人教版高中物理必修第三册 第十二章 电能能量守恒定律 4 能源与可持续发展 课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第十二章　电能　能量守恒定律
4.能源与可持续发展
核心素养 素养目标
物理观念 1.知道能量转化是有方向性的.
2.知道能量的多种形式，能区分可再生能源与不可再生能源，理解能量守恒定律.
科学思维 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.
科学态度
与责任 能主动关心能源与可持续发展问题，能认识能源的过度开发和利用对环境的影响.
一、能量守恒定律　能量转移和转化的方向性
教材认知
引入　如图所示是用一台蒸汽机和一台发电机建立的模型发电站，将这个模型发电站与小灯泡连接起来，就可以供电了.
请分析该模型发电站工作时各种形式的能量是如何转化的.
模型发电站示意图
提示：蒸汽机将蒸汽的内能转化为蒸汽机的机械能，蒸汽机带动发电机转动，将机械能转化为电能使小灯泡发光.
【知识梳理】
1. 能量守恒定律
（2）能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律.
（3）能量守恒定律的表达式
转化　
转移　
保
持不变　
末　
减少量　
不可逆　
方向性　
方向性　
方向性　
品质上　
不便于利用　
A. 在能源的利用过程中，能量会减少，能量守恒定律不成立
B. 我们在利用能源时，能量会耗散，自然界可利用的能源会越来越少
C. 与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，能量转化具有方向性
D. 自然界中发生的能量转化都是不可逆的，各种能量最终都会转化为内能
BC
解析：在能源利用过程中，能的总量不会减少，但在可利用的品质上降低了，能够利用的能源会越来越少，选项B正确，A错误；在自然界中，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，选项C正确，D错误.
A
A. 200 J B. 250 J C. 300 J D. 500 J
二、能源的分类与应用　能源与社会发展
教材认知
引入　如图所示，这是新型的发电装置.
探究：你知道图片中的装置是利用了什么能量发电的吗？这种能源是可再生能源吗？
提示：风能　是
化石　
再生　
【知识梳理】
核能　
煤炭　
石油　
物质基础　
能源　
造成影响　
节能　
可再生　
清洁　
A. 化石能源是清洁能源，水能是可再生能源
B. 在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少
C. 能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性
D. 人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
解析：化石能源不是清洁能源，水能是可再生能源，A错误；在利用与节约能源的过程中，能量在数量上并没有减少，B正确；能量耗散说明能量在转化过程中具有方向性，比如一杯热水过一段时间，热量跑走了，水冷了，所以能量转化具有方向性，C错误；人类在不断地开发和利用新能源，但能量不能被创造，也不会消失，D错误.
B
名师点评
　　能量的耗散虽然不会使能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，从便于利用的能源变成不便于利用的能源.因此，自然界的能量虽然是守恒的，我们还是要节约能源.
A. 该光伏项目年发电量约为6.75×104 kW·h
B. 该光伏项目的工作总电流约为0.3 A
C. 该光伏项目富余发电的年收入约1 400元
D. 该光伏项目平均每天的发电量可供一只60 W的白炽灯正常工作300小时
D
随堂检测
A. 燃料燃烧时内能转化为机械能
B. 火箭加速升空的过程中机械能不变
C. 在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化
D. 能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量可以增加
C
解析：燃料燃烧时，化学能转化成内能，部分内能转化为运载火箭的机械能，还有部分内能损耗掉了，故A错误；火箭加速升空的过程中，其速度增大、动能增大、重力势能增大，则火箭的机械能增大，故B错误；在一定条件下各种形式的能量都可以相互转化，比如动能可以转化为内能、内能可以转化为机械能等，故C正确；能量在转移和转化的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变，既不会增加，也不会减少，故D错误.
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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，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
C. 能量耗散表明，能量守恒定律具有一定的局限性
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
B
解析：能量虽然有耗散但总的能量是守恒的，在转化的过程中总量不会减少，故A、C错误；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，但是在可利用的品质上降低了，故B正确；宏观自然过程自发进行有其方向性，能量耗散就是从能量转化的角度反映了这种方向性，故D错误.
