【学与练】高中物理粤教2019版必修3：第5章2能源的利用方式3能量的转化与守恒4能源与环境学案(学生版)

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学习任务1．知道能量有多种形式，知道能量守恒定律，但转化是有方向性的，能解释相关自然现象。2．能对能源的使用和环境保护提出自己的观点，会用能量守恒、能量转化方向性相关的证据证明自己关于环境保护的观点，提出有创意的改进建议。3．通过上网查询，提出如何保护环境，节约能源的问题，完成与能源和可持续发展相关的调研报告并进行交流，具有力所能及的节约能源、保护环境的自觉行为。知识点一能源的利用方式1．化石能源包括：石油、煤炭、______等。2．新能源包括：水能、风能、______、核能等。此外，还有生物质能、______、海洋能、氢能、______等能源。知识点二能量的转化与守恒1．各种各样的能量能量形式含义示例机械能机械能是与物体的运动或位置高度、形变相关的能量，可以表现为动能，也可以表现为势能行驶的汽车、被拉开的弓、声音等内能物质中分子的动能和势能总和自然界的一切物质电能电能是与电有关的能量工作中的发电机、电池等电磁能电磁场所具有的能量无线电波、可见光、紫外线、红外线等核能通过核反应(裂变或聚变)由原子核释放的能量原子弹、氢弹等化学能发生化学变化时释放出来的能量石油、煤、天然气等2．能量的转化和转移(1)______是地球上最主要的能量源泉。(2)能量的存在形式多种多样，而且不同形式的能量可以相互____。能量在被利用的过程中，可利用的效率不断____。3．能量守恒：能量既不会________，也不会________，它只能从一种形式____为其他形式，或者从一个物体____到别的物体；在转化和转移的过程中其总量____。4．能量转化(转移)的方向性在自然界的一切____过程中，能量的转化(转移)都是有______的，但都不违反________定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的规律之一，物体间可以发生能量的转化或转移，但总能量不变，任何事物都不可能违背能量守恒定律。思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)能量是守恒的，既不会增加，也不会减少。 ()(2)由能量守恒定律可知，能量是取之不尽用之不竭的，不必要节约能源。 ()知识点三能源与环境1．可再生能源和不可再生能源(1)__、____、天然气等在短期内不可以再次得到，一旦利用了就很难或者不能再次得到的能源，称为________能源。(2)水能、风能、潮汐能能够在短期内重新形成的或者循环利用的能源，称为______能源。2．能源与环境能源开发对环境的影响(1)对____环境的影响。(2)对____环境的影响。(3)对____环境的影响。3．环境保护的三个主要方面(1)防治__________的污染。(2)防止__________的破坏。(3)保护____环境。(1)如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？(2)内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？能量守恒定律的应用1．能量的形式(1)含义：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，比如流动的河水、被压缩的弹簧、高温高压气体……都能对外做功，因此这些物体都具有能量，流动的河水和被压缩的弹簧具有机械能、高温高压气体具有内能。(2)能量的转化与能量的转移：各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中总量保持不变，也就是说当某个物体的能量减少时，一定存在其他物体的能量增加。(3)功是能量转化的量度：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转化的过程，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(或转移)的量度。2．能量守恒定律的表达式(1)E初＝E终。(2)ΔE增＝ΔE减。3．自然界中的宏观现象具有方向性(1)能量耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。(2)能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有方向性。【典例1】如图甲、乙是某类潮汐发电示意图。涨潮时开闸，水由通道进入海湾水库蓄水，待水面升至最高点时关闭闸门(见图甲)。当落潮时，开闸放水发电(见图乙)。设海湾水库面积为5.0×108m2，平均潮差为3.0m，一天涨落潮两次，发电的平均能量转化率为10%，则一天内发电的平均功率约为(ρ水取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)()甲乙A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kW思路点拨：先求出重力势能的变化，再分析转变成了多少电能，最后根据平均功率的定义求出。[听课记录]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________运用能量守恒定律解题的基本思路[跟进训练]1．抽水蓄能电站结构如图所示。抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时(如深夜)，电站利用居民电网多余的电能把水从下水库抽到上水库；另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，再将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用。一抽一放起到了均衡电网负荷的作用。关于抽水蓄能电站下列说法正确的是()A．抽水蓄能的过程中，能量守恒B．放水发电的过程中，机械能守恒C．抽水蓄能电站建成之后，可以使能量增多D．抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机问题了能源的分类与应用1．地球上的绝大部分能源来源于太阳的辐射能2．能源的分类能源分类方法能源分类名称特点举例按是否可再生可再生能源可循环使用、不断补充水能、风能、潮汐能不可再生能源短期内无法转换获得煤、石油、天然气按对环境污染情况清洁能源对环境基本没有污染太阳能、风能、水能污染能源会严重污染环境煤、石油、天然气3．