人教版（）高中物理必修3第12章第4节能源与可持续发展 (共35张PPT)教案

___核__能___发电。
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第十二章 电能 能量守恒定律
物理（必修 · 第三册 RJ）
知识点 4 能源与社会发展 1．人类对能源的利用经历的三个时期：__柴___薪___时期、煤炭时期、
石油时期。
2．能源的开发和利用对环境造成的影响：
(1) 石 油 和 煤 炭 的 燃 烧 增 加 了 大 气 中 二 氧 化 碳 的 含 量 ， 加 剧 了
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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持__不__变____。
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第十二章 电能 能量守恒定律
物理（必修 · 第三册 RJ）
知识点 2 能量转移或转化的方向性 1．能量转化的方向性 科学家研究发现，一切与热现象有关的宏观自然过程都是
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第十二章 电能 能量守恒定律
物理（必修 · 第三册 RJ）
解析：系统的内能流失到周围环境中，不可能全部收回再利用，A 错；永动机违反能量守恒定律，不可能制成，B错；扩散现象具有方向 性，逆过程不可能自发进行，C错；太阳能可以用来发电和进行加热，D 正确。
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第十二章 电能 能量守恒定律
可循环使用、不断补充
水能、风能、生物质能、地热能
短期内无法转换获得
煤、石油、天然气、核燃料
按对环 境污染 情况分
清洁能源
对环境基本上没有污染
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)
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第十二章 电能 能量守恒定律
物理（必修 · 第三册 RJ）
3.能源对环境的影响 (1)常规能源对环境的影响 石油和煤燃烧产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，产生 了“温室效应”，引发了一系列问题，如两极的冰雪融化、海平面上 升，海水倒灌、耕地盐碱化……这些都是人类过度开发自然所产生的严 重问题。 (2)做好环境保护工作 目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例 如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；提高汽车发动机效率，解决尾 气问题，达到废气“零排放”；环境污染的综合治理问题，解决废物、 废水、废气等，变废为宝。

3.能量转化的方向性与节约能源的必要性
能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件 的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。
四、能源的分类与应用
（1）从人类开发能源的历史划分 常规能源：如煤、石油、天然气、水能等 新能源：如核能、风能、太阳能、地热能、海洋能等
例1.下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是（ AB）C A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 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，说明机械能消失了
例2.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（ D） A.物体机械能不变，内能也不变 B.物体机械能减小，内能不变 C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小 D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变
能源与可持续发展
一、能的转移和转化
化学能转化为内能和机械能
风能转化为电能
一、能的转移和转化
重力势能转化为电能
电能转化为机械能
一、能的转移和转化
电能转化为内能
太阳能转化为电能
一、能的转移和转化
光能转化为化学能
化学能转化为电能
指出下列现象中能量的转化或转移情况：
（1）人在跑步时，身体发热（ 化学能转化为内能 ） （2）风吹动帆船前进（ 风的机械能转移到帆船上） （3）放在火炉旁的冷水变热（ 内能由火炉转移给水） （4）电流通过灯泡，灯泡发光（ 电能转化为光能） （5）植物进行光合作用（ 光能转化为化学能 ）
五、能源与社会发展
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。

(2)煤、石油、天然气属于常规能源。( ) √
(3)电能、焦炭、氢能属于一次能源。( )
×
第十五页，共五十页。
知识点四 能源与社会发展
[观图助学]
(1)观察下列两幅图，回答问题：
第十六页，共五十页。
①既然能量是守恒的，为什么当今社会会出现能源危机？
②解决能源危机的途径是什么？
(2)如图所示是锅炉工作时的外景，从节约能源和环境保护角度来看，分析存在的主要问题是什么 ？
________的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。
普遍
重要
可靠
第五页，共五十页。
[思考判断] (1)自然界中的任何变化过程都满足能量守恒。( ) √ (2)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量增多。( )
√ (3)技术足够发达后，永动机就可以制成。( )
× (4)能量永远不会增加或减少，只能转化或转移。( )
不可再生能 源
可循环使用 短期内无法转换获得
水能、风能、生物质能、地热 能
煤、石油、天然气、核燃料
按对环境污染 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
情况分
污染能源
会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气)
第十四页，共五十页。
[思考判断] (1)由于能源危机，所以要不断开发新能源。( ) √
们要珍惜现有的能源，尽力提高现有能源的利用效率。注意研究和开发新能源，目前，正在开发的新能源有风
能、海洋能、________、地热能、氢能、生物质能及________等。
2.常规能源和新能源的转化途径
太阳能
核能
第十二页，共五十页。
3.能源的分类
能源分类方法 能源分类名称

