【优化方案】高二物理粤教版选修3-3全册精品课件 第3章第五节 能源与可持续发展--第六节 研究性学习 能源的开发利用与环境保护（共35张PPT）

课件35张PPT。第五节　能源与可持续发展
第六节　研究性学习——能源的开发利用与环境保护 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第六节课前自主学案课标定位课标定位学习目标：1.了解什么是能源，了解什么是常规能源，了解常规能源的储备与人类需求间的矛盾．
2．了解常规能源的使用与环境污染的关系．
3．了解哪些能源是清洁能源，哪些能源可再生．
4．要求就能源与环境问题开展研究性学习．
重点难点：1.知道有哪些常规能源和新能源．
2．了解节约能源和保护环境的意义．课前自主学案一、能源与环境
1．能源：是能够提供_____________的物质．人们把煤、石油、天然气叫常规能源，也叫化石能源．核能、太阳能、潮汐能、地热能属新能源．
能源的分类：不可再生能源，如煤、石油、天然气等；可再生能源，如风能、水能等．
2．能源带来的环境问题：大量消耗常规能源产生的大气污染对全球气候和生态环境最为突出的影响是______________和_________．可利用能量温室效应酸雨二、温室效应
1．成因：温室效应是由人类过多排放___________，干扰了地球的热平衡造成的．
2．危害：导致全球变暖，海平面上升，气候变化，疾病增多等．
3．改善措施：(1)提高能源__________，控制_______________的排放．
(2)开发新能源．二氧化碳利用率二氧化碳三、酸雨
1．成因：大气中酸性污染物质，如__________、__________________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_____，燃烧时产生______________等物质．
2．危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤________和贫瘠，_______建筑和艺术品等．二氧化硫氮氧化合物硫二氧化硫酸化腐蚀3．防止：(1)健全法规，强化管理，控制______．
(2)发展____________技术，减少燃烧过程中_____的排放．
(3)通过改造_________，安装汽车尾气_________装置，用___________代替含铅汽油等，控制汽车尾气排放．排放清洁煤SO2发动机净化无铅汽油四、能量降退与节约能源
1．能量降退
当机械能、电能、化学能等，转变为周围环境的内能后，我们无法把这些分散的内能重新收集起来加以利用，这些弥散到空间的能量可利用程度很低，通俗地说，这些能量“变质”或“贬值了”．这种________________________________称为能量降退．能量可利用程度降低的现象说明：(1)能量降退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．
(2)能量降退虽然不会使能的总量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大有用的形式．煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能．2．能量品质降低
各种形式的能量向内能的转化，是微观领域内无序程度较小向无序程度较大的转化，是能够自动、全额发生的．而内能向机械能的转化过程，是不能全额转化的．因此，从可被利用的价值来看，内能与机械能、电能等相比，是一种低品质的能量．
3．能量虽然不会______但能源会__________，所以要________________．减少越来越少节约能源核心要点突破一、能源的分类及特点A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量的二氧化碳，当时地球的气温很高
B．经过漫长的年代，地壳的岩石和二氧化碳气体发生化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命
C．由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高
D．现在地球正在变暖的原因是工业用电和生活用电的急剧增加，使电能和其他形式的能转化为内能解析：选D.本题的观点是二氧化碳的温室效应．地球形成的早期，地壳不如现在牢固，地球不如现在稳定，火山活动频繁，符合地质的发展规律．由于火山的喷发，排出大量的二氧化碳，这是必然的现象，进而导致当时地球的气温很高．地球上的岩石由于多种原因，其中包括岩石中的矿物成分与水、氧气、二氧化碳发生化学反应，使岩石进一步分化，最后形成土壤，二氧化碳减少，形成了生命适合生存的条件．由于工业的发展和人类的活动，大量地使用常规能源，导致二氧化碳在空气中的含量增大，地球上的气温正在升高．生活用电和工业用电是电能和其他形式的能的转变，会产生热．四个选项都很正确，但就温室效应这一观点而言来确定A、B、C是正确的．二、能源与人类社会发展、环境的关系
1．能源的重要性：能源是社会存在与发展永远不可或缺的必需品，是国民经济运动的物质基础，它与材料、信息构成现代社会的三大支柱．
2．化石能源：人们把煤、石油、天然气叫做常规能源，人类消耗的能量主要是常规能源．
(1)化石能源的储藏是有限的．(2)化石能源的大量消耗带来了环境问题：
①温室效应：大量燃烧石油、煤炭、天然气等产生的二氧化碳气体，增加了大气中二氧化碳的含量，由于二氧化碳对长波的辐射有强烈的吸收作用，且像暖房的玻璃一样，只准太阳光的热辐射进来，不让室内长波热辐射出去，使地球气温上升，这种效应叫温室效应．温室效应使两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，使海水倒流入河流，从而使耕地盐碱化．②酸雨：酸雨是指pH小于5.6的雨、雪或其他形式的大气降水．形成酸雨的主要原因是燃烧煤炭和石油，以及工业生产等释放到大气中的二氧化硫等物质使雨水酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物、酸化土壤．③光化学烟雾：主要成分是臭氧．内燃机工作时的高温使空气和燃料中的多种物质发生化学反应，产生氮氧化合物和碳氢化合物．这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质——化学烟雾．这些物质有毒，能引起人的多种疾病．
