2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理必修3 第5章电能与能源的可持续发展5-2能源的利用方式5-3能量的转化与守恒5-4能源与环境课件

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第五章内容索引课前篇 自主预习课堂篇 探究学习学习目标1.知道能源的利用方式.(科学态度与责任)2.理解能量守恒定律.(科学态度与责任)3.理解能源、环境与人类生存的关系.(科学态度与责任)4.知道能源的开发和利用对环境造成的污染.(科学态度与责任)思维导图课前篇 自主预习【必备知识】一、能源的利用方式1.水能:是指水体的动能、势能和压力能等能量资源.主要用于水力发电.水能资源最显著的特点是可再生、无污染.2.风能:是因空气流动而提供给人类的一种可利用的能量.风力发电是利用风力带动风车叶片旋转,把风的动能转变为风车叶片的机械能.风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源.3.太阳能:对太阳能的利用主要有太阳能的光热转换、光电转换和光化学转换三种.利用太阳能发电,可省去费用庞大的输电设备.4.核能:是一种储存在原子核内部的能量,原子核发生核反应时,会释放巨大的能量.目前核能主要用于发电.二、能量的转化与守恒1.各种各样的能量:自然界中存在不同形式的能量,如机械能、内能、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,而且不同形式的能量可以相互转化.3.能量守恒: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.这就是能量守恒定律.4.能量转化(转移)的方向性:热传导过程是有方向性的,热量从高温物体向低温物体的热传导过程是能自发进行的,而其相反方向的过程是不能自发进行的.在自然界的一切自发过程中,能量的转化(转移)都是有方向性的,但都不违反能量守恒定律.想一想请你将两手手心对着压紧,用力来回快速摩擦10~15 s(如图所示),有什么感觉?想想看,在这一过程中能量发生了怎样的转化或转移?提示 发热;机械能转化为内能.三、能源与环境1.能源的分类:按能源的基本形态分类,有一次能源和二次能源;根据消耗后是否造成污染可分为污染型能源和清洁型能源.2.能源与环境:对大气环境的影响,对生态环境的影响,对居住环境的影响.3.环境污染的危害:环境污染不仅给生态系统造成直接的破坏和影响,而且对人类社会也造成间接的危害.4.环境保护:防治生产和生活的污染,防止建设和开发的破坏,保护自然环境.【自我检测】1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)天然气属于化石能源.(　　)答案 √(2)化石能源利用过程中加剧了温室效应现象.(　　)答案 √(3)能量在转移或转化过程中总量是保持不变的.(　　)答案 √(4)当一个物体所具有的能量增加时,一定有别的物体的能量在减少.(　　)答案 √(5)能源利用过程中能量总量不变,可利用的品质也不变.(　　)解析 可利用的品质会降低.答案 ×(6)电能是指电以各种形式做功的能力.(　　)答案 √(7)煤、石油、天然气都是可再生能源.(　　)解析 煤、石油、天然气都是不可再生能源.答案 ×2.我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源,石油属于(　　)A.可再生能源 B.二次能源C.常规能源 D.地热能解析 我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源,石油属于常规能源.答案 C3.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.水能是不可再生能源D.煤、石油、天然气等常规能源是取之不尽用之不竭的解析 煤、石油、天然气等燃料的来源可追溯到太阳能,选项A对;汽油燃烧会产生污染,选项B错;水能是可再生能源,选项C错;煤、石油、天然气等储量是有限的,是不可再生能源,选项D错.答案 A课堂篇 探究学习【问题情境】如图所示是用一台蒸汽机和一台发电机建立的模型发电站,将这个模型发电站与小灯泡连接起来,就可以供电了.请分析该模型发电站工作时各种形式的能量是如何转化的.要点提示 蒸汽机将蒸汽的内能转化为蒸汽轮机的机械能,蒸汽轮机带动发电机转动,将机械能转化为电能使小灯泡发光.【知识归纳】1.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,是各种自然现象中普遍适用的一条规律.　　　　 宏观领域和微观领域均适用2.能量守恒定律的推论某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加,且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等.【典例剖析】例1(多选)从光滑斜面上滚下的物体,最后停止在粗糙的水平面上,下列说法正确的是(　　)A.在斜面上滚动时,只有动能和势能的相互转化B.