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A. 利用太阳能、风能和氢能等能源替代化学能源可以改善空气质量
B. 人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造
C. 水电站里的发电机装置可以将水库中储存的水的机械能全部转化为电能
D. 核能对环境的污染比常规能源对环境的污染大
A
解析：改善空气质量，就应该从根本上减少碳排放量，用新能源代替传统的化石能源，节能减排，A正确；能量是守恒的，既不能创造也不可能消失，但能量品质会下降，故要节约能源，B错误；由于水下落过程以及发电机装置都有摩擦，故该装置不可能将水库中储存的水的机械能全部转化为电能，C错误；核能属于新能源，是一种清洁能源，D错误.
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A. 都存在物体克服阻力做功
B. 都是重力势能转化为内能
C. 都是动能转化为其他形式的能
D. 都是其他形式的能转化为机械能
解析：三个过程都克服阻力做功；下雨时，雨滴在空中先加速下降，机械能转化为内能；流星在空中坠落并发出明亮的光是机械能转化为内能和光能；双手搓动时手发烫是机械能转化为内能；所以都是机械能转化为其他形式的能.故选A.
A
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课时作业（二十五）
[基础训练]
A. 由于自然界的能量是守恒的，所以不需要节约能源
B. 在利用能源的过程中，能量在数量上逐渐减少
C. 能量在转化过程中具有方向性，因此能源是有限的
D. 核能是可再生能源，应大力开发和使用
C
解析：自然界中的能量是守恒的，即能量在数量上是保持不变的，但是由于能量在转化过程中具有方向性，且随着能量的转化，能源的品质会降低，所以人类可利用的能源是有限的，人类需要节约能源，A、B错误，C正确；核能是不可再生能源，D错误.
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A. 充电时电能全部转化为汽车的机械能
B. 充电时电能全部转化为锂电池的化学能
C. 汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能
D. 汽车匀速运动时锂电池减少的化学能全部转化为汽车动能
解析：充电时电能转化为锂电池的化学能，但不是全部转化，故A、B错误；汽车加速运动时锂电池减少的化学能部分转化为汽车动能，部分转化为其他形式的能，故C正确；汽车匀速运动时动能不变，锂电池减少的化学能全部转化为其他形式的能，故D错误.
C
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A. 排放废气不仅浪费能源，而且严重违反能量守恒定律
B. 排放废气引起能量的耗散，但并没有违反能量守恒定律
C. 当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以必须加强废气排放等污染治理
D. 能量守恒定律揭示出了各种自然现象之间的相互联系与转化
解析：排放废气浪费能源，引起能量的耗散，但不违反能量守恒定律，故A错误，B正确；当前存在着环境恶化和能源短缺问题，所以必须加强废气排放等污染治理，故C正确；能量守恒定律揭示出了各种自然现象之间的相互联系与转化，故D正确.本题选择错误的，故选A.
A
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A. 化学能转化为电能 B. 内能转化为电能
C. 光能转化为电能 D. 机械能转化为电能
解析：由题意可知，压电陶瓷片将形变产生的机械能转化为电能，故A、B、C错误，D正确.
D
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A. 减小的动能全部转化为电能，即增加的电能等于减小的动能
B. 减小的动能全部转化为电能，并且增加的电能小于减小的动能
C. 减小的动能有一部分转化为电能，即增加的电能小于减小的动能
D. 该过程动车组列车损失的机械能等于增加的电能
解析：第一阶段减速过程中，由于速度变小，所以动能变小，由于继续行驶并带动发电机发电，故将一部分动能转化为电能.减小的动能有一部分转化为电能，另一部分转化为阻力做功，即电能小于减小的动能，故C正确，A、B、D错误.
C
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[能力提升]
6. （2025·广东汕头期末）太阳能及风能是清洁能源，我国已经建成众多的太阳能及风力发电场.风力发电是利用风的动能推动风力发电机的叶片转动而产生电能的.某地区安装有2台超大型风力发电机，每片扇叶长达80 m，该地区常年的平均风速v＝5.0 m/s，风向跟叶片转动的圆面垂直，空气的密度ρ＝1.25 kg/m3，风力发电机的叶片转动时可形成半径R＝80 m的圆面.已知风力发电机能将通过圆面的空气的动能的10％转化为电能.
（1）求每台风力发电机的发电功率P；
答案：（1）1.57×105 W
解得P＝1.57×105 W.
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（2）已知标准煤的热值q＝3.0×107J/kg，则该风力发电场年发电量相当于燃烧多少标准煤产生的热量？
答案：（2）3.30×105 kg
解析：（2）2台风力发电机发电的功率为2P，年发电时间t＝365×24×3 600 s
设年发电量为E，则有E＝2Pt，E＝qm
解得m＝3.30×105 kg.
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