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第二十章 能源与能量守恒
第二十章 能源与能量守恒 章末复习
【重点知识提炼】
一、能源
1. 人类利用能源的历程：(1)钻木取火；(2)蒸汽机的发明；(3)以核能为
代表的新能源。
2. 能源分类
(1)化石能源有 。
(2)一次能源：可以从自然界 获取的能源。
(3)二次能源：必须通过 的消耗才能得到的能源，例
如： 。下列能源：太阳能、风能、煤气、汽油，属于一次能源
的是 。
煤、石油、天然气
直接
一次能源
电能
太阳能、风能
3. 一次能源又可以分成：
(1)不可再生能源：不可能在 从自然界得到补充的能源；
(2)可再生能源：可以在自然界里 地得到的能源。
短期内
源源不断
二、核能
1. 核裂变：质量 的原子核发生 释放出惊人的能量。
2. 核聚变：质量 的原子核相互 释放出的惊人的能量。
3. 核能的利用：建造 。
较大
分裂
较小
结合
核电站
三、太阳能
1. 太阳能是氢原子核在超高温时 释放的巨大能量。
2. 太阳能的利用：
(1)间接利用太阳能：化石能源、生物质能。
(2)直接利用太阳能： 、 。
聚变
集热器
太阳能电池
四、能量守恒定律
1. 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其
他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，
能量的总量 。
2. 能量的转化、能量的转移，都是有 的。
保持不变
方向性
五、能源、环境与可持续发展
1. 能源的消耗给环境带来的负面影响：废气排放导致温室效应、酸雨；
发电的“预热”导致热污染；泄露的石油会污染海洋。
2. 为了减少能源利用对环境的污染和破坏，做到 ，我们
必须改进 ，同时还要着力开发无污染的“
”。
可持续发展
传统能源的技术
绿色
能源
【典例解题提升】
1. 能源的种类繁多，请你从不同角度对下列能源进行分类。(均填序号)
①太阳能 ②风能 ③水能 ④电能 ⑤煤炭 ⑥氢能 ⑦石油 ⑧汽
油 ⑨地热能 ⑩核能
(1)属于一次能源的是 ；属于二次能源的是
。
(2)属于可再生能源的是 ；属于不可再生能源的是
。
①②③⑤⑦⑨⑩
④⑥
⑧
①②③⑨
⑤⑦⑧
⑩
2. 有关核能的开发与利用，下列说法错误的是( C )
A. 原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的
B. 氢弹利用的是核聚变释放的能量
C. 核能是一种稳定、高效、清洁的可再生能源
D. 核电站发电的能量转化过程：核能→内能→机械能→电能
C
3. 太阳能是一种清洁无污染的能源，在现代社会中得到了广泛应用。下
列说法错误的是( D )
A. 太阳能来自太阳内部的核聚变，是一次能源，也是可再生能源
B. 绿色植物的光合作用可以将太阳能转化为化学能
C. 人类利用化石燃料是间接利用太阳能
D. 太阳能汽车是把太阳能直接转化为机械能的装置
D
4. 关于能源的利用和发展，下列说法正确的是( D )
A. 通过技术改进，可以使能量利用率达到100％
B. 新能源的开发和利用技术难、成本高，无实用价值
C. 人们应致力于研究一种既可以不消耗能源，又能不断对外做功的机器
D. 尽管能量是守恒的，但能量的转移和转化具有方向性，所以人类仍会
面临能源危机
D(共25张PPT)
第二十章 能源与能量守恒
20.3 能量的转化与能量守恒&
20.4 能源、环境与可持续发展
2022年课程标准 学习目标
1.知道能量守恒定律。列举日常生
活中能量守恒的实例。有用能量转
化和守恒的观点分析问题的意识。 2.从能量转化和转移的角度认识 效率。 3.列举能量转化和转移具有方向性
的常见实例。 4.从能源开发与利用的角度体会可
持续发展的重要性。 1.认识生活中常见的能量。
2.【重点】了解各种形式的能量
是可以相互转化的。
3.【重点】掌握能量在转化的过
程中，总量是保持不变的。
4.列举日常生活中能量守恒的实
例，并会运用能量守恒定律的观
点分析物理现象。
5.理解“永动机”不能实现的
原理。
知识点1 能量的转化与转移
1. 讨论下列各例中能量转移和转化的情况。
2. 分析：
(1)用热水袋取暖时，热水袋的 转移给了人体。
