【优化方案】高中物理 第4章4.4 能源与可持续发展课件 沪科必修2

4．4能源与可持续发展

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练4.4课标定位学习目标：1.理解不同能量之间的转化，知道能源和能量耗散．2．通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义．3．理解能量的转化效率的概念并进行相关计算．4．通过了解大量消耗能源对环境造成的破坏，初步认识科技给人类带来的负面效应，具有节能意识、环保意识．课标定位重点难点：重点：1.各种能量间的转化及能量守恒定律的理解．2．利用能量转化效率公式分析解决实际问题．难点：各种能量转化的分析及计算．课前自主学案一、分析小汽车行驶时能量的转化汽车行驶要消耗燃料，汽车各部分消耗的能量都是由燃油的________转化来的，具体情况如下：化学能二、能量守恒定律的确立1．被誉为能量守恒定律奠基者的有德国的________、英国的______和德国的__________．2．能量之间的相互转化自然界中，能的表现形式是多种多样的，除了机械能外，还有内能、电能、光能、化学能等，这些能量间可以相互_______，但总的能量______，即遵守_________________定律．迈尔焦耳亥姆霍兹转化不变能的转化和守恒3．能量守恒定律能量既不能凭空_______，也不能凭空_______，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中其总量________．三、研究能量的转化效率1．定义：转化为_________的能量跟_______能量的比值．产生消失不变有用功输入自发任何变化自发自发不可能2．表达式：能量的转化效率＝___________.四、能量转化和转移的方向性1．内容：机械能可以完全转化为内能，反过来，内能就不可能________地并且不引起___________地完全转变为机械能；在热传递的过程中，内能总是能________地从高温物体向低温物体转移，而不可能______地从低温物体向高温物体转移．2．意义：①发现了第二类永动机的_________性；②发现了各种自然现象转化的不可逆性．五、让天更蓝、水更清、地更绿1．能源(1)概念：能够提供可利用能量的物质，都可以称为能源．(2)分类：①从人类开发能源的历史划分常规能源：煤、石油、天然气等；新能源：核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等．②从能否再生分类可再生能源：水能、风能等；不可再生能源：石油、煤等．2．可持续发展保护环境和自然资源．核心要点突破一、、功功和和能能量量的的转转化化关关系系1．功功与与能能(1)功是是力力在在空空间间上上的的积积累累，，是是过过程程量量．．(2)能反反映映了了物物体体能能够够对对外外做做功功的的一一种种本本领领，，与与物物体体所所处处的的状状态态相相对对应应，，是是状状态态量量．．2．功功与与能能量量转转化化的的关关系系(简称称功功能能关关系系)功能关系概述(1)不同形式的能量之间的转化是通过做功实现的，做功的过程就是各种形式的能量之间转化(或转移)的过程，且做了多少功，就有多少能量发生转化(或转移)．(2)功是能量转化的量度．功能关系实例(1)重力做功：重力势能和其他能相互转化；(2)弹力做功：弹性势能和其他能相互转化；(3)合外力做功：动能与其他形式能相互转化；(4)除重力、系统内弹力外，其他力做的功：机械能与其他形式能相互转化.即时时应应用用(即时时突突破破，，小小试试牛牛刀刀)1．下下列列关关于于能能量量转转化化的的说说法法中中正正确确的的是是()A．