在斜面上滚动时,有部分势能转化为内能C.在水平面上滚动时,总能量正在消失D.在水平面上滚动时,机械能转化为内能,总能量守恒解析 在斜面上滚动时,只有重力做功,只发生动能和势能的相互转化;在水平面上滚动时,有摩擦力做功,机械能转化为内能,总能量是守恒的.答案 AD规律方法 利用能量守恒定律解题的两点注意(1)能量既可以通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化,也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移.(2)能量在转化与转移的过程中,能量的总量保持不变.利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化,分析时避免出现遗漏.变式训练 1(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.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解析 这三个现象中物体在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,因而物体都克服阻力做功,A正确.三个物体的运动过程中,汽车是动能转化成了内能,流星、降落伞是重力势能转化成其他形式的能,都是机械能转化成了其他形式的能,B、C错误,D正确.答案 AD【问题情境】煤、石油和天然气等化石能源越用越少,所以我们需要开发新能源,你知道有哪些新能源吗?要点提示 太阳能、风能、核能等.【知识归纳】1.能量耗散和品质降低 能量并没有消失,能源的可利用品质降低(1)各种形式的能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,也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点,却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,是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式.(3)能量耗散和品质降低导致可利用能源减少,所以要节约能源.2.能源的分类 【典例剖析】例2能源短缺和环境恶化指的是(　　)①煤炭和石油的开采与技术有关,在当前技术条件下,煤炭和石油的开采是有限的,这叫能源短缺.②煤炭和石油资源是有限的,以当前的开采和消耗速度,石油储藏将很快用尽,煤炭资源也不可能永续,这叫能源短缺.③煤炭和石油具有很大的气味,在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气,使环境恶化.④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气,改变了大气成分,使环境恶化.A.①③ B.①④ C.②③ D.②④解析 煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的,这些能源不能再次生成,也不可重复使用,它们的储量是有限的,并不是取之不尽、用之不竭的,这是能源短缺,②正确;化石能源在使用时会排出有害气体污染空气,这是环境恶化,④正确;故D正确.答案 D变式训练 2关于能源的利用,下列说法中不正确的是(　　)A.煤炭和石油的储量无限,所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要B.能源的利用过程,实质是能量的转化和转移过程C.现在人类社会使用的能源主要是煤炭、石油和天然气D.煤炭、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能解析 石油、煤炭等为非再生的能源,储量有限,能源的利用中虽然总量不变,但品质降低,可再利用的能源越来越少,A错,B、C、D对,本题选不正确的,故选A.答案 A1.一个盛水袋,某人从侧面缓慢推袋壁使它变形至如图所示位置,则此过程中袋和液体的重心将(　　)A.逐渐升高 B.逐渐降低C.先降低再升高 D.始终不变解析 人对液体做正功,液体的机械能增加,液体缓慢移动可以认为动能不变,重力势能增加,重心升高,A正确.答案 A2.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.用太阳能供热解析 煤、石油、天然气等不可再生能源的利用,使人类获得大量的内能.但这些燃料中含有杂质且难以充分燃烧,使得废气中含粉尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等物质,污染了大气.而太阳能是一种可再生的清洁型能源,故D正确.答案 D3.汽车关闭发动机后,沿斜面匀速下滑的过程中(　　)A.汽车的机械能守恒B.汽车的动能和势能相互转化C.汽车的机械能转化成内能,汽车的总能量减少D.汽车的机械能逐渐转化为内能,汽车的总能量守恒解析 汽车能匀速下滑,一定受阻力作用,克服阻力做功,机械能转化为内能,一部分内能散发出去,汽车的总能量减少.答案 C