【課件】能源與可持續(xù)發(fā)展(課件)（人教版2019必修第三冊(cè)）

第十二章電能

能量守恒定律12.4

能源與可持續(xù)發(fā)展高中物理同步備課必修第三冊(cè)目錄contents能量守恒定律0102能量轉(zhuǎn)移的方向性03能源分類與應(yīng)用04能源與社會(huì)發(fā)展

我們知道，內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化成電能，電能可以轉(zhuǎn)化成光能、內(nèi)能或機(jī)械能……既然能量是守恒的，不會(huì)憑空消失，為什么我們還要節(jié)約能源呢?新課導(dǎo)入能量守恒定律01

能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)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(gè)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。這個(gè)規(guī)律叫作能量守恒定律（lawofenergyconservation）。(1)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有動(dòng)能和勢(shì)能，且可以相互轉(zhuǎn)化。(2)電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能。機(jī)械能守恒定律告訴我們:

在電路中，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，負(fù)載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能.....

把剛煮好的熱雞蛋放到冷水中，過一會(huì)，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后二者溫度相同。是否可以發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來(lái)溫度相同的雞蛋和水，過一會(huì)水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升？想一想能量轉(zhuǎn)移的方向性02

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)的宏觀過程都有方向性。2.能量的轉(zhuǎn)化具有方向性:如機(jī)械能可以自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。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。1、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性

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(lái)重新利用，這種現(xiàn)象叫能量的耗散。

能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。

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。2、能量耗散耗散的能量損失了嗎？那為什么還要節(jié)約能源呢？化學(xué)能→電能電能→內(nèi)能和光能最后耗散在環(huán)境中能源危機(jī)的深層次的含義便于利用的能源不便于利用的能源

能量耗散表明，在能源的利用過程中,能量的總量守恒,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。這是自然界的能量雖然守恒,但需要節(jié)約能源的根本原因。3、節(jié)約能源能源分類與應(yīng)用031、能源：凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱為能源。它是現(xiàn)代社會(huì)生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。2、能源的分類可再生能源：風(fēng)能地?zé)崮艹毕芴攸c(diǎn)：可循環(huán)使用、不斷補(bǔ)充不可再生能源：

特點(diǎn)：無(wú)法在短期內(nèi)再生煤石油天然氣不可再生能源

煤炭、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源?；茉礋o(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，所以這類能源被叫作不可再生能源。

水能、風(fēng)能、潮汐能等能源，歸根結(jié)底來(lái)源于太陽(yáng)能。這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。可再生能源（1）太陽(yáng)能發(fā)電

截至2022年9月底，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)3.58億千瓦。穩(wěn)坐全球第一把交椅。3、我國(guó)能源發(fā)展概況

至2018年底，我國(guó)水電總裝機(jī)容量約3.5億千瓦、年發(fā)電量約1.2萬(wàn)億千瓦時(shí)，雙雙繼續(xù)穩(wěn)居世界第一。三峽水電站葛洲壩水電站（2）水力發(fā)電連云港臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)風(fēng)車田新疆達(dá)坂城風(fēng)車田

截至2020年上半年，我國(guó)風(fēng)電占總發(fā)電量的比重達(dá)6.3%，但與歐洲仍有較大的差距，這意味著我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)空間巨大。（3）風(fēng)能發(fā)電大亞灣核電站防城港核電站秦山核電站

到2020年，中國(guó)核電機(jī)組數(shù)量將達(dá)到90余臺(tái)，從裝機(jī)容量上講，將超過法國(guó)，成為世界第二的核電大國(guó)，僅次于美國(guó)。（4）核能發(fā)電

一些質(zhì)量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時(shí)，會(huì)釋放出驚人的能量。同樣質(zhì)量的化學(xué)燃料與核燃料相比，如果都進(jìn)行了完全反應(yīng)，核燃料釋放出的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)燃料釋放出的能量?？煽刂频牧炎兎磻?yīng)所釋放出的能量，可以很好地被人們所利用。核電站就是利用可控核裂變來(lái)發(fā)電的。我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代百萬(wàn)千瓦級(jí)核電技術(shù)電站——華龍一號(hào)，其安全指標(biāo)和技術(shù)性能已達(dá)到國(guó)際最先進(jìn)的三代水平。我國(guó)的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。核能發(fā)電能源與社會(huì)發(fā)展04