举举重重运运动动员员把把重重物物举举起起来来，，体体内内一一部部分分化化学学能能转转化化成成重重物物的的机机械械能能B．电电流流通通过过电电阻阻丝丝使使电电能能转转化化为为内内能能C．内内燃燃机机做做功功过过程程实实现现了了燃燃料料的的化化学学能能向向内内能能的的转转化化D．水流冲冲击水轮轮机发电电，水流流的动能能转化成成电能解析：选ABD.物体被举举高时，，机械能能增加，，增加的的机械能能由人体体内化学学能转化化而来，，A对；电流流通过电电阻丝时时，根据据焦耳定定律，电电阻丝内内能增加加，是由由电能转转化而来来，B对；内燃燃机中燃燃料燃烧烧，将化化学能转转化为内内能，再再进一步步转化为为机械能能，C错；水力力发电的的原理就就是将水水的动能能转化成成电能，，D对．二、正确确理解能能量守恒恒定律1．表达式式：E初＝E末，ΔE增＝ΔE减．2．该定律律是贯穿穿整个物物理学的的基本规规律之一一，是学学习物理理学的一一条主线线．3．要分清清系统中中有多少少形式的的能，发发生了哪哪些转化化和转移移．4．能量守守恒定律律的重要要意义(1)能量守恒恒定律是是普遍适适用的，，对宏观观世界、、微观世世界、高高速运动动、低速速运动等等都成立立．(2)能量守恒恒定律反反映了自自然现象象的普遍遍联系，，提醒人人们自然然科学是是相互联联系、相相互统一一的．(3)能量守恒恒定律是是人类认认识自然然的重要要依据20世纪20年代，科学家家们在研究β衰变的过程中中发现能量不不守恒，于是是他们根据能能量守恒定律律大胆地预言言了还有一种种未发现的粒粒子，这就是是现在已被科科学界公认的的中微子．这这一事例说明明了能量守恒恒定律已成为为人类认识自自然的重要依依据．(4)能量守恒定律律是人类利用用自然的重要要武器．5．用能量守恒恒定律解题的的基本步骤(1)确定研究过程程，分清有多多少形式的能能(如机械能、内内能、电能等等)在变化．(2)分别列出减少少的能量ΔE减和增加的能量量ΔE增的表达式．(3)根据能量守恒恒定律列方程程求解．即时应用(即时突破，小小试牛刀)2．下列说法正正确的是()A．随着科技技的发展，，永动机是是可以制成成的B．太阳照射射到地球上上的光能转转化成了其其他形式的的能量，但但照射到宇宇宙空间的的能量都消消失了C．“既要马儿跑跑，又让马马儿不吃草草”违背了能量量转化和守守恒定律，，因而是不不可能的D．有种“全自动”手表，不用用上发条，，也不用任任何形式的的电源，却却能一直走走动，说明明能量可以以凭空产生生解析：选C.永动机是是指不消消耗或少少消耗能能量，而而可以大大量对外外做功的的装置，，违背了了能量转转化和守守恒定律律，A错；太阳阳辐射大大量的能能量，地地球只吸吸收了极极少的一一部分，，但辐射射到星际际空间的的能量也也没有消消失，一一定是转转化成了了别的能能量，B错；马和和其他动动物，包包括人要要运动，，必须消消耗能量量，动物物的能量量来源是是食物中中储存的的生物质质能，C正确；所所谓“全自动”手表内部部是有能能量转化化装置的的，D错．三、对能能量转化化和转移移的方向向性理解解1．对方向向性的理理解能量转化化和守恒恒定律指指各种形形式的能能量是可可以相互互转化的的，并且且在转化化或转移移过程中中总和不不变，但但实际上上，能量量的转化化和转移移也不是是任意的的，涉及及内能的的转化和和转移都都是有方方向的，，表现在在：(1)机械能可可以全部部转化为为内能，，但内能能不能全全部转化化为机械械能而不不引起其其他变化化．(2)内能总是是自发地地从高温温物体向向低温物物体转移移，而不不能自发发地从低低温物体体向高温温物体转转移．2．对第二二类永动动机的认认识第二类永永动机是是指机器器能自发发地从低低温热源源吸收内内能，向向高温热热源释放放．