物理人教版2019必修第三册12.4能源与可持续发展（共32张ppt）

(共32张PPT)
第4节 能源与可持续发展
第十二章
电能 能量守恒定律
课标定位
1、知道能量的转化和转移有一定的方向性；
2、通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义；
3、感知我们周围能源的耗散，树立节能意识。
素养阐释
1、物理观念：能源耗散、能量守恒定律
2、科学思维：回忆能量守恒定律，提问为什么出现能源危机，激发学生的学习兴趣，提出能量转移和转化的方向性的问题。
机械能转化为电能
电能转化为机械能
太阳能转化为电能
电能转化为内能
引入
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另一种形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫作能量守恒定律。
既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？
一、能量转化和转移的方向性
把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。
是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？——鸡蛋自然熟？
2、能量转化的方向性
例如：化学能通过燃烧转化为内能，但是内能不会自发地重新转化为化学能。
能量只能从高温物体传向低温的物体，而不能自发的逆向传递。
1、能量转移的方向性
实际上在大多数情况下，各种形式的能量最终会转化为内能，但这些内能却很难被人类回收利用，这种现象叫做能量耗散。
便于利用的能量
不便于利用的能量
化学能→电能
电能→内能和光能
最后耗散在环境中
能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，能量在数量上并没有减少。但可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用。这是节约能源的根本原因。这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
内能总是自发地从高温物体向低温物体转移
而不会自发的由低温物体向高温物体转移
燃料的化学能一部分转化为食物的内能，最终都转化为周围环境的内能而散失，不能被我们再利用。
机械能可以全部转化为内能
而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化
热机的效率不可能100%
例如：一辆行驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有37%通过发动机散热系统排除，37%直接由排气管排出，有26%变为发动机输出的机械能。
【课堂反馈1】热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把耗散的能量重新收集、重新加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
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不定期的局限性
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，但在可利用的品质上降低了
D.能量不可能耗散，能量守恒定律反映了自然界中能量转化的宏观过程可以有任意的方向性
C
二、能源的分类与应用
1、不可再生能源
煤炭 石油 天然气
特点：无法在短期内再生
2、可再生能源
风能 水能 太阳能 潮汐能 地热能
特点：能够在短期内重新形成或循环利用
3、我国的能源开发成就
（1）太阳能发电：我国是最大的光伏制造国。
（2）水力发电：水能是可再生能源，水电站是利用水能的重要形式。水电对环境的影响比火电小，发电成本低。
（3）风能发电：我国风力资源丰富，尤其是西北、华北、华东、西南地区。风力发电装机容量居全球第一。
（4）核能发电：核燃料释放出的能量要远远大于化学燃料释放出的能量。核电站就是利用可控核裂变来发电的。
（5）潮汐能（tide energy）是指海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。
（6）“地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能，能量来自地球内部，是引致火山爆发及地震的能量。
【课堂反馈2】关于能源的利用，下列说法中不正确的是(　　)
A．由于我国煤和石油的储量无限，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、石油和天然气
D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能
A
三、能源与社会发展
纵观人类历史，每次巨大进步，都伴随着能源利用方式的变革。
柴薪时期
火的使用，这是人类能源使用史上的里程碑。
蒸汽机的发明和改良，是对化石能源的大规模利用，开始了人类文明的新纪元。
煤炭时期
石油时期
内燃机的发展，强有力地推动了19世纪末、20世纪初开始的机械化和电气化进程。
燃气轮机和蒸汽轮机的发展,为20世纪中叶大规模发电和航空事业奠定了基础。
3、环境问题
(1)温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。
冰山熔化，海平面上升
海水倒灌，土地盐碱化
(2)酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。
工厂排放废气
酸雨破坏森林
(3)光化学烟雾:氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质―――光化学烟雾。
汽车排放尾气
汽车尾气对城市的影响
课堂小结
1、能量守恒定律.
2、能量转移或转化的方向性.
3、能源的分类与应用
能量耗散和能量品质
能量耗散指能量的品质降低，能量永远守恒.
不可再生能源：煤炭、石油、天然气等。
可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源。
【课堂检测1】(多选)下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 （ ）
A．某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加
B．某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加、
C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永远不可能制成
D．石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了
ABC
【课堂检测2】下列对能量耗散的理解正确的有(　　)
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具有方向性
BD
【课堂检测3】市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽。该装置的能量转化情况是(　　)
A．太阳能→电能→机械能
B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能
D．机械能→太阳能→电能
A