能源和环境污染(1)温室效应：石油、煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，由于二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一样，只准太阳光的热辐射进来，不让室内长波热辐射出去，使地球气温上升，这种效应叫温室效应。(2)酸雨：酸雨是指pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水。形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤。(3)光化学烟雾：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮氧化合物和碳氢化合物。这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——光化学烟雾。这些物质有毒，能引起人的多种疾病。【典例2】(多选)可燃冰是一种藏在深海海底的新型能源，我国的海域“可燃冰”试采已经成功。1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.8mA．“可燃冰”是不可再生能源B．“可燃冰”属于可再生能源C．1m3可燃冰比0.8m3的水质量小D．相同体积的可燃冰和天然气完全燃烧后，可燃冰释放的热量多[听课记录]__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[跟进训练]2．(多选)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的辐射而上升；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，大气中二氧化碳气体浓度的急剧增加会导致气温的逐步上升，使全球气候变暖。为了减缓大气中CO2浓度的增加，以下措施中可行且有效的是()A．禁止使用煤、石油和天然气B．开发使用核能、太阳能C．将汽车燃料由汽油改为液化石油气D．植树造林1．如图所示是流星在夜空中发出明亮的光焰，此时会有人在内心里许下一个美好的愿望。有些流星是外太空物体被地球强大引力吸引坠落到地面的过程中同空气发生剧烈摩擦造成的。下列相关说法正确的是()A．流星同空气摩擦时机械能全部转化为内能B．引力对流星做正功则其动能增加，机械能守恒C．当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动D．流星物体进入大气层后做斜抛运动2．目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，成为时尚。甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了GPS模块与联网模块等，这些模块工作时需要电能。这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图甲所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图乙所示。这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法中正确的是()甲乙A．都是把机械能转化为电能B．都是把光能转化为电能C．甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能D．甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能3．某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为()A．P＝12ρSv B．P＝12C．P＝12ρSv3 D．P＝124．(新情境题，以“新能源”为背景，考查能量守恒定律)氢气是一种清洁能源，它燃烧后只生成水，对环境无污染，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图是它的示意图，请你判断这一方案的可行性，并说明理由。判断：________(选填“可行”或“不可行”)，理由：_______________________。回归本节知识，自我完成以下问题：1．试写出能源的分类。2．写出能量守恒定律的内容。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[必备知识·自主预习储备]知识点一1．天然气2．太阳能地热能可燃冰知识点二2．(1)太阳能(2)转化下降3．凭空产生凭空消失转化转移不变4．自发方向性能量守恒体验：(1)√(2)×知识点三1．(1)煤石油不可再生(2)可再生2．(1)大气(2)生态(3)居住3．(1)生产和生活(2)建设和开发(3)自然[关键能力·情境探究达成]情境探究提示：(1)汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能。(2)不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能。典例1B[利用潮汐发电，就是水的重力势能转化为电能，水能转化电能的效率是10%，一次涨潮、退潮后水坝内水的势能增加：W水＝GΔh＝mgΔh＝ρ水VgΔh＝ρ水ShgΔh，Δh为水的重心下降的高度，即：Δh＝32m，则水的势能可转变为电能：W电＝W水×10%＝1．0×103kgm3×5跟进训练1．A[抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为内能，机械能不守恒，B错误；抽水蓄能，并不能使能量增多，总的能量保持不变，C错误；抽水蓄能电站，能够合理调节用电高峰期和低峰期的调峰问题，但是能量总量并没有增加，我们仍面临着能源危机，还需节约能源，D错误。]典例2AD[可燃冰是一次能源，属于不可再生能源，故A正确，B错误；1m3可燃冰可转化为164m3的天然气和0.跟进训练2．BD[可行且行之有效的措施是开发新能源以便减少对常规能源的利用，减少CO2的排放；植树造林可以吸收空气中的CO2，所以选项B、D正确。选项A、C措施虽然有效，但并不可行。][学习效果·随堂评估自测]1．C[流星同空气摩擦时只有部分机械能转化为内能，A错误；引力对流星做正功，除了重力之外还有其他力做功，机械能不守恒，B错误；当流星的速度方向与空气阻力和重力的合力不在同一直线上时，流星做曲线运动，C正确，D错