量目前已经达到1533.2亿千瓦时
大亚湾核电站
华龙一号
秦山核电站
广西防城港核电站
防城港核电站三台在运机组累计上网电量已
超1200亿千瓦时，与同等规模的燃煤电站相
比，等效减少标煤消耗超3624万吨，减少二
氧化碳排放量约9888万吨，相当于种植了27
万公顷森林
环境问题
温室效应：温室效应是由于大
气里温室气体（二氧化碳、甲
9.8 m/s2)
答案:4.26×104 m
解析:设冰的质量为m，则这么多质量的冰化成水需要吸收的热量为Q=3.34×105 J/kg×m
设下落的高度为h，则下落h高度减小的重力势能为Ep=mgh
落地时其势能的80%转化为本身的内能，所以0.8Ep=Q，解得h=4.26×104 m。
过一会水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热
现象有关的宏观过程都有方向性。
1.能量的转移具有方向性：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体
，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
2.能量的转化具有方向性：如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能
不能自发地且不能完全转化为机械能。
能源的分类与应用
不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用
的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内
再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。
可再生能源
水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源
在自然界可以再生，叫作可再生能源。
能源是人类社会活动的物质基础
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天

D.白天大树将热量存起来,晚上再将热量放出来,所以白天在树
答案:C
林里感觉凉爽而晚上感觉到热
？
解析:植物发生光合作用,将太阳能转化成化学能,根据能量守
恒定律,阳光的能量被转化成化学能,所以树木下会比较凉爽,
故C正确。
？
3.(能源的开发)关于能源、能量,下列说法正确的是(
)
A.可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向
B.核能的利用会造成放射性污染,所以应该关闭核电站
C.能量是守恒的,不会发生能源危机
D.化石能源、水能、核能,不能在短期内从自然界得到补充,
这类能源称为不可再生能源
答案:A
？
解析:可再生能源足够清洁、无污染,是未来理想能源的一个
重要发展方向,选项A正确。核电站的建设与运行若有疏漏会
造成环境污染,核废料具有放射性,但不应该关闭核电站,应该
掉光,使温暖的阳光照入屋内,可以起到冬暖夏凉的作用。炎热
的夏天,我们在经过有树的地方时,也会感到很明显的凉意。关
于树木周围比较凉爽的现象,下列说法正确的是(
)
A.树木把大部分太阳光反射出去,使地面温度降低
B.树木吸收阳光,使自己温度升高,周围温度降低
C.树木吸收阳光,将阳光的能量转化为化学能,使环境温度变低
电流流经A时,又将电能转化为机械能。所以B是发电机,A是
电动机。
？
归纳提升
1.能量守恒定律的理解
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。
电能,电能又通过灯泡转化成内能和光能,热和光被其他物质

能源和可持续发展
1．如何正确理解能量耗散和品质降低 (1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分 散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气 稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。
(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种 低品质的能量。由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少， 却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级 为不大可用的形式。
D [化石能源燃烧时放出 SO2、CO2 等气体，形成酸雨和温室效 应，破坏生态环境，不是清洁能源，A 项错误；能量是守恒的，既 不能被创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B、 C 均错误，D 项正确。]
03 新课探究
能量守恒定律的理解和应用 1．能量的存在形式及相互转化 (1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热 运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等。 (2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化。例如，利用 电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能； 列车刹车后，轮子温度升高，机械能转化为内能。
2．利用不可再生能源带来的危害
(1)改变大气的成分，加剧气候的变化，如_温__室_效应。 (2)形成“酸雨”，腐蚀建筑物，_酸_化__土壤。 (3)产生_光__化__学_烟雾，产生浮尘。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量的增多。
(√ )
3．(多选)关于能量耗散，下列说法正确的是( ) A．能量耗散是指在一定条件下，能量在转化过程中总量减少了 B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性 C．能量耗散表明在能源的利用过程中，能量在数量上并未减少， 但是在可利用的品质上降低了 D．能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向 性

度为1×103 kg/m3)
解析 设 t 时间内流下的水的质量为 m,以 m 为研究对象,竖直下落后减少的
机械能为
1 2
mgh- mv
2
发电机发出的电功率为

P=

=
1
2
(ℎ- 2 )×0.8

答案 1.584×108 W
=

2
(gh- )×0.8=1.584×108

2
W。
探究点二
能源和可持续发展
1.既然能量是守恒的,为什么我们还要节约能源?
提示 在能源的利用过程中,能量的数量未减少,但能源的品质降低了,从便
于利用的能源变成不便于利用的能源,因此,我们还要节约能源。
2.水力发电有哪些优点和缺点?
提示 优点:发电量多、价格实惠和可再生性。缺点:建设周期长、污染风
险高、保障技术发展复杂等。
教材拓展
导学探究
说明下列能源利用方式中的能量转化过程是怎样的?
(1)水力发电;
要点提示 水力发电是将水的机械能转化为电能。
(2)电动水泵抽水;
要点提示电动水泵抽水是将电能转化为水的机械能。
(3)柴油机牵引列车前进;
要点提示 柴油机牵引列车前进是将柴油的化学能先转化为内能,再转化为
列车的机械能。
(4)火箭发射人造卫星。
可利用的品质上降低了,从便于利用的能源变成不便于利用的能源。所以
自然界的能量虽然守恒,但还是要节约能源。
(2)热量可以自发地由高温物体传向低温物体,也可以自发地从低温物体传
向高温物体。( × )
提示 热量可以自发地由高温物体传向低温物体,但是不可以自发地、不引
起任何变化地从低温物体传向高温物体。