鲁科版物理必修二2.4能源与可持续发展

1、学案学案4 4 能源与可持续发展能源与可持续发展学点学点1 能量转化和转移的方向性能量转化和转移的方向性 (1)能量转化和守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，且在转能量转化和守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，且在转化或转移过程中总和不变，但实际上，能量转化和转移也不是任意的，化或转移过程中总和不变，但实际上，能量转化和转移也不是任意的，涉及内能的转化和转移都是有方向性的，这表现在：涉及内能的转化和转移都是有方向性的，这表现在： 机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。引起其他变化。 机械能转化为内能

2、不需要专门的装置，而内能要转化为机械能却很机械能转化为内能不需要专门的装置，而内能要转化为机械能却很复杂，蒸汽机是人类发明的第一种把内能转化为机械能的装置，开始了复杂，蒸汽机是人类发明的第一种把内能转化为机械能的装置，开始了对能源的大规模应用，推动了第一次工业革命。后来又陆续发明了各种对能源的大规模应用，推动了第一次工业革命。后来又陆续发明了各种热机如柴油机、汽油机等内燃机，直到喷气发动机，但无论何种热机，热机如柴油机、汽油机等内燃机，直到喷气发动机，但无论何种热机，都不可能百分之百地把内能变成机械能，即热机的效率一定小于都不可能百分之百地把内能变成机械能，即热机的效率一定小于1。 内能总是自

3、动地从高温物体向低温物体转移，而不可能自动地从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。低温物体向高温物体转移。 (2)与温度相关的现象叫热现象，实际上，凡是与热现象有关的物理与温度相关的现象叫热现象，实际上，凡是与热现象有关的物理过程都是有方向性的、不可逆的。过程都是有方向性的、不可逆的。【例【例1】下列说法正确的是】下列说法正确的是( ) A.热量能自发地从高温物体传到低温物体热量能自发地从高温物体传到低温物体 B.热量不能从低温物体传到高温物体热量不能从低温物体传到高温物体 C.热传导是有方向的热传导是有方向的 D.能量耗散说明能量是不守恒的能量耗散

4、说明能量是不守恒的AC 【解析【解析】热量虽然不能自发地从低温物体传到高温物体，但在热量虽然不能自发地从低温物体传到高温物体，但在一定外加条件下，也能做到一定外加条件下，也能做到“热量从低温物体传到高温物体热量从低温物体传到高温物体”。例。例如，电冰箱等电器的工作过程，所以如，电冰箱等电器的工作过程，所以B项是不正确的。所谓项是不正确的。所谓“能量能量耗散耗散”是指在能量的转化过程中没有办法把耗散的能量重新收集起是指在能量的转化过程中没有办法把耗散的能量重新收集起来，重新加以利用，来，重新加以利用，“能量耗散能量耗散”过程中的总能量还是守恒的，能过程中的总能量还是守恒的，能量的转化是有方向性的

5、，而不是能量不守恒，因此量的转化是有方向性的，而不是能量不守恒，因此D项也是错误的。项也是错误的。正确的是正确的是A、C。 对于对于“热传导是有方向的热传导是有方向的”，可以从各个不同角度来命题，可以从各个不同角度来命题，要注意题意表面所掩盖的物理本质，注意能量守恒定律是无一例要注意题意表面所掩盖的物理本质，注意能量守恒定律是无一例外地普遍适用的。外地普遍适用的。下列哪些物理过程是不可逆的下列哪些物理过程是不可逆的( )A.在一绝热容器内盛有液体，通过不停地搅动使液在一绝热容器内盛有液体，通过不停地搅动使液 体的温度升高体的温度升高B.在一个传热的容器内盛有液体，容器放在一恒温在一个传热的容器

6、内盛有液体，容器放在一恒温 的大水池内，不停地搅动液体，但液体的温度不的大水池内，不停地搅动液体，但液体的温度不 变变C.用一条不可伸长的细轻绳悬挂一个小球，上端固用一条不可伸长的细轻绳悬挂一个小球，上端固 定，把小球拉离平衡位置由静止释放定，把小球拉离平衡位置由静止释放(不计阻力不计阻力)D.在一绝热容器内，不同温度的气体进行混合在一绝热容器内，不同温度的气体进行混合 1ABD学点学点2 能源开发与可持续发展能源开发与可持续发展 能源是人类活动的物质基础。人类利用能源从远古到今天经历了能源是人类活动的物质基础。人类利用能源从远古到今天经历了柴薪时期、煤炭时期和石油时期。柴薪时期、煤炭时期和石

