2018版高中物理能的转化与守恒第4节能源与可持续发展课件鲁科版.pptx

第4节能源与可持续发展 教师备课参考 核心素养养成目标 物理观念1 了解能量转化和转移的方向性 2 了解能源对人类社会发展的重要意义 了解能源的使用与环境污染的关系 3 知道可持续发展的意义 科学思维与科学探究1 通过能量的转化和转移的举例与分析 认识效率 2 通过能源与可持续发展的学习 知道合理使用能源的重要性 科学态度与责任1 具有可持续发展的观念 养成节能的习惯 2 关注能源与可持续发展问题 让学生认识科学技术 社会 环境的关系 教学重难点 教学重点能量转化和转移的方向性教学难点能量转化和转移的方向性在实际问题中的应用 感悟解题规律 探寻基本知识 测评学习效果 探寻基本知识 树立物理观念 知识点一 能量转化和转移的方向性 情境导学 1 热量能从低温物体传到高温物体吗 需要什么途径 试举一例 答案 能 但不可能自动地进行 需要通过做功的方式来进行 如冰箱 2 内能能全部转化为机械能吗 热机的效率为何不能实现100 答案 不能全部转化 热机中的工作物质从高温热源吸收的热量只能有一部分用于做功而转化为机械能 其余的要向低温热源放出 知识梳理 1 机械能与内能间转化的方向性物体的机械能可以自动地全部转化为内能 但内能自动地 并不引起任何变化地完全变为机械能 2 热传递过程的方向性 内能总是自动地从物体向物体转移 而不可能从低温物体向高温物体转移 3 热机 1 热机是将内能转化为的装置 2 热机中的工作物质从高温热源吸收的热量 只能有一部分用于做功 其余的要向低温热源放出 所以热机的效率达到100 不可能 高温 低温 自动地 机械能 不可能 4 结论 自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有的不可逆的过程 思考判断 1 自然界的总能量不变 但利用能量时是有方向性的 2 热机效率的提高仍然大有潜力可挖 3 热机的效率可以达到100 方向性 知识点二 能源开发与可持续发展 情境导学 1 由于能量是守恒的 所以能源危机是不可能发生的 这种看法对吗 答案 不对 这是由于在许多情况下 能量的利用过程是不可逆的 2 所谓的 低碳 就是减少二氧化碳的排放 你知道怎样才能减少二氧化碳的排放吗 答案 改变能源结构 提高能源利用效率 开发和维护清洁能源 减少环境污染 知识梳理 1 珍惜能源 能量的利用过程是的 因此我们要珍惜现有的能源 要尽力提高现有能源的 2 发展的需求与环境问题的矛盾 随着社会的发展 对能源的需求量越来越大 因此对环境的破坏也就越大 3 人类社会持续发展的意义 发展不仅是满足当代人的需要 还应考虑不损害后代的需要 思考判断 1 能量是守恒的 所以生产中不用节能降耗 2 将煤做燃料供暖改进为用天然气做燃料供暖彻底实现了环境保护 3 可持续发展要求人类要开发和推广清洁能源 不可逆 利用效率 要点一 感悟解题规律 培养科学思维 对能量转化和转移方向性的理解 1 关于方向性的理解能量的转化和转移并不是任意的 而是具有方向性的 具体表现在 1 热传递的方向性在热传递过程中 内能总是自动地从高温物体向低温物体转移 而不可能自动地从低温物体向高温物体转移 热量从低温物体传到高温物体 必须要通过做功的方式来进行 2 机械能与内能转化的方向性机械能可以全部转化为内能 但内能就不可能自动地全部转化为机械能而不引起其他变化 2 关于 自动 的理解不需要任何第三者的介入 不会对任何第三者产生任何影响 热量就会从高温物体传向低温物体 这就是 自动 的方向 机械能可以全部转化为内能 但相反的过程不可能自动地进行而不引起任何变化 3 热现象它是与温度有关的现象 在自然界中凡是与热现象有关的一切宏观过程都是有方向的 不可逆的 典例1 地球上有大量的海水 若使海水温度降低0 1 就能释放出5 8 1023J的热量 有人设想一热机将海水放出的热量完全转化为机械能 这种使内能转化成机械能的机器是不能实现的 其原因是 A 内能不能转化成机械能B 内能转化成机械能不满足能量守恒定律C 只从单一热源吸收热量并完全转化成机械能而不引起其他变化的机器不满足能量转化和转移的方向性D 上述三种原因都不正确 C 解析 逐项分析如下 规律方法能量转化和转移的方向性自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都具有方向性 