(2)一个球下降，另一个球上升时，下降的球的 转移给了上
升的球。
(3)输送电能时，发电站产生的 转移给了用户。
(4)电池充电时， 转化为 。
(5)电池放电时， 转化为 。
3. 结论：在一定条件下，能量可以在两个物体间 ，且自然界中
各种形式的能量可以相互 。
内能
重力势能
电能
电能
化学能
化学能
电能
转移
转化
【典例1】某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动
机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是( C )
A. 电能→机械能→光能 B. 光能→机械能→电能
C. 光能→电能→机械能 D. 机械能→电能→光能
C
【变式1】航天员搭乘“神舟十三号”载人飞船，开始了为期6个月的
“太空出差”，六个月后将顺利返航。下列说法正确的是( D )
A. 火箭加速升空时，动能转化为重力势能
B. 空间站的太阳能电池板将太阳能转化为化学能
C. 燃料燃烧时，将内能转化为化学能
D. 返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能
D
方法点拨 识别能量转化的两种方法
1. 看关键字词：一般有“动”字对应的是机械能；有“热”字对应的是
内能；有“电”字对应的是电能。
2. 看能量的形式是否发生变化：发生变化的是能量的转化；没有发生变
化的是能量的转移。
知识点2 能量守恒定律
1. 问题1：荡秋千时(如图甲所示)，停止用力，秋千为什么会越摆越低？
问题2：掉在地上的弹性小球会跳起(如图乙所示)，为什么越跳越低？
2. 分析：根据实验现象，交流讨论，总结得出：
(1)荡秋千时，机械能越来越小，通过摩擦把 转化成了空气
的 ，能量没有消失。
(2)掉在地上的弹性小球会跳起，机械能越来越小，小球与空气 ，机械能转化成了空气的内能。
3. 结论：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转
化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过
程中，能量的总量 ，这就是能量守恒定律。
知识补充 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
所有能量转化的过程都遵循能量守恒定律。
机械能
内能
摩擦
保持不变
4. 问题：不少人曾经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。同学们，这种永动机是否存在
呢？想一想，为什么？
答：自然界中的能量是守恒的，它既不会凭空消失，也不会凭空产生，
但由于能量的转化或转移具有方向性(如水只能从高处流向低处；热量只
能从高温物体传向低温物体)，所以无法制造“永动机”。
答：自然界中的能量是守恒的，它既不会凭空消失，也不会凭空产生，
但由于能量的转化或转移具有方向性(如水只能从高处流向低处；热量只
能从高温物体传向低温物体)，所以无法制造“永动机”。
5. 结论：不存在永动机。所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。
任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生
有地制造能量。
【典例2】如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是
( C )
A. 小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒
B. 根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的
C. 在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能
D. 此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的
C
【变式2】如图所示为一种人们设想中的永动机，它通过高处的水流
冲击叶片，叶片的转动又带动抽水机从低处将水抽到高处，从而循环
工作，实际上，这种永动机 (选填“能够”或“不能够”)
