《金牌学案》物理粤教版必修第三册 课件22　第五章　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

现代文阅读Ⅰ把握共性之“新”打通应考之“脉”第五章电能与能源的可持续发展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[学习目标]

1．知道能量有多种形式，知道能量守恒定律及其转化是有方向性的，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，了解如何保护环境、节约能源，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．必备知识·自主预习储备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．天然气太阳能地热能可燃冰知识点二能量的转化与守恒1．各式各样的能量：自然界中存在不同形式的能量，有机械能、______、电能、电磁能、核能、化学能．2．能量的转化和转移：能量的存在形式多种多样，不同形式的能量可以相互______．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______．内能转化凭空产生凭空消失转化转移不变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．提醒

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．自发方向性能量守恒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、潮汐能等能够在短期内重新形成的或者循环利用的能源，称为_________能源．煤炭石油不可再生可再生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．大气生态居住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．生产和生活建设和开发自然体验

思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)煤炭、石油等常规能源是取之不尽用之不竭的． (

)(2)热量不可能从低温物体传到高温物体． (

)(3)石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了． (

)(4)用太阳灶烧水是太阳能转化为内能． (

)×××√煤炭、石油和天然气的全球探明储量：煤炭约10万亿吨、石油约816亿吨、天然气约495亿吨．按照目前的消耗量，石油、天然气大约可再使用50年；煤炭大约可使用240年．所以我们需要开发新能源，你知道有哪些新能源吗？关键能力·情境探究达成提示：太阳能、风能、核能、生物质能等．考点1能量守恒定律的应用1．对能量守恒定律的理解(1)能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的普遍规律，热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守恒定律的具体体现．(2)各种形式的能在转化或转移过程中总能量守恒无需任何条件，而某种或几种形式能的守恒是有条件的．例如，系统(物体)机械能的守恒条件是只有重力或系统内弹力做功．(3)能量守恒定律的发现使人们进一步认识到，任何一部机器，只要对外做功，就要消耗能量，都只能使能量从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而不能无中生有地创造能量．不消耗能量，却可以源源不断地对外做功的机器(第一类永动机)是不可能制成的．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、乙是某类潮汐发电的示意图．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)(

)A．2.6×104kW B．5.2×104kWC．2.6×105kW D．5.2×105kW√甲

乙思路点拨：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．

规律方法

运用能量守恒定律解题的基本思路[跟进训练]1．(源自人教版教材改编)某地区常年有风，风速基本保持在4m/s，该地区有一风力发电机，其叶片转动可形成半径为10m的圆面，若保持风垂直吹向叶片，空气密度为1.3kg/m3，风的动能转化为电能的效率为20%．现用这台风力发电机给一水泵供电，使水泵从地下10m深处抽水，水泵能将水抽到地面并以2m/s的速度射出，出水口的横截面积为0.1m2，水的密度为1×103kg/m3，水泵及电机组成的抽水系统的效率为80%，重力加速度取10m/s2，则下列说法正确的是(

)A．该风力发电机的发电功率约为12.8kWB．每秒钟水流的机械能增加400JC．风力发电机一天的发电量可供该水泵正常工作约2.4hD．若风速变为8m/s，则该风力发电机的发电功率变为原来的4倍√

考点2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

煤炭、石油、天然气

按对环境污染情况

清洁型能源对环境基本没有污染

太阳能、风能、水能污染型能源会严重污染环境

煤炭、石油、天然气

3．能源和环境污染(1)温室效应：石油、煤炭等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．

√√[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．禁止使用煤炭、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√√提示：可分为一次能源和二次能源．一次能源又分为可再生能源和不可再生能源．2．写出能量守恒定律的内容．回归本节知识，自我完成以下问题：1．试写出能源的分类．提示：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．

题组一能源与环境1．煤炭、石油、天然气和生物能作为能源的共同特点是(

)A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭B．都为不可再生能源，用一点，少一点C．都为来自太阳辐射的能量D．都为污染环境的能源题号135246879101112课时分层作业(十六)能源的利用方式能量的转化与守恒能源与环境13√2．能源亦称能量资源或能源资源，是发展国民经济的重要物质基础，国家未来的命运取决于对能源的掌控．能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志，下列能源为可再生能源的是(

)A．石油 B．天然气C．风能 D．煤炭题号135246879101112√题号135246879101112133．关于“节约能源”，下面的说法中正确的是(

)A．浪费能源，只是浪费个人的金钱，所以节约能源是毫无意义的B．浪费能源，只是浪费个人的金钱，对整个社会和自然界来讲，反正能量是守恒的，所以就社会而言，节约能源毫无意义C．自然界中人类能利用的能源有限，且能源的利用过程对环境有污染，所以“节约能源”对人类社会发展有很大的影响D．上述说法都是错误的√题号135246879101112题号135246879101112题号135246879101112134．(多选)针对工厂烟囱向空中排放大量废气的现象，下列说法正确的是(

