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第四章机械能和能源第八节能源的利用与开发第四章机械能和能源1.知道能源及其分类．2.知道节约能源的意义．3.了解合理开发新能源，解决能源危机．一、能源及其分类1.概念在一定条件下能够提供可利用________的物质资源，都可以称为能源．2.分类(1)_____、________、_________统称为化石能源．能量煤石油天然气(2)一次能源：直接取之于自然界，未经人类加工转换的能源，如煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、海洋能等．一次能源按是否能够再生，分为可再生能源(水能、风能等)和不可再生能源(石油、煤等)．二次能源：从一次能源直接或间接转化而来的能源．如：________、氢能、焦炭等．电能(1)煤、石油、天然气等燃料的最初来源可追溯到太阳能．()(2)汽油是一种一次能源．()(3)电能是一种二次能源．()(4)煤、石油等化石能源是取之不尽、用之不竭的．()提示：(1)√(2)×(3)√(4)×二、能源危机与环境污染1.我国能源消耗以煤为主，约占能源消费总量的75%，且能源使用效率低．随着我国经济的迅速增长和大众文化生活水平的提高，能源____________将急剧增加，能源的需求和供应的矛盾更为突出，能源短缺的现象更为严重．消耗量2.能源的大量使用在给人类带来文明和繁荣的同时，也给人类的生存环境带来灾难．________、_____________、臭氧层的破坏、城市热岛效应、土壤酸性化、生态平衡的破坏等对人类已不再陌生．这些又带来了海平面升高、暴雨和干旱增多等灾害，严重威胁着人类及各种生物的生存．酸雨温室效应1．能源的利用给我们带来了哪些烦恼？提示：大气污染、温室效应、水污染、电磁污染、交通阻塞、噪音等．三、能源的开发1.新能源________、________、________、地热能、海洋能、生物能、氢能等．2.新能源储量丰富、清洁而无污染，开发新能源，研究清洁能源是缓解当前_____________及保护和改善人类生存环境的有效措施．核能太阳能风能能源危机2．能源危机和能源的利用对环境所造成的污染已成为人类共同关注的世界性问题，你认为缓解当前能源危机及保护和改善人类生存环境的出路在哪里？提示：(1)节能减排，提倡低碳生活；(2)开发可替代煤、石油、天然气等常规能源的新能源；(3)研究清洁能源等．能源的利用与开发1.未来的能源未来的能源核能：储量丰富，污染小，运行安全可靠风能：储量丰富，可再生，既经济又环保太阳能：能量巨大，无污染，应用前景广阔水能：水资源较发达地区，水力发电是主要的发电方式，如“三峡电站”地热能：蕴藏量巨大生物质能：污染小、经济方便，农村应用前景广阔海洋能：可再生，包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能氢能：运输方便，无污染目前，正在开发的新能源有风能、海洋能、太阳能、地热能、氢能、生物质能及聚变核能等．新能源多为可再生能源，且污染较小．新能源的开发是社会可持续发展的一个主要课题．2.常规能源和新能源的转化方式下列关于能源开发和利用的说法中正确的是()A．能源利用的过程是内能转化成机械能的过程B．要合理开发和节约使用核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等常规能源C．能源利用的过程是一种形式的能向其他形式的能转化的过程D．无论是节约能源还是开发能源，我国都需要外国支援[思路点拨]解答本题时应把握以下两点：(1)能源的利用有多种转化形式．(2)明确什么是常规能源，什么是新能源．[解析]能源的利用过程实际上是一种形式的能向其他形式的能转化的过程，并不一定是单一的向机械能转化的过程，所以C正确，A错误；核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等属于新能源，而不是常规能源，故B错误；节约能源也好，开发能源也好，我国主要依靠自己，故D错误．[答案]C能源开发和利用过程中，既满足能量守恒定律，又存在能量的耗散．(多选)关于能源的开发和利用，下列观点正确的是()A．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B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的C．能源的开发和利用，必须同时考虑其对生态环境的影响D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的重要途径解析：选ACD.地球上的常规能源是有限的，不可再生的，故A正确；自然界中的总能量虽然守恒，但能量转化之后其品质下降，利用价值降低，从便于利用的变成不便于利用的了，故B错误；为了人类的可持续发展，第一要开发新能源，第二要减少环境污染，故C、D正确．规范答题——用能量转化与守恒定律处理实际问题风力发电作为一种无污染、成本低的电力产业，发展前景广阔．风力发电的原理是利用风推动叶轮转动，将风的动能转化为叶轮的动能，再将叶轮的动能转化为电能．(1)设空气的密度为ρ，每个叶轮的长度为L，正对叶轮的水平风速为v，整个发电机的效率为η，那么每台发电机发出的电功率P为多大？(2)我国研制的WD—646型风力发电机，每个叶轮L＝22m，当风速达到15m/s时，其输出电功率可达600kW.求该风力发电机将风的动能转化为电能的总效率η.(空气的密度为1.29kg/m3)[解析](1)将通过风力发电机的空气看成圆柱体，在时间t内通过风力发电机叶轮的空气质量m＝ρSvt＝ρπL2vt，这些空气的动能Ek＝12mv2＝12πρL2v3t故电功率P＝ηEkt＝12πηρL2v3.(2)由P＝12πηρL2v3得风能转化为电能的总效率η＝2PπρL2v3×100%＝2×600×1033.14×1.29×222×153×100%≈18%.[答案](1)12πηρL2v3(2)18%能量转化与守恒定律是处理不同形式的能量转化守恒的一个基本定律，获取题目信息，建立能量转化的模型，利用能量转化与守恒定律列方程是解题的基本方法．