永远工作下去。
不能够
方法点拨 三点理解能量守恒定律
1. 能量不会凭空产生或消失。
2. 能量只会发生“转化”或“转移”。
3. 能量的总量是不会发生变化的。
知识点3 能量在转化和转移过程中的方向性
1. 问题：我们知道，能量可以自发地转移到其他物体或转化为其他形
式，那么转移和转化后的能量可以再次复原为原来的能量形式吗？
2. 分析：(1)用热水袋取暖时，热水袋的温度较高，内能转移给了温
度较低的人体；当热水袋温度降低后，人便无法用热水袋取暖，说明
内能 (选填“能”或“不能”)自动地从高温物体向低温物体转
移， (选填“能”或“不能”)自动地从低温物体向高温物体
转移。
能
不能
(2)通过电池放电使灯泡发光时，电能转化为光能；当电池没电时，灯泡
发光时的光能 反过来给电池充电。
不能
3. 结论：能量的转化和转移过程是有 的。
方向性
【典例3】如图所示的电动平衡车刹车时， 转化为内能，内能
最终散失到空气中，此过程中所有的能量总和 (选填“增
大”“不变”或“减小”)。散失到空气中的内能无法再直接利用了，可
见能量的转化和转移过程是有 性的。
机械能
不变
方向
知识点4 能源、环境与可持续发展
阅读课本第93～95页，回答下列问题。
1. 煤、石油、天然气等化石燃料燃烧时产生大量的二氧化碳、二氧
化硫及氮氧化物等气体和烟尘，以及汽车尾气和各种工业废气，会造
成大气污染，并导致温室效应、酸雨等灾害。此外，火力发电厂发电
所产生的“余热”会引起 ；泄漏的石油会 ，引起生态危机。
热污染
污染海洋
2. 当一个地区或国家的碳排放量达到一个最大值，不再增长时即为
“ ”；“碳中和”是指一定时间内直接或间接产生的温室气
体排放总量，通过 等增加吸收二氧化碳的方式以抵消碳排
放量，实现二氧化碳“零排放”。人类低碳发展的终极目标就是要实现
碳中和。
3. 为了减少能源利用对环境的污染和破坏，做到 ，我们
必须改进 ，同时还要着力开发无污染的“
”。
碳达峰
植树造林
可持续发展
传统能源的技术
绿色能
源
1. 在一定条件下，自然界中各种形式的能量是可以相互 。
2. 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其
他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，
能量的总量 ，这就是能量守恒定律。
3. 能量的转化和转移过程是有 的。
4. 为了减少能源利用对环境的污染和破坏，可行的方法有改进
、开发 。
转化
保持不变
方向性
传统能
源的技术
绿色能源
1. 如图是小孩玩的滑梯游戏。
(1)若不计摩擦和空气阻力，小孩在下滑过程中，机械能 (选填
“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若小孩在滑梯上匀速下滑，在这一过程中，他的机械能 (选填
“变大”“变小”或“不变”)。
不变
变小
(3)小孩在滑梯上下滑时，屁股有灼热的感觉，在这一过程中，
能转化为 能。
(4)根据能量守恒定律，小孩开始下滑时具有1 600 J的机械能，而滑到中
点时他只剩下1 300 J的机械能，设小孩受到的摩擦力大小不变，那么滑
到滑梯底端时，他的动能为 J，整个过程中有 J的机械
能转化为内能。
机械
内
1 000
600
1. 如图是小孩玩的滑梯游戏。
2. 如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它
的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转
化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 (选填“守恒”
或“不守恒”)。
热值
内
不守恒
3. 下列说法中错误的是( D )
A. 能量在转化和转移的过程中总会有损耗，但能量的总量保持不变
B. 永动机违背了能量守恒定律，所以不能制造出来
C. 各种形式的能在一定条件下都可以相互转化
D. 做功改变物体的内能是同一形式的能的转移
D
4. 根据能量守恒定律，下列情形中可能发生的是( C )
A. 随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B. 飞出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
