2019-2020学年新教材高中物理 第十二章 电能 能量守恒定律 第4节 能源与可持续发展课件 新

第4节能源与可持续发展1．知道能量守恒定律的具体内容。2．了解能量耗散，知道能量转移或转化的方向性。3．知道能源的分类与应用，知道能源的利用与社会发展的关系。一、能量转移或转化的方向性1．填一填(1)能量守恒定律的内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式为其他形式，或者从一个物体到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持。转化转移不变(2)科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是________的。(3)能量的耗散：把能量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新的现象，它反映出自然界中的宏观过程具有_____性。(4)节约能源的根本原因：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未，但在可利用的品质上了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。不可逆利用方向减小减小2．判一判(1)能量在转移或转化过程中总量是保持不变的。()(2)当一个物体所具有的能量增加时，一定有别的物体的能量在减小。()(3)能源利用过程中能量总量不变，可利用的品质也不变。()√√×3．选一选能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。下列说法正确的是()A．因为能量守恒，所以不需要节约能源B．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机C．不同形式的能量之间可以相互转化D．能量可以被消灭，也可以被创生解析：自然界的总能量是守恒的，能量既不能被消灭，又不能被创生，但随着能量耗散，能量可以利用的品质会降低，可利用的能源会减少，所以会有能源危机，我们要节约能源，C正确。答案：C二、能源的分类与应用能源与社会发展1．填一填(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，又叫能源。(2)可再生能源：水能、风能、潮汐能等来源于的这些能源。(3)我国能源的开发：太阳能发电、发电、风能发电、发电。化石太阳能水力核能(4)能源与社会发展①人类对能源的利用经历的三个时期：时期、煤炭时期、石油时期。②能源的开发和利用对环境造成的影响：a．石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，加剧了_____效应，使得两极的冰雪融化，海平面上升。b．石油和煤炭的燃烧形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物，酸化。柴薪温室土壤c．内燃机工作时产生氮的氧化物和碳氢化合物，这些化合物在大气中受紫外线的照射，产生光化学。燃烧时产生的也是主要的污染物。烟雾浮尘2．判一判(1)天然气属于化石能源。()(2)化石能源利用过程中加剧了温室效应现象。()(3)核能发电不会对环境产生危害。()√√×3．选一选关于能量和能源，下列说法正确的是()A．在能源利用的过程中，能量在数量上并未减少B．由于自然界中总的能量守恒，所以不需要节约能源C．能量耗散说明能量在转化过程中不断减少D．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造解析：根据能量守恒定律可知，在能源使用过程中，能量在数量上并未减少，故A正确，C错误；虽然总能量不会减少，但是由于能量使用后品质降低，无法再利用，故还需要节约能源，故B错误；根据能量守恒定律可知，能量不会被创造，也不会被消灭，故D错误。答案：A能量守恒定律的理解和应用[学透用活]1．能量的存在形式及相互转化(1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等。(2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。2．能量守恒的两种表达(1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等。(2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。3．应用能量转化与守恒解题的步骤(1)首先分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式。(2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式。(3)依据ΔE减＝ΔE增列式求解。[典例1]如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m。在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4h，先拿去盖板，液体开始运动，由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为()A.116mghB.18mghC.14mghD.12mgh[解析]去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能。如图所示，最终状态可等效为右侧12h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q＝18mg·12h＝116mgh，故A正确。[答案]A[对点练清]1．下列说法中正确的是()A．能就是功，功就是能B．外力对物体做功越多，这个物体的能量就越大C．外力对物体不做功，这个物体就没有能量D．能量转化的多少可以用做功的多少来量度解析：功和能是两个不同的概念，外力对物体做功的多少只是说明了能量转化的多少而不能说明物体能量的多少，外力对物体不做功不能说明物体没有能量，A、B、C错误；功是能量转化的量度，D正确。答案：D2．[多选]下列关于能量转化的说法中，正确的是()A．能量在转化过程中，有一部分能量转化为内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用B．各种形式的能量在转化时，总能量是不变的C．在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成了不便于利用的D．各种能量在不转化时是守恒的，但在转化时是不守恒的解析：根据能量守恒定律可知，不论在能量的转化还是在能量的转移过程中，能量的总量都是不变的。由能量耗散知，在能量转化的过程中，有一部分能量转化为周围环境的内能，而我们无法把这些内能收集起来重新利用，这表明，在能源的利用过程中，能量的总量并未减少，但是在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了，而自然界的能量仍是守恒的。故选项A、B、C正确，D错误。答案：ABC3．水平地面上平放着一根长为L、质量为M的匀质棒，把它的一端匀速抬高H(H≪L)，假设用手直接作用于棒端抬高时手做功W1，用一根弹簧钩住棒端抬至同样高度时手做功W2，则()A．W1＝W2B．W1W2C．W1W2D．不确定W1与W2之间的关系解析：手直接作用于棒的一端时手做功W1＝ΔEpG，用弹簧钩住升高相同高度时手做功W2＝ΔEpG＋ΔEp弹，显然W1W2，C正确。答案：C能源的利用与可持续发展[学透用活]1．能源开发和利用的关系图2．能源的分类能源分类方法能源分类名称特点举例一次能源自然形成，未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能按形成或转换特点分二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气按利用技术分新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、水能、核能、地热能、海洋能、沼气能、风能可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、生物质能、地热能按可否再生分不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能按对环境污染情况分污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油、天然气)[典例2][多选]下列对能量耗散的理解正确的是()A．能量耗散说明能量不断减少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失D．能量耗散从能量角度反应出自然界的宏观过程具有方向性[解析]在发生能量转换的宏观过程中，其他形式的能量最终会转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散。能量耗散并不违背能量守恒定律，能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错误，B、D正确。[答案]BD[规律方法]能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性。[对点练清]1．下列供热方式最有利于环境保护的是()A．用煤做燃料供热B．用石油做燃料供热C．用天然气或煤气做燃料供热D．用太阳能灶供热解析：煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧得不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气。而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故答案应选D。答案：D2．[多选]下列关于能量耗散的说法正确的是()A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B．能量耗散是指耗散在环境中的内能不便于被人类利用C．各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D．能量耗散导致能量品质的降低解析：能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故选项A错误，选项B、D正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确。答案：BCD3．[多选]关于“温室效应”，下列说法正确的是()A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C．“温室效应”使得地面气温上升、两极冰雪融化D．“温室效应”使得土壤酸化解析：“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水向河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C选项正确。答案：BC一、模型发电站能量的转化(物理观念)[选自鲁科版新教材P160“物理聊吧”]如图是用一台蒸汽机和一台发电机建立的模型发电站，将这个模型发电站与小灯泡连接起来，就可以供电了。请分析该模型发电站工作时各种形式的能量是如何转化的。[提示]蒸汽机将蒸汽的内能转化为蒸汽轮机的机械能，蒸汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能使小灯泡发光。二、典题好题发掘，练典题做一当十[选自鲁科版新教材P162第4题]如图所示，将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，使两端分别固定在罐盖和罐底上。将该装置从不太陡的斜面上释放，会观察到什么现象？请你做一做，并从能量转化与守恒的角度加以解释。[提示]会看到罐子滚动到坡底又自动向坡上滚动，因为向下滚动时重力势能转化成动能，又转化成橡皮筋的弹性势能储存在罐子里，弹性势能转化成动能、重力势能，所以又向上滚动。