高温温热源将将得到的的能量通通过另一一台做功功装置，，对外做做功，它它虽然不不违背能能量守恒恒定律，，但违背背了能量量转化和和转移的的不可逆逆性，即即能量不不能自发发地从低低温热源源转移到到高温热热源，因因此它也也是不可可能成功功的．即时应应用(即时突突破，，小试试牛刀刀)3．下列列过程程，可可能发发生的的是()A．某工工作物物质从从高温温热源源吸收收的热热量，，全部部转化化为机机械能能，而而没有有其他他任何何影响响B．打开开一高高压密密闭容容器，，其中中的气气体自自发溢溢出后后又自自发缩缩回去去，恢恢复原原状C．利用其其他手段段，使低低温物体体温度更更低，使使高温物物体温度度更高D．将两瓶瓶不同液液体自发发互溶，，然后又又自发地地各自分分开解析：选C.机械能可可以完全全转化为为内能，，反过来来，内能能却不能能自发地地、并不不引起任任何变化化地全部部变为机机械能，，选项A错误；在在热传递递过程中中，内能能总是自自发地从从高温物物体向低低温物体体转移，，而不可可能自发发地从低低温物体体向高温温物体转转移，但但可以通通过其他他方式使使内能从从低温物物体向高高温物体体转移，，例如电电冰箱，，故选项项C正确；气气体自发发溢出和和不同液液体自发发互溶是是可以自自发进行行的，但但其逆过过程是不不能自发发进行的的，选项项B、D错误．课堂互动讲练功能关系的分析类型一例1(2010年高考山山东卷)如图4－3－1所示，倾倾角θ＝30°的粗糙斜斜面固定定在地面面上，长长为l、质量为为m、粗细均均匀、质质量分布布均匀的的软绳置置于斜面面上，其其上端与与斜面顶顶端齐平平．用细细线将物物块与软软绳连接接，物块块由静止止释放后后向下运运动，直直到软绳绳刚好全全部离开开斜面(此时物块块未到达达地面)，在此过过程中()图4－3－1【答案】BD【方法总结结】能量转化化是与做做功紧密密地联系系在一起起的．力力做功时时，必然然伴随着着能量的的转化，，而且功功与能量量转化的的量值是是相等的的．这一一等量关关系不仅仅提供了了计算功功的大小小的另一一种途径径，而且且涉及功功与能的的其他物物理量也也可在这这一等量量关系中中求出．．能的转化具有方向性类型二例2下列说法法正确的的是()A．从甲物物体自发发地传递递热量给给乙物体体，说明明甲物体体的内能能比乙物物体多B．热机的的效率从从原理上上可大于于100%C．因为能能量守恒恒，所以以“能源危机机”是不可能能的D．以上说法均均不正确【精讲精析】自发地产生热热传递的条件件是必须存在在温度差，而而不是内能差差．甲物体传传递热量给乙乙物体，说明明甲物体的温温度比乙物体体高，故A错误．由热力力学第二定律律“不可能从单一一热源吸收热热量并把它全全部用来做功功，而不引起起其他变化”可知，任何热热机的机械效效率都不可能能达到100%，因此B错．关于“能源危机”必须清楚：(1)能源是提供能能量的资源，，如煤、石油油等．(2)人们们在在消消耗耗能能源源时时，，放放出出能能量量，，有有的的转转化化为为内内能能，，有有的的转转化化为为机机械械能能等等等等．．但但最最终终基基本本上上都都转转化化成成了了内内能能，，人人们们无无法法把把这这些些内内能能收收集集起起来来再再利利用用(能量量耗耗散散)，而而可可供供利利用用的的能能源源是是有有限限的的，，不不可可能能再再生生(或短短时时间间内内不不可可再再生生)．因因此此，，“能源源危危机机”并非非说说明明能能量量不不守守恒恒．．C错．．【答案案】D能量转化与守恒的应用类型三例3取一一个个横横截截面面积积是是3dm2的不不高高的的圆圆筒筒，，筒筒内内装装水水0.6kg，用来来测量量射到到地面面的太太阳能能．在在太阳阳光垂垂直照照射2min后，水水的温温度升升高了了1℃.(1)计算在在阳光光直射射下，，地球球表面面每平平方厘厘米每每分钟钟获得得的能能量．．(2)已知射射到大大气顶顶层的的太阳阳能只只有45%