C. 两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
D. 电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
C(共26张PPT)
第二十章 能源与能量守恒
20.1 能源&20.2 开发新能源
2022年课程标准 学习目标
1.列举常见的不可再生能源和可再生能
源。 2.知道核能的特点和核能利用可能带来
的问题。 3.从能源开发与利用的角度体会可持续
发展的重要性。 1.知道化石能源。
2.能区分可再生能源和不可
再生能源。
3.能区分一次能源和二次能
源。
知识点1 人类利用的能源分类
1. 问题：生产和生活中利用的能量，是通过哪些能源提供的？怎样
分类？
2. 分析：(1)阅读课本第二十章第1节的内容，了解到历史上不断进行能
量转化技术的进步，请把不同历史时期的能源革命和能源革命利用的主
要能源用线连起来。
(2)将下列能源分别填在表格内：风能、水能、太阳能、煤炭、石油、核
能、电能、天然气、地热能、潮汐能
能源：凡是能为人类提供能量的物
质都叫做能源 填上对应的能源
能
源
家
族 分
类 化石能源：千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的 、 、
按是否从然界直接获取 (是)一次能源 煤炭、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能
(否)二次能源
煤炭
石油
天然气
电能
能源：凡是能为人类提供能量的
物质都叫做能源 填上对应的能源
一次
能源 分类 按是否可以短期内得到补充分类 (是)可再生能源 风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能
(否)不可再生能源 煤炭、石油、天然气、核能
按使用时间长短分类 (长时间)常规能源 煤炭、石油、天然气
(短时间)新能、源 太阳能、地热能、潮汐能、核能、风能、水能
3. 小结：(1)石油、煤炭、天然气属于化石能源。
(2)煤炭、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能等属于
一次能源，电能属于二次能源。
(3)一次能源可分为再生能源和不可再生能源。
①不可再生能源：化石能源、核能等能源会越用越少，不能在短期内从
自然界得到补充的能源；
②可再生能源：像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得
到的能源。
【典例1】2015年11月30日，中国国家主席习近平在巴黎气候大会开幕式
上的讲话中表示：中国将在2030年实现非化石能源占一次能源消费比重
达到20％左右。
下列能源：①煤 ②风能 ③天然气 ④水能 ⑤电能 ⑥石油 ⑦潮
汐能 ⑧太阳能 ⑨核能(填序号)
属于化石能源的有(填序号) ；属于二次能源的有 ；属于
不可再生能源的有 。
①③⑥
⑤
①③⑥⑨
属于一次能源的是 ；属于二次能源的是 ；属于化石能源的是 ；属于可再生能源的有 。
(填序号)
①②③④⑤⑥⑦⑧
⑨⑩
②③④
⑤⑥⑦⑧
【变式1】以下能源中：①柴薪 ②煤炭 ③石油 ④天然气 ⑤水能
⑥风能 ⑦太阳能 ⑧地热能 ⑨汽油 ⑩电能。
知识点2 太阳能的利用
1. 问题：人类如何利用太阳能？
2. 分析： 一种是类似集热器(如图1)，把太阳能转化为 能。
内
另一种是太阳能电池，如图2所示的太阳能凉帽中有太阳能电池，把太阳
能转化为 能，从而驱动电动机。
电
3. 小结：
太阳能的利用
【典例2】目前，人们开发、利用太阳能主要采用：①太阳能转化为电
能，如 ；
②太阳能转化为化学能，如 ；
③太阳能转化为 ，如太阳灶、太阳能热水器。
太阳能电池
植物光合作用
内能
【变式2】我国许多城市都在推广利用太阳能，下列关于太阳能的说法正
确( C )
A. 太阳能是二次能源
B. 太阳能来自于太阳内部核裂变释放的能量
C. 太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
D. 地球上所有的能源都来自于太阳能，包括石油、风能、核能、地热能
