搜索
主题4能源与可持续发展学科素养与目标要求物理观念：1.了解自然界中存在多种形式的能量.知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的.2.知道利用能量是人类生存和社会发展的必要条件之一，人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能源.科学态度与责任：1.知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯.2.认识环境污染的危害，思考科学、技术、社会、环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习达标检测课时对点练预习新知夯实基础检测评价达标过关注重双基强化落实重点探究启迪思维探究重点自主预习一、能量守恒定律1.内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持.这个规律叫能量守恒定律.2.意义(1)能量守恒定律说明各种形式的能可以相互.(2)能量守恒定律是自然界最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，一切违背能量守恒定律的设想都不可能实现.消失转移到不变转化1.人类对能源的利用大致经历了三个时期，即时期、时期、______时期.2.常规能源：人们把煤、、等化石能源叫做常规能源，人类消耗的能源主要是常规能源.二、能源的利用柴薪煤炭石油天然气石油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.电池中的化学能转化为电能，电能又通过灯泡转化成和，热和光被其他物质吸收之后变成周围环境的，我们无法把这些散失的能量收集起来重新利用.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性.3.能量耗散虽然不会导致能量总量的减少，却会导致能量的降低，它实际上是将能量从高度有用的降级为不大可用的形式.三、能量耗散和品质降低内能光能内能方向品质高品质低品质1.在合理开发和节约使用煤、石油、天然气等常规能源的同时，要大力开发新能源.正在开发的新能源有能、能、海洋能、地热能、氢能、生物质能及核聚变能等.2.新能源的优点：新能源多为能源，且较小.四、新能源的开发太阳风可再生污染1.化石能源的资源有限，而且对环境有很大的.2.环境问题：化石能源的大量消耗带来的环境问题有效应、酸雨、光化学烟雾等.3.可持续发展的核心是追求发展与资源、的平衡.五、能源与环境破坏温室环境即学即用判断下列说法的正误.(1)能源是取之不尽、用之不竭的.()(2)在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少.()(3)能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等.()(4)随着人类科学技术的进步，人们总有一天会设计出不消耗能量，但能源源不断对外做功的机器.()(5)地球上总能量不变，所以我们不需要节约能源.()(6)大量消耗常规能源会使环境恶化，所以提倡开发利用新能源.()×√√××√重点探究一、能量的转化与守恒1.自然界中不同形式的能量可以相互转化，一种形式的能量减少一定伴随着其他形式的能量增加，能量的总量保持不变.2.能量守恒定律的适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律.3.能量守恒定律的表达式(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，某些能量的增加量等于其他能量的减少量.4.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).例1构建和谐型、节约型社会深得民心，遍布于生活的方方面面.自动充电式电动车就是很好的一例，电动车的前轮装有发电机，发电机与蓄电池连接.当骑车者用力蹬车或电动自行车自动滑行时，自行车就可以通过发电机向蓄电池充电，将其他形式的能转化为电能储存起来.现有某人骑车以500J的初动能在粗糙的水平路面上滑行，第一次关闭自充电装置，让车自由滑行，其动能随位移变化关系如图1中线①所示；第二次启动自充电装置，其动能随位移变化关系如图中线②所示，则第二次向蓄电池所充的电能是A.200JB.250JC.300JD.500J√图1二、能源与人类生存的关系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过加工转换而成焦炭、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、核能、地热能、海洋能、沼气能、风能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、天然气按对环境污染情况分清洁能源对环境基本没有污染太阳能、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)例2(多选)以下说法正确的是A.煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能B.汽油是一种清洁能源C.水能是可再生能源D.煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的√解析煤、石油、天然气等是动植物转化成的，其最初来源可追溯到太阳能，选项A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，选项B错；水能是可再生能源，选项C对；煤、石油、天然气等储量是有限的，是不可再生能源，选项D错.√针对训练(多选)能源可划分为一次能源和二次能源.自然界以现成形式提供的能源称为一次能源；需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源.下列叙述正确的是A.水能是二次能源B.电能是二次能源C.天然气是一次能源D.焦炉气是一次能源√解析水能和天然气是自然界中已经存在的，是一次能源.电能是由其他形式的能转化的，焦炉气是炼油厂产生的副产品，故它们是二次能源，故应选B、C.√三、能源与人类社会发展、环境的关系1.能源的重要性：能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运动的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱.2.