内能与机械能的转化也具有方向性 教师备用 例1 1 下列说法中正确的是 A 电动机是把电能全部转化为机械能的装置B 热机是将内能全部转化为机械能的装置C 若将所有海水的温度都降低1 就能获得巨大的能量 我们可以通过这种途径来获得能量D 虽然不同形式的能量可以相互转化 但不可能将已转化成内能的能量全部收集起来加以利用 D 解析 电动机把大部分电能转化为机械能 还有一部分转化为内能消耗在电路上 故A错 热机并不能将内能全部转化为机械能 故B错 由于热传递有方向性 所以不可能通过使海水降温来获得巨大的能量 故C错 由于能量耗散 各种形式的能量 一旦转化为内能 就无法全部收集起来加以利用 故D正确 针对训练1 1 多选 下列过程中 可能实现的是 A 水温度自动下降时释放的内能全部转化为机械能B 利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器 把海水的内能转化为机械能C 在粗糙水平面上运动的物体 它的动能转化为内能 使物体温度升高D 静止在光滑水平面上的物体 温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能 使物体运动起来 解析 内能转化为机械能需要特定的装置 热机 不可能自动地将内能转化为机械能 所以选项A D错误 不同深度的海水温度不同 存在两个热源 利用机器将热量从高温热源向低温热源传递的过程中 同时将一部分内能转化为机械能 所以选项B正确 机械能由于摩擦力做功转化为内能 所以选项C正确 BC 要点二 能源的开发和环境问题 1 能源凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源 1 常规能源 煤 石油 天然气 常规能源的储量是有限的 2 绿色能源 在释放能量或能量转化的过程中对环境不造成污染的能源 例如 风能 水能 太阳能 氢能 生物质能等 2 环境问题常规能源的大量消耗会产生严重的环境污染及危害 1 温室效应 是由于大气中温室气体 二氧化碳 甲烷等 含量增大而形成的 主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气 2 酸雨 大气中的酸性物质 如二氧化硫 氮氧化物等 在降雨过程中溶入雨中 使其成为酸雨 3 光化学烟雾 是氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线的照射后产生的二次污染物质 4 浮尘 常规能源燃烧时会产生大量的浮尘 3 人类与能源的关系 1 有利方面能源的利用给人类的生活带来了极大的改善 人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命 都与新的能源和动力机械的利用密切相关 能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济发展水平的重要标志 2 不利方面能源的大量使用会给环境带来极大的破坏作用 如大气污染 温室效应 酸雨等 对人类造成很大的危害 3 可持续发展 对常规能源合理有效地利用 保护环境与生态平衡 开发清洁的新能源和可再生能源 积极研发节能的新技术 提高能源利用效率 典例2 关于能源的开发和节约 你认为下列哪些观点是错误的 A 常规能源是有限的 无节制地利用常规能源 如石油之类 是一种盲目的短期行为B 根据能量守恒定律 担心能源枯竭是一种杞人忧天的表现C 能源的开发和利用 必须要同时考虑其对环境的影响D 通过核聚变和平利用核能是目前开发新能源的一种新途径 B 解析 能量虽然守恒 但能量的耗散导致能量的品质降低及不可再利用 也往往对环境产生破坏 从而应开发新型的清洁型的能源 故选项B错误 教师备用 例2 1 多选 二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用 长波辐射到地球大气以后被二氧化碳截获吸收而使大气升温 地球大气中的二氧化碳像暖房的玻璃一样 只准太阳的热辐射进来 却不让其内的长波辐射出去 这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点 