)A．排放废气不仅浪费能源，而且严重违反能量守恒定律B．排放废气引起能量的耗散，但并没有违反能量守恒定律C．当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以必须加强废气排放等污染治理D．能量守恒定律揭示出了各种自然现象之间的相互联系与转化题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213√√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213BCD

[排放废气浪费能源，引起能量的耗散，但不违反能量守恒定律，故A错误，B正确；当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以必须加强废气排放等污染治理，故C正确；能量守恒定律揭示出了各种自然现象之间的相互联系与转化，故D正确．]5．如图是水电站的发电原理图，由图可知，下列说法错误的是(

)A．水力发电不会造成污染B．该装置将机械能转化为电能C．要加大发电的功率，可仅采用“增大水落差”的方法D．该装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213D

[水力发电不会有污染，该装置将水的机械能转化为电能，故A、B正确，不符合题意；如果仅将水的落差增大，那么水流到水轮机处的速度就增大，这一方法可加大发电的功率，故C正确，不符合题意；由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，故D错误，符合题意．]

题组二能量的转化与守恒6．(多选)行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流．上述不同现象中所包含的相同的物理过程是(

)A．物体克服阻力做功B．物体的动能转化为其他形式的能量C．物体的势能转化为其他形式的能量D．物体的机械能转化为其他形式的能量题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213AD

[这四个现象中物体运动过程中都受到阻力作用，汽车主要受摩擦阻力，流星、降落伞受空气阻力，条形磁铁下落受磁场阻力，因而物体都克服阻力做功，A正确；四个物体的运动过程中，汽车是动能转化成了内能，流星、降落伞、条形磁铁是重力势能转化成其他形式的能，总之机械能转化成了其他形式的能，D正确，B、C错误．]7．关于能量的转化，下列说法中不正确的是(

)A．水力发电机把机械能转化为电能B．燃气热水器把化学能转化为水的内能C．洗衣机把电能转化为机械能D．太阳能电池把太阳能转化为内能题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213D

[水力发电机把机械能转化为电能，选项A正确，不符合题意；燃气热水器把化学能转化为水的内能，选项B正确，不符合题意；洗衣机把电能转化为机械能，选项C正确，不符合题意；太阳能电池把太阳能转化为电能，选项D错误，符合题意．故选D．]

题号135246879101112√题号135246879101112题号13524687910111213题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213

9．风能是一种很好的可再生能源，而且对环境的污染较小，近年来我国在西北地区建立了许多风力发电厂．通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能．已知：空气的密度为ρ，风轮机叶片的长度为r，若风速为v0，每台风力发电机输出的电功率为P，求此过程中：(1)单位时间内每台风力发电机获得风能的表达式；(2)风力发电机利用风能的效率表达式．题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213

10．如图所示用直流电动机提升重为400N的重物，电源电动势为100V，不计电源内阻及各处摩擦，当电动机以0.80m/s的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流为4.0A，可以判断(

)A．电动机提升重物输出的功率为400WB．电动机消耗的总功率为480WC．电动机线圈的电阻为5ΩD．电动机线圈的电阻为25Ω题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213

题号135246879101112题号135246879101112题号1352468791011121311．在日常生活中，人们习惯于用几何相似性放大(或缩小)的倍数去得出结论，例如一个人身体长高了50%，做衣服用的布料也要多50%，但实际上这种计算方法是错误的．若物体的几何限度为l，当l改变时，其他因素按怎样的规律变化？这类规律可称之为标度律，它们是由量纲关系决定的．在上例中，物体的表面积S∝l2．所以身高变为原来的1.5倍，所用的布料变为原来的1.52倍，即2.25倍．如果一只跳蚤(形状可看作正方体)的身长为2mm，质量为0.2g，往上跳的高度可达0.3m．可假设其用来跳高的能量E∝l3，在其平均密度不变的情况下，若身长变为2m，则这只跳蚤往上跳的最大高度最接近(

)A．0.3m B．3mC．30m D．300m√题号135246879101112题号135246879101112题号13524687910111213A

[由题意知能量E∝l3，设E＝kl3，k是常数，跳蚤上升过程中，根据能量守恒定律有E＝kl3＝mgh＝ρgl3h，可得k＝ρgh，由于ρ、g不变，k是常数，所以高度h不变，仍为0.3m，选项A正确．]题号135246879101112题号135246879101112题号1352468791011121312．能源问题是当前热门