自工業(yè)革命以來(lái)，煤和石油成為人類的主要能源。到了20世紀(jì)50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過了煤炭。柴薪時(shí)期煤炭時(shí)期1、能源是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)石油時(shí)期2、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)利用。（1）溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳。海水倒灌、耕地鹽堿化兩極冰雪融化，海平面上升3、環(huán)境問題（2）酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。被酸雨破壞的森林工業(yè)排放的廢氣（3）光化學(xué)煙霧:氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥?yáng)光中強(qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)——光化學(xué)煙霧。汽車排放尾氣城市機(jī)動(dòng)車尾氣污染

一輛行駛的小汽車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有370/0通過發(fā)動(dòng)機(jī)散熱系統(tǒng)排出，370/0直接由排氣管排出，只有260/0變?yōu)榘l(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能。4、STSE典例分析051．關(guān)于能源的開發(fā)和節(jié)約，你認(rèn)為下列哪些觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的（）A．常規(guī)能源是有限的，無(wú)節(jié)制地利用常規(guī)能源，如石油之類，是一種盲目的短期行為B．根據(jù)能量守恒定律，擔(dān)心能源枯竭是一種杞人憂天的表現(xiàn)C．能源的開發(fā)和利用，必須要同時(shí)考慮其對(duì)環(huán)境的影響D．通過核聚變利用核能是目前開發(fā)新能源的一種新途徑B小試牛刀2．對(duì)熱現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．熱量不能從低溫物體傳到高溫物體B．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向同性的特點(diǎn)C．改變物體內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞D．一切能源都取之不盡，用之不竭C小試牛刀3．關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是（）A．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造B．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源C．自然界中只要涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都具有方向性D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)提升了C小試牛刀4．關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化，下列說法中正確的是（）A．摩擦生熱的過程在任何情況下都是不可逆的B．空調(diào)既能制熱又能制冷說明熱傳遞不存在方向性C．永動(dòng)機(jī)不存在的原因是能量在某些特殊情況下是不守恒的D．由于能量的轉(zhuǎn)化過程符合守恒定律，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)A小試牛刀5．關(guān)于能量和能源，下列說法中正確的是（）A．化石能源是清潔能源；水能是可再生能源B．能量耗散說明能量在轉(zhuǎn)化過程中沒有方向性C．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減小，但能量品質(zhì)降低了D小試牛刀6．下列說法正確的是（）A．凡是能量守恒的過程就一定會(huì)發(fā)生B．摩擦生熱的過程是不可逆的過程C．空調(diào)機(jī)既能致熱又能致冷，說明熱傳遞不存在方向性D．由于能的轉(zhuǎn)化過程符合能量守恒定律，所以不會(huì)發(fā)生能源危機(jī)B小試牛刀7．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，下列哪些現(xiàn)象屬于能量的耗散（）A．利用水能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能 B．利用太陽(yáng)能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能C．電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能 D．火爐把房間的溫度升高D小試牛刀8.研究影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率P的模型如圖所示。風(fēng)對(duì)葉片做功，將部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)葉片的旋轉(zhuǎn)半徑為r、風(fēng)速恒為v、空氣質(zhì)量分布均勻且密度恒定，則（

）A．P∝rv3

B．P∝r2v2

C．P∝r2v3 D．P∝rv4C小試牛刀9.（多選）（2022·浙江·長(zhǎng)興縣教育研究中心高二期中）如圖為裝在屋頂上的太陽(yáng)能電池板，每塊電池板的面積為2m2。晴天時(shí)，電池板每平方米每分鐘接收到的太陽(yáng)能為6×104J，電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。以下說法正確的是（）A．太陽(yáng)能