化石能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源.(1)化石能源的储藏是有限的.(2)化石能源的大量消耗带来了环境问题.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.温室效应造成的影响：温室效应使两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化，影响人体健康.(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.另外，常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染物.例3(多选)关于“温室效应”，下列说法中正确的是A.太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”B.石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”C.“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化D.“温室效应”使得土壤酸化√解析“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量.它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C正确.√四、开发新能源1.新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等.2.无穷无尽的太阳能：太阳是以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供地球最清洁的能源.(1)数量巨大：太阳辐射功率为3.9×1026瓦.能到达地球表面的太阳能每年约相当于1.3×1014吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量总和的104倍.(2)时间长久：根据天文学的研究结果，可知太阳系已存在大约5×109年左右，估计尚可继续维持大约1010年之久.(3)清洁安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称，它不仅毫无污染，也毫无危险.3.永葆青春的风能：风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀而引起的空气流动所产生的能量.整个地球接收到的太阳辐射能约有0.2%被转换成风能，全球的风能总量估计有1.6×1022J.这是一个巨大的潜在的能源宝库，如果1%被利用，即可满足人类对能量的全部需求.4.丰富干净的海洋能：包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等，它们不仅可以再生，还具有不污染环境的优点.据科学家估计，世界海洋能源总量为40多万亿千瓦，这些能量超过目前世界能源消费的一万倍，如果开发出其中一小部分，即可满足人类对能源的全部需求.5.深藏不露的地热能：地球本身是一个巨大的天然储热库.地热能指地球内部可释放出来的热量.据估计，从地球内部每年传到地球表面的热量，相当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量.6.新能源之新宠——核能：在当前开发和利用的新能源中，核能尤其重要.核能包括裂变能和聚变能，其中受控热核聚变的原料氘和氚可取自海洋，足够人类使用几十亿年，是取之不尽的能源.7.未来我国新能源之星——可燃冰(1)天然气水合物又称“可燃冰”，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质.因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称做“可燃冰”.(2)“可燃冰”特点：①“可燃冰”分布广，资源丰富，据计算这种未来的能源可供人类使用上千年.②“可燃冰”杂质少.(3)我国“可燃冰”研究开采现状：2017年，我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试采获得成功；2017年3月28日第一口试采井开钻；2017年5月10日，从水深1266米海底以下203～277米的天然气水合物矿藏开采出天然气.2017年11月3日，国务院正式批准将天然气水合物列为新矿种，成为我国第173个矿种.例4下列供热方式最有利于环境保护的是A.用煤做燃料供热B.用石油做燃料供热C.用天然气或煤气做燃料供热D.用太阳能灶供热√解析煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质，污染了大气，而太阳能是一种无污染的能源，故选D.例5如图2所示是一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10V9W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3m2，平均1小时得到的太阳辐射能为4×105J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时.问(结果保留整数)：(1)太阳能节能灯的能量转化情况；答案见解析图2解析能量转化：太阳能→电能→光能(热能).(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率大约是多少？答案370WP＝4×1050.3×1×3600W≈370W.解析太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率：(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？答案10%解析节能灯利用太阳能的效率：η＝9×10×36004×105×8×100%≈10%.达标检测1.(能量的转化与守恒)下列对能量守恒定律的认识错误的是A.某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明能量消失了√123452.(能量耗散)(多选)下列对能量耗散理解正确的是A.能量耗散说明能量在不断减少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