2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理必修3 第5章电能与能源的可持续发展第2~4节能源的利用方式能量的转化与守恒能源与环境课件

第二节能源的利用方式第三节能量的转化与守恒第四节能源与环境第五章【必备知识】一、能源的利用方式1.水能:是指水体的动能、势能和压力能等能量资源.主要用于水力发电.水能资源最显著的特点是可再生、无污染.2.风能:是因空气流动而提供给人类的一种可利用的能量.风力发电是利用风力带动风车叶片旋转,把风的动能转变为风车叶片的机械能.风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源.3.太阳能:对太阳能的利用主要有太阳能的光热转换、光电转换和光化学转换三种.利用太阳能发电,可省去费用庞大的输电设备.4.核能:是一种储存在原子核内部的能量,原子核发生核反应时,会释放巨大的能量.目前核能主要用于发电.二、能量的转化与守恒1.各种各样的能量:自然界中存在不同形式的能量,如机械能、内能、电能、电磁能、核能、化学能.2.能量的转化和转移:能量的存在形式多种多样,而且不同形式的能量可以相互转化.3.能量守恒:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到别的物体;在转化和转移过程中其总量不变.这就是能量守恒定律.4.能量转化(转移)的方向性:热传导过程是有方向性的,热量从高温物体向低温物体的热传导过程是能自发进行的,而其相反方向的过程是不能自发进行的.在自然界的一切自发过程中,能量的转化(转移)都是有方向性的,但都不违反能量守恒定律.想一想请你将两手手心对着压紧,用力来回快速摩擦10~15

s(如图所示),有什么感觉?想想看,在这一过程中能量发生了怎样的转化或转移?提示

发热;机械能转化为内能.三、能源与环境1.能源的分类:按能源的基本形态分类,有一次能源和二次能源;根据消耗后是否造成污染可分为污染型能源和清洁型能源.2.能源与环境:对大气环境的影响,对生态环境的影响,对居住环境的影响.3.环境污染的危害:环境污染不仅给生态系统造成直接的破坏和影响,而且对人类社会也造成间接的危害.4.环境保护:防治生产和生活的污染,防止建设和开发的破坏,保护自然环境.【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)天然气属于化石能源.(

)答案

√(2)化石能源利用过程中加剧了温室效应现象.(

)答案

√(3)能量在转移或转化过程中总量是保持不变的.(

)答案

√(4)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少.(

)答案

√(5)能源利用过程中能量总量不变,可利用的品质也不变.(

)解析

可利用的品质会降低.答案

×(6)电能是指电以各种形式做功的能力.(

)答案

√(7)煤、石油、天然气都是可再生能源.(

)解析

煤、石油、天然气都是不可再生能源.答案

×2.我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源,石油属于(

)A.可再生能源 B.二次能源C.常规能源 D.地热能解析

我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源,石油属于常规能源.答案

C3.以下说法正确的是(

)A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B.汽油是一种清洁能源C.水能是不可再生能源D.煤、石油、天然气等常规能源是取之不尽用之不竭的解析

煤、石油、天然气等燃料的来源可追溯到太阳能,选项A对;汽油燃烧会产生污染,选项B错;水能是可再生能源,选项C错;煤、石油、天然气等储量是有限的,是不可再生能源,选项D错.答案

A探究一对能量守恒定律的理解【问题情境】如图所示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.要点提示

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.【知识归纳】1.能量守恒定律的适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律,是各种自然现象中普遍适用的一条规律.

