鲁科版物理必修二2.4能源与可持续发展

学案4能源与可持续发展学点1能量转化和转移的方向性(1)能量转化和守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，且在转化或转移过程中总和不变，但实际上，能量转化和转移也不是任意的，涉及内能的转化和转移都是有方向性的，这表现在：①机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。机械能转化为内能不需要专门的装置，而内能要转化为机械能却很复杂，蒸汽机是人类发明的第一种把内能转化为机械能的装置，开始了对能源的大规模应用，推动了第一次工业革命。后来又陆续发明了各种热机如柴油机、汽油机等内燃机，直到喷气发动机，但无论何种热机，都不可能百分之百地把内能变成机械能，即热机的效率一定小于1。②内能总是自动地从高温物体向低温物体转移，而不可能自动地从低温物体向高温物体转移。(2)与温度相关的现象叫热现象，实际上，凡是与热现象有关的物理过程都是有方向性的、不可逆的。【例1】下列说法正确的是()A.热量能自发地从高温物体传到低温物体B.热量不能从低温物体传到高温物体C.热传导是有方向的D.能量耗散说明能量是不守恒的AC【解析】热量虽然不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定外加条件下，也能做到“热量从低温物体传到高温物体”。例如，电冰箱等电器的工作过程，所以B项是不正确的。所谓“能量耗散”是指在能量的转化过程中没有办法把耗散的能量重新收集起来，重新加以利用，“能量耗散”过程中的总能量还是守恒的，能量的转化是有方向性的，而不是能量不守恒，因此D项也是错误的。正确的是A、C。对于“热传导是有方向的”，可以从各个不同角度来命题，要注意题意表面所掩盖的物理本质，注意能量守恒定律是无一例外地普遍适用的。下列哪些物理过程是不可逆的()A.在一绝热容器内盛有液体，通过不停地搅动使液体的温度升高B.在一个传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温的大水池内，不停地搅动液体，但液体的温度不变C.用一条不可伸长的细轻绳悬挂一个小球，上端固定，把小球拉离平衡位置由静止释放(不计阻力)D.在一绝热容器内，不同温度的气体进行混合1ABD学点2能源开发与可持续发展能源是人类活动的物质基础。人类利用能源从远古到今天经历了柴薪时期、煤炭时期和石油时期。人类利用能源的历史，也就是人类认识和了解自然的历史。火的利用，是人类与动物的区别的标志。蒸汽机的发明，使内能转化为机械能成为可能，开始了对化石能源的大规模应用，出现了第一次工业革命；石油的开采、电能的应用，推动人类社会进入现代化。核能的发现和应用，使人类具备了瞬间毁灭自身和全球生物的能力，人类文明跃升到一个新的层次，同时也使人类必须负起与自然和谐相处、共同发展的责任。所以，人类社会要发展，能源是必不可少的资源，但现有的煤、石油、天然气等化石燃料都是远古时期储存的太阳能，不可再生，不久的将来都要枯竭。同时，大量使用这类燃料对环境的破坏非常严重，所以迫切需要找到新的替代能源。在现有条件下，可供利用的新能源主要有地热能、风能、太阳能、海洋能、生物质能等。【例2】关于能源的开发和利用，下列哪些观点是不正确的()A.能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短期行为B.根据能量守恒，能源是取之不尽、用之不竭的C.开发和利用能源时，必须同时考虑对生态环境的保护D.不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径ACD凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源，但不能说能源就是能量。【解析】能源是提供能量的物质资源。能源的利用过程，实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量。能源的利用具有方向性。同时，对能源的利用要注意其可持续发展性，必须同时考虑对生态环境的保护。不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径。2二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温。大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，不让室内的长波辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是()A.在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量二氧化碳，当时地球的温度很高B.经过漫长的年代，地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命C.由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高D.现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，是电能和其他形式的能转化为内能ABC历史上曾经有许多人企图发明一种机器，它可以不消耗能量而连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功，人们把这种设想中的不消耗能量的机器叫做第一类永动机。第一类永动机能否制成？【我的见解】如图所示是“永动机”的一种设计方案。轮子边缘悬挂着前端有重锤且可自由活动的棒子，设计者认为，无论轮子在什么位置右侧重锤距离轮子中心总是比左侧重锤远，它们产生的转动力矩总是比左侧重锤产生的大，所以，右侧会牵动左侧使轮子旋转，而且会永久地旋转下去(至少在轮子磨损之前)，并带动机器转动。这仅仅是设计者的想法，实际上这台机器并不能旋转。因为轮子右侧的重锤虽然距离中心较远，每个重锤产生的力矩较大，但重锤的个数少，只有4个，左侧的重锤虽然距离中心轴近，产生的力矩较小，但个数多，有8个，所以总力矩仍是平衡的。实际操作时这个轮子可能会左右晃动几下，然后就停下来。退出