另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．(双选)关于“温室效应”，下列说法中正确的是(　　)
A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了“温室效应”
B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”
C．“温室效应”使得地面气温上升，两极冰雪融化
D．“温室效应”使得土壤酸化解析：选BC.“温室效应”的产生是由于石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量．它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升、淹没沿海城市、海水河流倒灌、耕地盐碱化等，故B、C正确．三、新能源的开发
1．新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能等．
2．无穷无尽的太阳能：太阳是以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供地球最清洁的能源．
(1)数量巨大：太阳辐射功率为3.9×1026瓦．能到达地球表面的太阳能每年约为1.3×1010吨标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量总和的104倍．(2)时间长久：根据天文学的研究结果，可知太阳系已存在大约5×109年左右，估计尚可继续维持大约1010年之久．
(3)清洁安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称，它不仅毫无污染，也毫无危险．
3．永葆青春的风能：风能是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀而引起的空气流动所产生的能量．整个地球接受到的太阳辐射能约有0.2%被转换成风能，全球的风能总量估计有1.6×1022 J．这是一个巨大的潜在的能源宝库，如果1%被利用，即可满足人类对能量的全部需求．4．丰富干净的海洋能：包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能等，它们不仅可以再生，还具有不污染环境的优点．据科学家估计，世界海洋能源总量为40多万亿千瓦，这些能量超过目前世界能源消费的一万倍，如果开发出其中一小部分，即可满足人类对能源的全部需求．
5．深藏不露的地热能：地球本身是一个巨大的天然储热库．地热能指地球内部可释放出来的热量．据估计，从地球内部每年传到地球表面的热量，相当于370亿吨标准煤燃烧时所放出的热量．6．未来能源的希望——核能：在当前开发和利用的新能源中，核能尤其重要．核能包括裂变能和聚变能，其中受控热核聚变的原料氘和氚可取自海洋，足够人类使用几十亿年，是取之不尽的能源．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．(双选)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．水能是可再生能源
D．煤、石油等常规能源是取之不尽，用之不竭的解析：选AC.煤、石油、天然气等是动、植物转化成的，其来源可追溯到太阳能，A正确；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错误；水源是可再生能源，C正确；煤、石油等存量是有限的，是不可再生能源，D错误，故选A、C.课堂互动讲练 (单选)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．用太阳能灶供热【精讲精析】　煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气，而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.
【答案】　D
【规律总结】　太阳能是一种清洁能源，是不会污染环境的． 太阳能热水器是利用太阳能来加热水的设备，在我国城乡许多屋顶上都可以看到．太阳单位时间直射到地面单位面积的能量为E0＝7×103 J/(m2·s)．某热水器的聚热面积S＝2 m2，若每天相当于太阳直射的时间为t＝4 h，太阳能的20%转化为水的内能，计算这个热水器最多能使m＝500 kg的水温度升高多少？
【思路点拨】　结合能的转化和守恒定律解题．【自主解答】　根据题意可知，一天当中被热水器吸收且转化为水的内能的太阳能为：
Q＝E0·S·t·20%，这部分能量就等于被水吸收的能量Q吸＝cmΔt.
每天被太阳能热水器吸收的太阳能：
E＝E0·S·t①
水吸收的热量：Q吸＝cmΔt②
E·20%＝Q吸③由①②③式代入数值得：
Δt＝19.2 ℃
所以这个热水器最多能使500 kg的水温度升高19.2 ℃.
【答案】　19.2 ℃变式训练　三峡水利工程的坝高h0＝185 m，正常水位为h＝175 m，水库容积V＝3.93×1010 m3，装机容量(发电机的总功率)P＝1.768×107 kW，发电量W＝8.4×1010 kW·h.假设发电机效率为η＝80%，试根据这些数据计算出水利枢纽的流量Q，并写出每个物理量应选用的单位．(不进行具体计算，用字母表示)答案：见解析