教科版物理选修3-3讲义第5章1.能源与人类生存的关系2.能源利用与环境问题3.可持续发展战略Word版含答案

1．能源与人类生存的关系2．能源利用与环境问题3．可持续发展战略学习目标知识脉络1.了解能源及其分类．2．了解能源与人类生活的关系．3．知道什么是能量耗散．4．了解能源与环境问题．5．了解能源现状与社会可持续发展的关系．6．知道怎样合理利用和开发新能源，了解节能新技术.知识点一|能源与人类生存的关系[先填空]1．能源及其分类(1)能源：指能够提供能量的自然资源．(2)分类①一次能源和二次能源．②再生能源和非再生能源．③常规能源和新能源．2．能量耗散(1)定义：由高品质的能量转化为低品质能量的过程．(2)能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量品质的降低，它实际上是将能量从高度有用的高品质形式降纸为不大可用的低品质形式．[再判断]1．非再生能源是人类目前主要利用的能源． (√)2．能源是人类生存和发展的基础． (√)3．能量耗散会导致总能量的减少，也会导致能量品质降低． (×)[后思考]流动的水带动水磨做功．由于磨盘之间的摩擦、磨盘和粮食之间的摩擦和挤压，使磨盘和粮食的温度升高，水流的一部分机械能转变成了内能，这些内能最终流散到周围的空气中，我们没有办法把这些流散的内能重新收集起来加以利用．请思考：内能与机械能相比，哪种能量的品质低？【提示】内能．能量的耗散虽然不会使能量减少，却会导致能量品质的降低．它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．故内能较之机械能是一种低品质的能量．1．能源的分类能源分类方法能源分类名称特点举例按形成或转换特点一次能源自然形成，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、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气、水能新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能按可否再生可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、生物质能、地热能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气、核燃料按对环境污染情况清洁能源对环境基本上没有污染太阳能、海洋能、风能、水能污染能源会严重污染环境化石燃料(煤、石油)2.如何正确理解能量耗散和品质降低(1)各种形式的能最终都转化为内能，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，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也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，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．(3)能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源．1．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．水能是可再生能源D．煤、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的E．煤、石油、天然气是不可再生能源【解析】煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，选项A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，选项B错；水是可再生能源，选项C对；煤、石油等储量是有限的，是不可再生能源，选项D错、E对．【答案】ACE2．能源可划分为一次能源和二次能源．自然界以现成形式提供的能源称为一次能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源．下列叙述正确的是()A．水能是二次能源 B．电能是二次能源C．天然气是一次能源 D．焦炉气是一次能源E．焦炭是二次能源【解析】由题意可知水能和天然气是自然界中已经存在的，是一次能源．电能是由其他形式的能转化的，焦炉气是炼油厂产生的副产品，焦炭是利用烟煤冶炼制成的，故它们是二次能源，故应选B、C、E.【答案】BCE3．下列对能量耗散的理解正确的有()A．能量耗散说明能量在不断减少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映出自然界的宏观过程具有方向性E．