新教材同步辅导2023年高中物理第五章电能与能源的可持续发展第二节能源的利用方式课件粤教版必修第三册

第五章电能与能源的可持续发展学习目标STSE情境导学1.了解能源开发和利用的现状与前景.2.理解能量守恒定律，知道能量转化具有方向性.（重点）3.能利用能量守恒定律，处理生活中的实际问题.（难点）4.了解能源开发与环境的关系，树立节能环保意识水果电池将化学内蒙古“风”能转化为电能

“光”成为“新能源”

知识点一能源的利用方式1.水能.(1)水能是一种能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源.(2)水力发电过程其实是一个能量转换的过程.(3)水能资源最显著的特点是可再生、无污染.2.风能.(1)风能是因为空气流动而提供给人类的一种可利用的能量.(2)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，发电机在风车叶片转轴带动下旋转发电，最终经变换器换成合适的电压送入电网.3.太阳能.(1)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.(2)太阳能是一种取之不尽，用之不竭且对环境无污染的能量.4.核能.(1)核能是一种储存在原子核内部的能量.(2)核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式.知识点二能量的转化和守恒1.能量守恒定律.(1)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.(2)适用范围：小到基本粒子，大到天体所发生的自然现象，都遵守能量守恒定律.2.能量转化（转移）的方向性：在自然界的一切自发过程中，能量的转化（转移）都是方向性的.知识点三能源与环境1.能量的分类.能源种类繁多，根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型.按能源的基本形态分类，有一次能源（包括可再生能源和不可再生能源）和二次能源；根据能源消耗后是否造成环境污染，可分为污染型能源和清洁型能源；根据能源使用的类型，又可分为常规能源和新型能源或商品能源和非商品能源.2.能源与环境.能源开发利用所造成的环境污染，主要包括：(1)对大气环境的影响.(2)对生态环境的影响.(3)对居住环境的影响.3.环境保护.在生产生活中我们可以从以下方面保护环境.(1)防治生产和生活污染.(2)防止建设和开发的破坏.(3)保护自然环境.1.“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源，其主要成分是甲烷.桂林市新开通的301路公交车，使用的燃料主要成分就是甲烷.301路公交车使用甲烷燃烧提供所需的能量，关于其能量的转化，下列说法中正确的是（）A.把电能转化为机械能B.把风能转化为机械能C.把光能转化为机械能D.把化学能转化为机械能解析：分析题意可知，公交车使用甲烷燃烧提供所需的能量，把化学能转化为机械能，选项D正确，选项A、B、C错误.答案：D2.从能量的转化与守恒的角度理解，太阳能草坪节能灯（）A.创造了电能B.草坪节能灯白天储存太阳能，晚上再把太阳能释放C.创造了太阳能D.把太阳能转化成了电能，电能再转化为光能解析：根据能量守恒定律，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，在转化或转移的过程中其总量不变.草坪节能灯把太阳能转化成了电能，电能又转化为光能，故D正确，A、B、C错误.答案：D学习小结1.通过查阅读资料去区分能量与能源.2.结合生活实例区分能量的转化与能量的转移探究一能量守恒定律的应用1.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.2.表达式.(1)E

初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和.(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量.3.应用步骤.(1)明确研究对象及研究过程.(2)明确该过程中，哪些形式的能量在变化.(3)确定参与转化的能量中，哪些能量增加，哪些能量减少.(4)列出增加的能量和减少的能量之间的守恒式（或初、末状态能量相等的守恒式）.【典例1】如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C.（不计空气阻力）试求：（1）物体在A点时弹簧的弹性势能；（2）物体从B点运动至C点的过程中产生的内能.利用能量转化与转移解题的两点注意（1）能量既可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.1.下列有关能量转化和守恒的说法正确的是（）A.用电器通电工作时，将其他形式的能转化为电能B.氢氧化钠与盐酸反应是放热反应，该反应将内能转化为化学能C.植物光合作用合成有机物，说明能量可以创生D.“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律解析：用电器通电工作时，消耗了电能，得到了其他形式的能，因此将电能转化为其他形式的能，A错误；氢氧化钠与盐酸反应是放热反应，通过化学反应得到了热量，因此将化学能转化为了内能，B错误；能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，C错误；马儿跑的时候需要消耗能量，而草能够为马儿提供能量，因此“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量转化和守恒定律，D正确，故选D.答案：D解析：运动过程如图所示示意图.探究二能源的利用与可持续发展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按形成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、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能按利用技术分常规能源已大规模正常使用煤、石油、天然气新能源正在开发，或有新的利用方式太阳能、水能、核能、地热能、海洋能、沼气能、风能续上表按可否再生分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分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、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映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：BD3.凡是能够提供某种形式的能量的物质，统称为能源.“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中，全部符合图中阴影部分的能源是（）A.煤炭、石油、沼气B.水能、生物能、天然气C.太阳能、风能、潮汐能D.地热能、海洋能、核能解析：煤炭、石油、沼气不是可再生能源，A错误；天然气不是可再生能源，也不是新能源，B错误；太阳能、风能、潮汐能符合题图中阴影部分的能源，C正确；核能不是来自太阳辐射的能源，D错误.答案：C4.下列能源属于“可再生能源”的是（）A.水流能