根据这种观点 以下说法成立的是 A 在地球形成的早期 火山活动频繁 排出大量的二氧化碳 当时地球的气温很高B 经过漫长的年代 地壳的岩石和气体二氧化碳发生化学反应 导致二氧化碳减少 地球上出现了生命C 由于工业的发展和人类的活动 导致二氧化碳在空气中的含量增大 地球上的气温正在升高D 现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加 是电能和其他形式的能转化为内能 ABC 解析 本题的观点是二氧化碳的温室效应 地球形成的早期 地壳不如现在牢固 地球不如现在稳定 火山活动频繁 符合地质的发展规律 由于火山的喷发 排出大量的二氧化碳 这是必然的现象 进而导致当时地球的气温很高 由于多种原因 其中包括岩石中的矿物成分与水 氧气 二氧化碳发生化学反应 使地球上的岩石进一步分化 最后形成土壤 二氧化碳减少 形成了适合生命生存的条件 由于工业的发展和人类的活动 大量地使用常规能源 导致二氧化碳在空气中的含量增大 地球上的气温正在升高 生活用电和工业用电是电能向其他形式能的转化 会产生热 四个选项说法都正确 但就温室效应这一观点而言A B C是正确的 针对训练2 1 能源短缺和环境恶化指的是 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度的 这叫能源短缺 煤炭和石油资源是有限的 以今天的开采和消耗速度 石油储量将在百年内用尽 煤炭资源也不可能永续 这叫能源短缺 煤炭和石油具有大量的气味 在开采 存放和使用过程中 这些气味会聚存在空气中污染空气 使环境恶化 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 改变了大气的成分 使环境恶化A B C D D 解析 能源短缺是指能源的有限性 指煤炭和石油的储量是有限的 若储量无限 技术落后现阶段开采不出来 将来总可以开采出来 因此 能源短缺的本意是 而不是 环境恶化的本意是指空气环境成分的变化 煤炭和石油在燃烧时与空气中氧气发生反应 改变了大气成分 因此 对环境恶化的说法 正确而 错误 测评学习效果 演练当堂技法 1 关于 能量耗散 的下列说法中 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 这种现象叫做能量的耗散B 能量在转化过程中变少的现象叫能量的耗散C 能量耗散表明 在能源的利用过程中 能量的数量减少了 能量可利用的品质降低了D 能量耗散表明 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 能量耗散是指能量的可利用的品质降低 但能量总和守恒 故选项A正确 A 2 一质量分布均匀的不可伸长的绳索重为G A B两端固定在水平天花板上 如图所示 今在绳索的最低点C处施加一竖直向下的力将绳索绷直 在此过程中 绳索AB的重心位置将 A 逐渐升高B 逐渐降低C 先降低后升高D 始终不变 解析 本题直接求解很困难 因为重心不在绳索上 但可以通过功和能的关系来处理 在用力向下拉绳索的过程中 外界对绳索做功 消耗了能量 一定转化为绳索的某种能量 而整个过程中绳索只有重力势能发生了变化 其他各种能量均不变 所以绳索的重力势能肯定在逐渐增加 从而其重心位置逐渐升高 故A正确 A 3 关于能源的利用 下列说法中不正确的是 A 2015年初春北京等地区形成的严重雾霾天气是水蒸气形成的B 能源的利用过程 实质是能的转化和传递过程C 现在人类社会使用的能源主要是煤 石油和天然气D 煤 石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能 解析 雾霾不是水蒸气形成的 而是利用能源过程中排放出的微小颗粒物 故选项A错误 由能源的来源现状以及应用过程可知选项B C D正确 A 4 CO2气体有个 怪脾气 它几乎不吸收太阳的短波辐射 大气中CO2浓度增加 能使地表温度因受太阳辐射而上升 另外 它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用 阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放 使整个地球就像一个大温室一样 因此 大气