12.4 能源与可持续发展 课件 (共31张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共31张PPT)
第4节 能源与可持续发展
第十二章
能量 能量守恒定律
我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械能......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？
1.通过列举各种实例，知道能量是如何转化的，理解能量守恒定律。
2.知道能量转移或转化的方向性，知道能量耗散。
3.知道能量的分类与应用，知道能源与社会发展的关系。
4.通过收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危害。
知识点一：能量守恒定律
化学能转化为内能和机械能
风能转化为电能
重力势能转化为电能
1.能量变化
电能转化为内能
电能转化为机械能
水的机械能转移到了水车上
：能量的形式没改变
：能量的形式发生变化
能量转移
能量转化
无论能量发生转移还是转化，总能量保持不变
能量变化
2.能量守恒定律
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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
思考：不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。从能量守恒的角度说明它为什么不能一直工作下去？
磁力永动机
滚珠永动机
软臂永动机
螺旋永动机
水塔式永动机
17～18世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机。
永动不可能制成的原因：
根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的。
知识点二：能量转移或转化的方向性
思考（P93）：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
不可能发生
1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
热量
×
燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次自动聚集起来供人类重新利用。
化学能→电能
电能→内能和光能
最后耗散在环境中
2.在自然界中，有些过程，能量一旦释放出去，就不会再次自动聚集起来，供人类重新利用，这种现象叫作能量的耗散。
思考：能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？
能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少。但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因。
3.能量的耗散是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。
知识点三：能量的分类与应用
1.能源分类
①不可再生能源
②可再生能源
天然气
煤炭
石油
水能
风能
潮汐能
思考：能源还可以从哪些方面进行分类？
（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
（2）从使用分类
一次能源：如煤、石油、天然气、水能、风能、生物质能、海洋能等
二次能源：如电能、氢能、焦炭等
（3）从对环境的影响分类
清洁能源：如太阳能、风能等
非清洁能源：如煤、石油、天然气等
2.能源的应用
①太阳能发电
卫星展开太阳能帆板
太阳能光伏发电
太阳能的利用对环境的影响很小。利用太阳能最有前途的领域是，通过太阳电池将太阳能直接转化成电能。
②水力发电
水能是可再生能源，水的机械能+水轮机的机械能+带动发电机转子转动+电能。水力发电成本低，但受到地理条件的限制。我国水电装机总量居世界第一。
③风能发电
我国风力发电走在了世界前列，装机容量居全球第一。
风能是一种情节无污染地可再生资源，风力发电把风的动能转化为电能。
④核能发电
核变示意图
核电站
核泄露
核电站是利用可控制的核裂变来发电的，由于核电站一旦发生核泄漏事故,就可能发生严重的危害，且核废料仍具有放射性，所以要严格遵中安全措施和安全标准。
国之重器：华龙一号
核电站的安全性要高度重视。我国具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级核电技术电站——华龙一号，其安全指标和技术性能达到国际最先进的三代水平。
跟踪导练
太阳能是天然的洁净能源，目前对太阳能的研究和议论已经相当多，但今天对太阳能的利用还是非常有限的．其主要原因是(　　)
A．难以将阳光有效地聚集
B．核能更为有效
C．尚未开发出有效的收集和储存太阳能的系统
D．太阳能系统尚不安全
C
知识点四：能量与社会发展
1.人类对能源的利用
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，世界石油和天然气的消耗量超过了煤炭。
随着核能的和平利用以及其他新能源技术的发展，人类对能源的利用正从第三个时期(石油时期)向多能源结构时期过渡。
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
2.能源问题
（1）能源危机:能源是人类社会活动的物质基础，随着人口迅速增长、经济快速发展、工业化程度提高,造成能源短缺。
以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续利用。
石油 天然气 煤炭
（2）能源消耗对环境的影响：化石能源的大量消耗，一方面造成了环境污染，另一方面改变了大气的成分，甚至加剧了气候变化，例如加剧了温室效应，引发了雾霾等。
①温室效应
两级冰雪融化，海平面上升
海水倒灌、耕地盐碱化
②酸雨
被酸雨破坏的森林
世界三大酸雨分布区
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。
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，主要成分是臭氧。
1943年洛杉矶光化学烟雾事件
3.可持续发展的核心是追求发展与资源、环境的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求。
一方面要大力提倡节能，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等在生产及消费过程中对生态环境的污染程度低的清洁能源，推动形成人与自然和谐发展的生态文明。
跟踪导练
1.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，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，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
D
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
一、能量守恒定律
1.能量变化：能量的转移、转化
2.能量守恒定律：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，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
二、能量转移或转化的方向性
1.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。
2.在自然界中，有些过程，能量一旦释放出去，就不会再次自动聚集起来，供人类重新利用，这种现象叫作能量的耗散。
3.能量的耗散是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。
三、能源的分类与应用
1.能源的分类
①不可再生能源：煤炭、石油和天然气
②可再生能源：水能、风能、潮汐能、太阳能
2.能源的应用：
太阳能发电、水力发电、风能发电、核能发电
四、能源与社会发展
1.人类对能源的利用
2.能源问题