資源簡介

(共41張PPT)
學習 目錄
contents
01
能量守恒定律
02
能量轉移或轉化的方向性
03
能源的分類與應用
04
能源與社會發展
學習 目標
contents
01
掌握能量守恒定律的內容，知道其重要意義
02
了解什么是能量耗散和能源品質降低，
03
認識當前環境問題，增強環境保護和可持續發展的意識
04
認識自然界中能量轉移或轉化的方向性
學習 重難點
contents
01
基于能量守恒定律，分析能源利用過程，構建能源轉化思維模型。
02
借能源數據，推理能源發展趨勢，探尋合理利用能源的策略。
03
秉持嚴謹態度對待能源研究，尊重事實，樹立正確科學觀。
04
利用能量守恒定律解答物理問題
引入新課
我們知道，內能可以轉化成電能，電能可以轉化成光能、內能或機械能……既然能量是守恒的，不會憑空消失，為什么我們還要節約能源呢？
電能轉化為光和內能能
化學能轉化為動能和內能
各種形式的能之間可以相互轉化
下面圖片說明了哪些能量參與轉化
1.能量之間可以相互轉化
　　任何人類活動都離不開能量，不同形式的能量之間可以相互轉化。
3.能量是守恒的
說明：做機械運動的物體具有動能和勢能，相互之間可以轉化。
并且在轉化的過程機械能是守恒的。
3.永動機不可能制造成功
歷史上還有很多人，他們試圖發明一種不消耗能量，卻能源源不斷對外做功的機器——永動機，但結果都以失敗而告終！發明永動機失敗說明了什么？
3.能量守恒定律
1.能量守恒定律的概念：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變。
2.能量守恒定律的普遍性：能量守恒定律是貫穿物理學的基本規律，是在各種自然現象中普遍適用的一條規律。
3.能量守恒定律的表達式
①E初=E末，初狀態各種能量的總和等于末狀態各種能量的總和。
②ΔE增=ΔE減，某些能量的增加量等于其他能量的減少量。
思考問題：把剛煮好的熱雞蛋放到冷水中，過一會，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后二者溫度相同。是否可以發生這樣的現象：原來溫度相同的雞蛋和水，過一會水的溫度自發地降低，而雞蛋的溫度上升？
相反的過程是不可能發生的！
為什么呢？
1.能量轉移或轉化的方向性
1.熱學規律：科學家研究發現，一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。即一切與熱現象有關的宏觀過程都具有方向性。
2.舉例說明
熱量可以自發從溫度高的部分傳到溫度低的部分，不可能自發的從溫度低的部分傳到溫度高的部分
燃燒一旦把熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用。
1.能量轉移或轉化的方向性
電池中的化學能轉化為電能，電能又通過燈泡轉化為內能和光能，熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環境的內能。我們很難把這些內能收集起來重新利用。
2.舉例說明
2.能量耗散
1.能量耗散的概念：各種能量經過一系列轉化，最終會變為環境的內能，這些散失到環境中的內能很難收集起來重新利用
2.能量耗散的意義：
①揭示了節約能源的意義：雖然能量總量沒有發生變化，可是能量品質降低，從便于利用的能量變為不便于利用的。
②能量耗散揭示：大自然中能量的轉化和轉移是有方向性。能源的利用受這種方向性的制約，所以能源的利用是由條件的，也是由代價的。
②能量耗散揭示節約能源的深層次意義：能量的耗散表明，能量在數量上雖未減少，但品質上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這就是能源危機的深層次的含義，也是要節約能源的根本原因
2.能量耗散
1.能源的分類
1.能源：凡是能夠提供可利用能量的物質統稱為能源。它是現代社會生活的重要物質基礎
太陽能
風能
地熱能
核能
潮汐能
煤
石油
天然氣
1.能源的分類
2.能源分類：
①不可再生能源：煤炭、石油、天然氣等化石能源,短期內無法再生的能源。
煤炭
石油
天然氣
1.能源的分類
②可再生能源：水能、風能、潮汐能等能源,歸根結底來源于太陽能,這些能源在自然界可以再生,稱為可再生能源
水能
風能
太陽能
2.我國的能源開發成就
1.太陽能發電：太陽能的利用對環境的影響很小。利用太陽能最有前途的領域是通過太陽電池將太陽能直接轉化成電能。目前我國是最大的光伏產品制造國。2015年年底，我國太陽能光伏發電累計并網容量達到4.158×107 kW，2022年9月底，我國光伏發電裝機3.58億千瓦，居世界第一，穩坐全球第一把交椅。
2.水力發電：水能是可再生能源，水電站是利用水能的重要形式。水電對環境的影響比火電小，發電成本低。到2015 年中國水電裝機總量突破 3×10 8 kW， 約占全球水電裝機總量的1/4，居世界第一.
