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗魵猓ㄟ^渦輪帶動發(fā)電

4、機(jī)發(fā)電。用過的水蒸氣在液化器中凝結(jié)成水，再到鍋爐，循環(huán)使用，液化器中的冷卻水回流到冷卻塔中降溫，如圖4-35所示，求： （1）夏天，來自冷卻塔的水溫為16，而回到冷卻塔的水溫為30，若冷卻塔和液化器間水的流量為 15m3/s，試求這個系統(tǒng)通過冷卻塔散熱的功率。 （2）如果發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為56萬kw，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為80%。不計水蒸氣通過渦輪機(jī)過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機(jī)的磨擦，試求水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率. 圖4-35精析：本題解決問題的關(guān)鍵是抓住能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：（1）水蒸氣的能量主要轉(zhuǎn)化為渦輪機(jī)的機(jī)械能和冷卻水的內(nèi)能。（2）機(jī)械能的80%轉(zhuǎn)化為電能。求出冷卻水每

5、秒吸收的熱量，即可求出系統(tǒng)的散熱功率，再求出機(jī)械功率，就能求出總功率，然后求出電功率與總功率比即為水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率。 解（1）1s內(nèi)冷卻水吸熱 （2）P電=80%P機(jī) 【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1關(guān)于機(jī)械能守恒定律的適用條件，下列說法中正確的是A只有重力作用時，機(jī)械能守恒B當(dāng)有其他力作用時，只要合外力為零，機(jī)械能守恒C當(dāng)有其他力作用時，只要合外力的功為零，機(jī)械能守恒D炮彈在空中飛行不計阻力時，僅受重力作用，所以爆炸前后機(jī)械能守恒2一個人站在陽臺上，以相同的速率v分別把三個球豎直向上拋出、豎直向下拋出、水平拋出，不計空氣阻力，則三球落地時的速率A上拋球最大 B下拋球最大 C平拋球最大 D三球一樣大

6、3如圖1所示，小球自a點由靜止自由下落，到b點時與彈簧接觸，到c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由abc的運動過程中 A小球和彈簧總機(jī)械能守恒B小球的重力勢能隨時間均勻減少C小球在b點時動能最大D到c點時小球重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量4一物體質(zhì)量為2kg，以4m/s的速度在光滑水平面上向左滑行，從某時刻起作用一向右的水平力，經(jīng)過一段時間后，滑塊的速度方向變?yōu)樗较蛴?，大小?m/s，在這段時間內(nèi)水平做功為A0 B8J C16J D32J5如圖2所示，木塊靜止在光滑水平桌面上，一子彈平射入木塊的深度為d時，子彈與木塊相對靜止，在子彈入射的過程中，木塊沿桌面移動

7、的距離為L，木塊對子彈的平均阻力為f，那么在這一過程中A木塊的機(jī)械能增量f L B子彈的機(jī)械能減少量為f（L+d）C系統(tǒng)的機(jī)械能減少量為f d D系統(tǒng)的機(jī)械能減少量為f（L+d）6一個小孩站在船頭，按圖3兩種情況用同樣大小的力拉繩，經(jīng)過相同的時間（船未碰撞），小孩所做的功、及在時間內(nèi)小孩拉繩的功率、的關(guān)系為 A， B，C=， D7某消防隊員從一平臺上跳下，下落2 m后雙腳觸地，接著他用雙腿彎曲的方法緩沖，使自身重心又降下0.5 m，在著地過程中地面對他雙腳的平均作用力為自身重力的A8倍B10倍 C2倍D5倍8一質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于O點，小球在水平力F作用下，從平衡位置緩慢地移到

8、Q點，如圖4所示，則此過程中力F所做的功為 Amglcos BFlsinC D9一足球運動員將質(zhì)量為l kg的足球由靜止以10m/s的速度用力踢出，假設(shè)運動員踢球瞬間的平均作用力為200N，球在水平方向上運動了30m停止，則人對球所做的功為A50JB500J C200JD6000J 10一個質(zhì)量為的物體以的加速度豎直向下運動，則在此物體下降高度的過程中，物體的 A重力勢能減少了 B動能增加了 C機(jī)械能保持不變 D機(jī)械能增加了11如圖所示，斜面傾角=30，另一邊與地面垂直，高為H，斜面頂點有一定滑輪，物塊A和B的質(zhì)量分別為m1和m2，通過輕而軟的細(xì)繩連結(jié)并跨過定滑輪，開始時兩物塊都位于與地面的垂

9、直距離為H的位置上，釋放兩物塊后，A沿斜面無摩擦地上滑，B沿斜面的豎直邊下落，若物塊A恰好能達(dá)到斜面的頂點，試求m1和m2的比值.（滑輪質(zhì)量、半徑及摩擦均可忽略） 12質(zhì)量是2000kg、額定功率為80kW的汽車，在平直公路上行駛中的最大速度為20m/s。若汽車從靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為2m/s2，運動中的阻力不變。求：汽車所受阻力的大小。3s末汽車的瞬時功率。汽車做勻加速運動的時間。汽車在勻加速運動中牽引力所做的功。 13某人利用如圖9所示的裝置，用100N的恒力F作用于不計質(zhì)量的細(xì)繩的一端，將物體從水平面上的A點移到B點.已知1=30，237，h=1.5m.不計滑輪質(zhì)量及繩與

10、滑輪間的摩擦.求繩的拉力對物體所做的功. 【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練參考答案】1.A 2.D 3.AD 4.A 5.ABC 6.B 7.D 8.D 9.A 10.BD11.解答 B下落過程中，對系統(tǒng)有：m2g=m1gsin+（m1+m2）v2以后對A上升至頂點過程：m1v2=m1g（- Hsin） 所以=12解答 所求的是運動中的阻力，若不注意“運動中的阻力不變”，則阻力不易求出。以最大速度行駛時，根據(jù)P=Fv，可求得F=4000N。而此時牽引力和阻力大小相等。由于3s時的速度v=at=6m/s，而牽引力由FFf=ma得F=8000N，故此時的功率為 P= Fv =4.8104W。設(shè)勻加速運動的時間為t，則t時刻的速度為v=a t=2t，這時汽車的功率為額定功率。由P=Fv，將F=8000N和v=2 t代入得t=5s。雖然功率在不斷變化，但功率卻與速度成正比，故平均功率為額定功率的一半，從而得牽引力的功為W=Pt=400005J=2105J.說明中的時間，有的學(xué)生用v=at，得t=vm/a=10s，這是錯誤的。要注意，汽車不是一直勻加速到最大速度的。13. 解答繩對物體的拉力雖然大小不變，但方向不斷變化，所以，不能直接根據(jù)W=Fscos求繩的拉力對物體做的功.由于不計繩與滑輪的質(zhì)量及摩擦