能量耗散符合热力学第二定律【解析】在发生能量转化的宏观过程中，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，能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它只从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，恰恰说明符合热力学第二定律，故A、C错，B、D、E正确．【答案】BDE能量与能源的区别1．能量是守恒的，既不会增加也不会减少．2．能源是可以提供可利用能量的物质，能源的利用过程存在能量耗散现象，能量耗散使得能量品质下降即能源减少，故我们要节约能源．知识点二|能源利用与环境问题、可持续发展战略[先填空]1．温室效应造成的影响(1)全球温暖化(2)海平面上升(3)降水量变化(4)影响农业生产(5)影响气候带和植被分布(6)影响土地利用(7)影响人体健康2．酸雨(1)定义：就是pH小于5.6即呈酸性和降水．(2)酸雨的危害酸雨导致土壤的酸性增强，使大量农作物和牧草枯死，它会破坏森林生态系统，使林木生长缓慢，乃致森林大面积死亡；它可以使江河湖水酸化，鱼虾大量死亡；它会使农作物减产、可食部分重金属含量增加；酸雨加速了各种材料和设备的腐蚀；酸雨还会损害人体的各种系统，严重影响人体健康．3．大气臭氧层厚度变薄(1)臭氧层是地球生命的保护伞．(2)氯原子能够连续破坏臭氧分子．4．放射性污染核裂变产物污染主要是放射性污染．5．能量消耗我们必须设法提高能源的利用率，减少能源的损耗和浪费，节约能源．6．可持续发展(1)可持续发展是指：“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展”．(2)可持续发展战略的核心思想是以人为本，建立自然—经济—社会相互协调的体系，以求得社会全面、持续、稳定、健康地发展．(3)在可持续发展战略中，包含着“节流”和“开源”两个方面．7．节能新技术(1)三束技术：指离子束、电子束和激光束的技术．(2)超导技术：利用超导技术输电不产生焦耳热，因此无电能损耗．(3)燃料节能：将固体燃料转化为流体燃料，可大大提高燃料热效率．8．开发新能源(1)太阳能(2)地热能(3)海洋能(4)风能(5)生物质能(6)可燃冰(7)氢能源(8)核聚变能[再判断]1．常规能源的利用会引起环境问题，所以我们不应利用能源． (×)2．用太阳能灶供热有利于环境保护． (√)3．能源的开发和利用必须同时考虑其对环境的影响． (√)[后思考]如图是锅炉工作时的外景，从节约能源和环境保护角度来看，分析存在的主要问题是什么．【提示】由图中的浓烟滚滚，可以发现存在的主要问题有两个：一是燃料燃烧不充分，且烟气带走大量的热量，造成能量损失；二是造成大气污染．1．新能源的开发(1)太阳能是取之不尽，用之不竭的，同时太阳能是一种清洁能源，不会污染环境．(2)水能：水能有巨大的开发潜力，可以开发梯级电站．(3)生物质能：生物质能指绿色植物通过光合作用储存在生物体的太阳能，储存形式是生物分子的化学能．(4)核能：是一个巨大的能源，通过原子反应堆进行核发电，主要应注意防止核泄漏、控制核污染．(5)风能：为了增加风力发电的功率，通常把很多风车建在一起，成为“风车田”．我国的新疆、内蒙古等地已经开始大规模利用风力发电．2．当前我国的几大能源工程(1)“西气东输”(2)“南水北调”(3)“西电东送”(4)“热电联产”3．做好环境保护工作目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等污染问题，要变废为宝．4．下面关于能源的说法中正确的是()A．能源是取之不尽，用之不竭的B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源D．核能的利用对环境的污染比燃烧石油、煤炭大E．用太阳能供热有利于环境的保护【解析】常规能源的储量有限，且不可再生，故A错误，B正确．常规能源特别是煤和石油对环境的污染很大，应努力开发新能源；核能属新能源且污染小，故C、E正确，D错误．【答案】BCE5．能源问题是当前的热门话题，传统的能源——煤和石油，由于储量有限，有朝一日要被开采完毕，同时在使用过程中也会带来污染，寻找新的、无污染的能源是人们努力的方向，利用潮汐发电即为一例．图中表示的是利用潮汐发电的简单示意图，左方为陆地和海湾，中间为大坝，其下有通道，水经通道可带动发电机．涨潮时，水进入海湾，待内外水面高度相同，堵住通道如图甲所示；潮落至最低点时放水发电，如图乙所示；待内外水面高度相同，再堵住通道，直到下次涨潮至最高点，又放水发电，如图丙所示．设海湾面积为5.0×107m2，高潮与低潮间高度差为3.0m，则一天内水流的平均功率为______________MW.(g取10m/s2)【解析】每次涨潮时流进海湾(落潮时流出海湾)的海水的重力mg＝ρShg＝1.0×103×5.0×107×3×10N＝1.5×1012N.其重心高度变化为h′＝1.5m