B.核能C.石油 D.煤炭解析：核能、石油、天然气都属于不可再生能源，只有水流能是可再生能源，即选项A符合题意.答案：A探究三对功能关系的理解1.功与能量的转化.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）.因此，功是能量转化的量度.2.功与能的关系.由于功是能量转化的量度，某种力做功往往与某一种具体形式的能量转化相联系，具体功能关系如下：注：其他力指的是重力和系统内弹力之外的力.功能的变化表达式重力做功正功重力势能减少WG＝Ep1－Ep2负功重力势能增加弹力做功正功弹性势能减少W弹＝Ep1－Ep2负功弹性势能增加合力做功正功动能增加W合＝Ek1－Ek2负功动能减少其他力做功正功机械能增加W他＝E2－E1负功机械能减少应用功能关系解题的关键应用功能关系解题的关键是深刻理解不同功能关系的含义：(1)重力做功是物体重力势能变化的原因，重力做多少功，重力势能就减少多少.(2)弹力做功是弹簧弹性势能变化的原因，弹力做多少功，弹性势能就减少多少.(3)合力做功是物体动能变化的原因，合力做多少功，动能就增加多少.(4)除重力和系统内弹力之外的其他力做功是机械能变化的原因，其他力做多少功，机械能就增加多少.5.（多选）如图所示，建筑工地上载人升降机用不计质量的细钢绳跨过定滑轮与一电动机相连，通电后电动机带动升降机沿竖直方向先匀加速上升后匀速上升.摩擦及空气阻力均不计.则（）A.升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的动能B.升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能C.升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人增加的机械能D.升降机上升的全过程中，钢绳拉力做的功大于升降机和人增加的机械能解析：根据动能定理可知，合力对物体做的功等于物体动能的变化量，所以升降机匀加速上升过程中，升降机底板对人做的功与人的重力做功之和等于人增加的动能，故A错误；除重力外，其他力对人做的功等于人机械能的增加量，B正确；升降机匀速上升过程中，升降机底板对人做的功等于人克服重力做的功（此过程中动能不变），即增加的机械能，C正确；升降机上升的全过程中，钢绳拉力做的功等于升降机和人增加的机械能，D错误.答案：BC探究四摩擦力做功与能量的关系1.一对静摩擦力做的功.(1)单个静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.(2)相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做功的代数和总为零，即W1＋W2＝0.(3)在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其他形式的能.2.一对滑动摩擦力做的功.(1)单个滑动摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，当然也可以不做功.(2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做功的代数和总为负值，其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对滑行距离的乘积，即恰等于系统因摩擦而损失的机械能.（W1＋W2＝－Q.其中Q就是在摩擦过程中产生的内能）(3)一对滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两种情况：一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的数值等于滑动摩擦力与相对滑行距离的乘积，即Q＝Ffl相.【典例4】如图所示，电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上.若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ，当小木块与传送带相对静止时.求：（1）小木块的位移；（2）传送带转过的路程；（3）小木块获得的动能；（4）摩擦过程产生的热量；（5）电动机带动传送带匀速转动输出的总能量.摩擦力做功特点(1)无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，它们都可以做负功或做正功，也可以不做功.(2)互为作用力和反作用力的一对静摩擦力所做的总功为零；而互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力所做的总功一定为负值.因摩擦而产生的内能的计算Q＝F