7、油时期。 人类利用能源的历史，也就是人类认识和了解自然的历史。人类利用能源的历史，也就是人类认识和了解自然的历史。 火的利用，是人类与动物的区别的标志。火的利用，是人类与动物的区别的标志。 蒸汽机的发明，使内能转化为机械能成为可能，开始了对化石能蒸汽机的发明，使内能转化为机械能成为可能，开始了对化石能源的大规模应用，出现了第一次工业革命；石油的开采、电能的应用，源的大规模应用，出现了第一次工业革命；石油的开采、电能的应用，推动人类社会进入现代化。推动人类社会进入现代化。 核能的发现和应用，使人类具备了瞬间毁灭自身和全球生物的能核能的发现和应用，使人类具备了瞬间毁灭自身和全球生物的能力，人类文明

8、跃升到一个新的层次，同时也使人类必须负起与自然和力，人类文明跃升到一个新的层次，同时也使人类必须负起与自然和谐相处、共同发展的责任。谐相处、共同发展的责任。 所以，人类社会要发展，能源是必不可少的资源，但现有的煤、所以，人类社会要发展，能源是必不可少的资源，但现有的煤、石油、天然气等化石燃料都是远古时期储存的太阳能，不可再生，不石油、天然气等化石燃料都是远古时期储存的太阳能，不可再生，不久的将来都要枯竭。同时，大量使用这类燃料对环境的破坏非常严重，久的将来都要枯竭。同时，大量使用这类燃料对环境的破坏非常严重，所以迫切需要找到新的替代能源。在现有条件下，可供利用的新能源所以迫切需要找到新的替代能

9、源。在现有条件下，可供利用的新能源主要有地热能、风能、太阳能、海洋能、生物质能等。主要有地热能、风能、太阳能、海洋能、生物质能等。【例【例2】关于能源的开发和利用，下列哪些观点是不正确的】关于能源的开发和利用，下列哪些观点是不正确的( ) A.能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短能源是有限的，无节制地使用常规能源，是一种盲目的短 期行为期行为 B.根据能量守恒，能源是取之不尽、用之不竭的根据能量守恒，能源是取之不尽、用之不竭的 C.开发和利用能源时，必须同时考虑对生态环境的保护开发和利用能源时，必须同时考虑对生态环境的保护 D.不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要不

10、断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要 途径途径ACD 凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源，但不能说凡是能够提供可利用能量的物质统称为能源，但不能说能源就是能量。能源就是能量。 【解析【解析】能源是提供能量的物质资源。能源的利用过程，能源是提供能量的物质资源。能源的利用过程，实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量。实质上是能量的转化和转移过程，但不能说能源就是能量。能源的利用具有方向性。同时，对能源的利用要注意其可持能源的利用具有方向性。同时，对能源的利用要注意其可持续发展性，必须同时考虑对生态环境的保护。不断开发新能续发展性，必须同时考虑对生态环境的保护。不断开发新

11、能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径。源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径。 2二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，行星表面发出的长波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温。大气波辐射到大气以后被二氧化碳截获，最后使大气升温。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，中的二氧化碳像暖房的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，不让室内的长波辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫不让室内的长波辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖

12、进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法成立的是观点，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，排出大量二氧化碳，在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量二氧化碳， 当时地球的温度很高当时地球的温度很高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含量增大，地球上的气温正在升高D.现在地球正在变

13、暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增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加，是电能和其他形式的能转化为内能ABC 历史上曾经有许多人企图发明一种机器，它可以不消耗能量而历史上曾经有许多人企图发明一种机器，它可以不消耗能量而连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功，人们把这连续不断地对外做功，或者消耗少量能量而做大量的功，人们把这种设想中的不消耗能量的机器叫做第一类永动机。种设想中的不消耗能量的机器叫做第一类永动机。 第一类永动机能否制成？第一类永动机能否制成？【我的见解【我的见解】 如图所示是如图所示是“永动机永动机”的一种设计方案。轮

14、的一种设计方案。轮子边缘悬挂着前端有重锤且可自由活动的棒子，子边缘悬挂着前端有重锤且可自由活动的棒子，设计者认为，无论轮子在什么位置右侧重锤距设计者认为，无论轮子在什么位置右侧重锤距离轮子中心总是比左侧重锤远，它们产生的转离轮子中心总是比左侧重锤远，它们产生的转动力矩总是比左侧重锤产生的大，所以，右侧动力矩总是比左侧重锤产生的大，所以，右侧会牵动左侧使轮子旋转，而且会永久地旋转下会牵动左侧使轮子旋转，而且会永久地旋转下去去( (至少在轮子磨损之前至少在轮子磨损之前) )，并带动机器转动。，并带动机器转动。 这仅仅是设计者的想法，实际上这台机器这仅仅是设计者的想法，实际上这台机器并不能旋转。因为轮子右侧的重锤虽然距离