宏观领域和微观领域均适用2.能量守恒定律的推论某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.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.【典例剖析】例1(多选)从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,下列说法正确的是(

)A.在斜面上滚动时,只有动能和势能的相互转化B.在斜面上滚动时,有部分势能转化为内能C.在水平面上滚动时,总能量正在消失D.在水平面上滚动时,机械能转化为内能,总能量守恒解析

在斜面上滚动时,只有重力做功,只发生动能和势能的相互转化;在水平面上滚动时,有摩擦力做功,机械能转化为内能,总能量是守恒的.答案

AD规律方法

利用能量守恒定律解题的两点注意(1)能量既可以通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化,也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移.(2)能量在转化与转移的过程中,能量的总量保持不变.利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化,分析时避免出现遗漏.变式训练

1(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰;降落伞在空中匀速下降.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是(

)A.物体克服阻力做功B.物体的动能转化为其他形式的能量C.物体的势能转化为其他形式的能量D.物体的机械能转化为其他形式的能量解析

这三个现象中物体在运动过程中都受到阻力作用,汽车主要受摩擦阻力,流星、降落伞受空气阻力,因而物体都克服阻力做功,A正确.三个物体的运动过程中,汽车是动能转化成了内能,流星、降落伞是重力势能转化成其他形式的能,都是机械能转化成了其他形式的能,B、C错误,D正确.答案

AD探究二能源及其开发和利用【问题情境】煤、石油和天然气等化石能源越用越少,所以我们需要开发新能源,你知道有哪些新能源吗?要点提示

太阳能、风能、核能等.【知识归纳】1.能量耗散和品质降低

能量并没有消失,能源的可利用品质降低(1)各种形式的能转化为内能流散到周围的环境中,分散在环境中的内能不管数量多么巨大,也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点,却不能驱动机器做功了.(2)从可被利用的价值来看,内能较之机械能、电能等,是一种低品质的能量.由此可知,能量耗散虽然不会导致能量的总量减少,却会导致能量品质的降低,是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式.(3)能量耗散和品质降低导致可利用能源减少,所以要节约能源.2.能源的分类

能源分类方法能源分类名称特点举例按形式或转换特点分一次能源自然形成,未经加工太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能二次能源由一次能源经加工转换而成焦炭、蒸汽、酒精、电能按使用类型分常规能源已大规模正常使用煤炭、石油、天然气新型能源正在开发,或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、风能能源分类方法能源分类名称特点举例按可否再生分可再生能源可循环使用水能、风能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤炭、石油、天然气按对环境污染情况分清洁型能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染型能源会严重污染环境煤炭、石油、天然气【典例剖析】例2能源短缺和环境恶化指的是(

)①煤炭和石油的开采与技术有关,在当前技术条件下,煤炭和石油的开采是有限的,这叫能源短缺.②煤炭和石油资源是有限的,以当前的开采和消耗速度,石油储藏将很快用尽,煤炭资源也不可能永续,这叫能源短缺.③煤炭和石油具有很大的气味,在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气,使环境恶化.④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气,改变了大气成分,使环境恶化.A.①③ B.①④

C.②③ D.②④解析

煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的,这些能源不能再次生成,也不可重复使用,它们的储量是有限的,并不是取之不尽、用之不竭的,这是能源短缺,②正确;化石能源在使用时会排出有害气体污染空气,这是环境恶化,④正确;故D正确.答案

D变式训练

2关于能源的利用,下列说法中不正确的是(

)A.煤炭和石油的储量无限,所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要B.能源的利用过程,实质是能量的转化和转移过程C.现在人类社会使用的能源主要是煤炭、石油和天然气D.煤炭、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能解析

石油、煤炭等为非再生的能源,储量有限,能源的利用中虽然总量不变,但品质降低,可再利用的能源越来越少,A错,B、C、D对,本题选不正确的,故选A.答案

A

随堂训练1.一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形至如图所示位置,则此过程中袋和液体的重心将(

)A.逐渐升高

B.逐渐降低C.先降低再升高

D.始终不变解析

人对液体做正功,液体的机械能增加,液体缓慢移动可以认为动能不变,重力势能增加,重心升高,A正确.答案

A2.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.用太阳能供热解析

煤、石油、天然气等不可再生能源的利用,使人类获得大量的内能.但这些燃料中含有杂质且难以充分燃烧,使得废气中含粉尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