高中物理人教版2019必修三12.4 能源和可持续发展 课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
12.4 能源和可持续发展
物理观念：了解自然界中存在多种形式的能量.知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总量保持不变，能量转化是有方向性的。
科学思维：通过对能量转化和守恒的分析，提高学生的分析论证能力，在教学中培养学生归纳、总结的科学思维方法。
科学探究：通过对日常事例的分析，培养学生主动观察、分析和总结的能力．
科学态度与责任：知道合理使用能源的重要性，具有可持续发展观念，养成节能的习惯.认识环境污染的危害，思考科学、技术、社会、环境协调发展的关系，具有环境保护的意识和行动。
重点：理解能量守恒定律的确切含义。
难点：能量守恒定律的运用。
不同形式的能之间可以通过做功相互转化，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？
化学能转化为内能和机械能
风能转化为电能
一、能的转移和转化
能的转移和转化
重力势能转化为电能
电能转化为机械能
一、能的转移和转化
电能转化为内能
太阳能转化为电能
一、能的转移和转化
光能转化为化学能
化学能转化为电能
一、能的转移和转化
指出下列现象中能量的转化或转移情况：
（1）人在跑步时，身体发热（ 　　　　　　　　　）
（2）风吹动帆船前进（ 　　　　　　　　　　　　）
（3）放在火炉旁的冷水变热（ 　　　　　　　　　）
（4）电流通过灯泡，灯泡发光（ 　　　　　　　　）
（5）植物进行光合作用（　　　　　　　　　　　）
化学能转化为内能
风的机械能转移到帆船上
内能由火炉转移给水
电能转化为光能
光能转化为化学能
例题1
一、能的转移和转化
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
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一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变。
1.能量守恒定律
二、能量守恒定律
2.永动机不可能制成
永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。
（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）。
二、能量守恒定律
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
二、能量守恒定律
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。
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。
3.永动机不可能制成的原因：
二、能量守恒定律
(1)能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。
(2)能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。
(3)自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。
(4)机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。
4.能量守恒定律的意义：
二、能量守恒定律
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.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加
C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的
D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了
ABC
例题2
二、能量守恒定律
一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（ ）
A.物体机械能不变，内能也不变
B.物体机械能减小，内能不变
C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小
D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变
D
例题3
二、能量守恒定律
既然能量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？
燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用。这种现象叫做能量的耗散。
问题1
1.能量的耗散
三、能量转化和转移的方向性
可以看出，由于取暖和使用电器，室内温度比室外高。热量散失到室外后，不能回收重新利用。
一座房屋的红外线照片
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。
这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。
2.自然界宏观过程的方向性
三、能量转化和转移的方向性
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。
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。
三、能量转化和转移的方向性
能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。
正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的。
在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于利用的变成不便于利用的了。
能量转化的方向性与节约能源的必要性
能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒，但还是很有必要节约能源。
3.能源危机与节约能源
三、能量转化和转移的方向性
1.从人类开发能源的历史划分
常规能源：
新能源：
2.从使用分类
如煤、石油、天然气、水能、风能、生物质能、海洋能等
二次能源：
一次能源：
如电能、氢能、焦炭等
3.从能否再生分类
可再生能源：
不可再生能源：
4.从对环境的影响分类
清洁能源：
非清洁能源：
如水能、风能、潮汐能等
如石油、煤等
如煤、石油、天然气等
如太阳能、风能等
如煤、石油、天然气、水能等
如核能、风能、太阳能、地热能、海洋能等
四、能源的分类与应用
1.柴薪时期
出现年代：五六十万年前
火的使用是人类在能源利用上的第一个里程碑，它使人类脱离了茹毛饮血的时代。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。
五、能源与社会发展
2.煤炭时期
出现年代：2000年前
蒸汽机的广泛使用，带动了工业革命和资本主义社会的成长。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。
五、能源与社会发展
3.石油时期
出现年代：19世纪80年代
内燃机的发展推动了19世纪末，20世纪初开始的机械化和电气化进程。
人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。
五、能源与社会发展
1.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
2.能量的耗散：一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的
3.能源的分类：可再生能源与不可再生能源
4.能源的利用与节能
1.如图所示是一种新型节能路灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是( )
A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能
B. 小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C. 小风扇是风力发电机，
将电能转化为机械能
D. 蓄电池在夜晚放电时，
将电能转化为化学能
A
2.关于能源及能源利用，下列说法中正确的是 ( )
A. 煤炭、石油和天然气都是化石能源
B. 太阳能电池能够将电能转化为太阳能
C. 由于能量是守恒的，因此没有必要节约能源
D. 水能和风能归根结底来源于太阳能，它们是不可再生能源
A
3.关于能量和能源，下列说法中正确的是( )
A. 能量在转化和转移过程中，其总量有可能增加
B. 能量在转化和转移过程中，其总量会不断减少
C. 能量在转化和转移过程中，其总量保持不变，故节约能源没有必要
D. 能量在转化和转移过程中具有方向性，且现有可利用的能源有限，故必须节约能源
D