2.我國的能源開發成就
3.風能發電：為了增加風力發電的功率，通常把很多風車建在一起，成為“風車田”。我國風力資源豐富，尤其是西北、華北、華東、西南地區。隨著新能源政策的引導及風力發電、并網等技術的發展，我國風力發電開發走在了世界前列，裝機容量居全球第一。
2.我國的能源開發成就
4.核能發電：一些質量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時，會釋放出驚人的能量。同樣質量的化學燃料與核燃料相比，如果都進行了完全反應，核燃料釋放出的能量要遠遠大于化學燃料釋放出的能量。可控制的裂變反應所釋放出的能量，可以很好地被人們所利用。核電站就是利用可控核裂變來發電的。
2.我國的能源開發成就
我國具有完全自主知識產權的三代百萬千瓦級核電技術站——華龍一號，其安全指標和技術性能已達到國際最先進的三代水平。我國的核能發電技術已居于世界領先地位。中國核電機組數量將達到90余臺，從裝機容量上講，將超過法國，成為世界第二的核電大國，僅次于美國。
2.我國的能源開發成就
1.人類對能源利用的三個時期
柴薪時期
煤炭時期
石油時期
我們的衣食住行和社會的存在與發展都離不開能源。人類歷史上，社會的每一次大變革，都伴隨著能源科技的突破。
人類對能源的利用大致經歷了三個時期：
1．火的使用是人類在能源使用上的第一個里程碑；
2．蒸汽機的出現，化石能源的大規模利用，開始了人類文明的新紀元；
3．內燃機的出現，推進了機械化和電氣化的進程。
2.煤炭和石油資源的有限性
煤炭和石油都是一次性能源，它們的儲量是有限的，用一點少一點。
3.環境問題
1.溫室效應：溫室效應是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃燒時產生二氧化碳。
兩極冰雪融化，海平面上升
CO2的排放，引起溫室效應
2.酸雨：大氣中酸性污染物質，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時產生二氧化硫等物質。
3.環境問題
工業排放的廢氣
酸雨毀壞樹木
3.光化學煙霧:氮氧化合物和碳氫化合物在大氣中受到陽光中強烈的紫外線照射后產生的二次污染物質——光化學煙霧。
城市機動車尾氣污染
3.環境問題
汽車排放尾氣
　隨著人口的迅速增長、經濟快速發展以及工業化程度的提高，能源短缺和過渡使用化石能源帶來的環境惡化已經成為關系到人類社會能否持續發展的大問題。人類的生存與發展離不開能源，能源的開發與利用又會對環境造成影響。可持續發展的核心是追求發展與資源、環境的平衡：既要滿足當代人的需求，又不損害子孫后代的需求。一方面要大力提倡節能，另一方面要發展使用可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產及消費過程中對生態環境污染程度低的清潔能源，推動形成人與自然和諧發展的生態文明。
4.實現人類可持續發展
能源與可持續發展
能量守恒定律
能源的分類與應用
能量轉移或轉化的方向性
能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變.
一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆
各種能量經過一系列轉化，最終會變為環境的內能，這些散失到環境中的內能很難收集起來重新利用
不可再生能源
可再生能源
煤石油天然氣
風能水能太陽能核能
人類可持續發展
開發新能源
典例1.(多選)下列關于能量轉化的說法中，正確的是（ ）
A.能量在轉化過程中，有一部分能量轉化為周圍環境中的內能，我們無
法把這些內能收集起來重新利用
B.各種形式的能量在轉化時，總能量是不變的
C.在能源的利用過程中，能量的總量并未減少，但在可利用的品質上降
低了，從便于利用的變成了不便于利用的
D.各種能量在不轉化時是守恒的，但在轉化時是不守恒的
【答案】ABC
典例2.能源可劃分為一次能源和二次能源。自然界以現成形式提供的能源稱為一次能源；需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。下列敘述正確的是（　　）
A．水能是二次能源 B．電能是二次能源
C．天然氣是二次能源 D．焦爐氣是一次能源
【參考答案】B
典例3.關于能量和能源，下列說法中正確的是（　　）
A．化石能源是清潔能源；水能是可再生能源
B．能量耗散說明能量在轉化過程中沒有方向性
C．在能源的利用過程中，由于能量在數量上并未減少，所以不需要節約能源
D．能量耗散現象說明：在能量轉化的過程中，雖然能的總量并不減小，但能量品質降低了
【參考答案】D
典例4.能量的耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性，下列哪些現象屬于能量的耗散（　　）
A．利用水能發電轉變成電能
B．利用太陽能發電轉變成電能
C．電池的化學能轉變成電能
D．火爐把房間的溫度升高
【參考答案】D
典例5.現代生活中共享電動車已成為一種新型的短途交通工具，通過掃碼開鎖，循環共享，方便快捷。一輛共享電動車所用電池是鋰電池，騎行在一段傾角不太大的坡路上加速上坡過程中，在此過程中電能向其他形式能量轉化，下列說法正確的是（　　）
A．電能轉化為動能和重力勢能 B．電能轉化為重力勢能和內能
C．電能轉化成動能和內能 D．電能轉化為機械能和內能
【參考答案】D
典例6.一種新型節能路燈如圖所示，它“頭頂”小風扇，“肩扛”太陽能電池板。關于節能路燈的設計解釋合理的是（　　）
A．小風扇是用來給太陽能電池板散熱的
B．小風扇是小型電動機，將電能轉化為風能
C．太陽能電池板將太陽能轉化為電能
D．蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能
【參考答案】C
典例7.如圖是架在屋頂的太陽能熱水器。已知單位時間內太陽垂直射到地面附近單位面積的能量 E0 為 7×103J/(m2 · s)。一臺熱水器的聚熱面積為 2m2，若每天相當于太陽直射熱水器 4h，太陽能的 20% 可轉化為水的內能，那么這個熱水器一天內最多能利用的太陽能為多少？
Thank you

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