C
知识点3 核能的利用
1. 问题：产生核能的两种方式分别是核裂变和核聚变，有什么区别？
2. 分析：核裂变和核聚变的比较
种类 裂变 聚变
定义 质量较大的原子核裂变为质量
较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成质量较
大的原子核的过程
种类 裂变 聚变
条
件 中子轰击较大原子核(①
反应) 超高温(④ 反应)
应
用 ② (不加控制) ③ (可以控制) ⑤ (不能控制)
太阳内部爆炸
链
式
热核
原子弹
核电站
氢弹
3. 小结：
核能
【典例3】一个重原子的原子核被中子轰击分裂为两个或更多较轻原子
核，并在分裂时产生两到三个自由中子并释放巨大能量的过程叫做
；如果裂变时放出的中子再引起其他重核裂变，就可使裂变反应
不断地进行下去，这种反应叫做 反应。核裂变除了可以用于发
电外，在军事上还可以做成威力强大的 。
核
裂变
链式
原子弹
【变式3】下列关于原子核聚变的说法不正确的是( A )
A. 任何两个原子核都可以发生聚变
B. 原子核必须在超高温下才能发生聚变
C. 大量的氢原子核聚变时释放出惊人的能量
D. 目前人类还不能有效控制原子核聚变
A
1. 一次能源与二次能源的区别
分类 概念 实例
一次
能源 可直接从自然界获得的能源 化石能源、风能、水能、太阳能、
地热能、核能、潮汐能等
二次
能源 无法从自然界直接获取，必
须通过消耗一次能源才能得
到的能源 电能、酒精、木炭、煤气、柴油、
液化气、氢能、汽油等
2. 风能、水能、地热能、太阳能属于可再生能源。
3. 太阳能的利用
4. 核能
种类 裂变 聚变
定义 质量较大的原子核分裂为较小原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
条件 用一定速度的中子轰击较大原子核 超高温
释放核能大小 巨大 更加巨大
是否可以控制 可控制 反应速度 目前不能人为控制
应用 、
链式
原子弹
核电站
氢弹
1. 下列关于能源的说法正确的是( B )
A. 煤、石油、天然气属于可再生能源
B. 煤、石油、天然气属于一次能源
C. 风能、水能、地热能属于不可再生能源
D. 风能、水能、地热能属于二次能源
B
2. 研究能源利用，实现可持续发展已成为21世纪世界各国共同的任务。
能源可按不同方式进行分类。下列四组能源中，能归入图中所示阴影部
分的一组是( B )
A. 煤炭、地热能、沼气
B. 太阳能、风能、潮汐能
C. 水能、木柴、天然气
D. 石油、潮汐能、核能
B
3. 核电站工作的流程为核反应堆→蒸汽轮机→发电机→各种用电器，关
于流程中各装置的能量转化，下列说法错误的是( B )
A. 核反应堆将核能转化为内能
B. 蒸汽轮机将机械能转化为内能
C. 发电机将机械能转化为电能
D. 各种用电器将电能转化为其他形式的能
B
4. 核电站是通过核 (选填“裂变”或“聚变”)获得巨大能量，
核能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。如图所
示的标志中，表示有核辐射的是图 。
裂变
不可再生
丙
5. “低碳环保”是当今世界的主题，太阳能已被人们广泛利用。太阳能
来自太阳内部的 (选填“核裂变”或“核聚变”)，太阳能属
于 (选填“一次”或“二次”)能源，利用太阳能的方式主要有两
种，一种是用集热器加热，如某台太阳能集热器在天气晴好时，一天可
以吸收5.2×107 J的热量，这相当于完全燃烧 m3的煤气释放的热
量；另一种是用太阳能电池将太阳能转化为 。(q煤气＝4.0×107
J/m3)
核聚变
一次
1.3
电能 (共5张PPT)
第二十章 能源与能量守恒
跨学科实践 新能源汽车发展前景和趋势的研究
活动主题
面对能源危机，我国积极应对。我国的新能源汽车以技术领先、应
用广泛成为汽车行业的新宠，现今全球新能源汽车市场超过一半以上均
为中国品牌制造，其特点是绿色低碳、节能环保。同时，使用氢和其他
环保燃料作能源的新能源汽车也逐渐兴起。
新能源汽车的发展前景怎样？未来新能源汽车发展的趋势如何？请
同学们就这个主题进行分析研究，并对我国新能源汽车的发展战略提出
自己的建议。
方案制订与实施
1. 在老师的指导下，以小组为单位，分别通过互联网搜索、参观新能源
汽车生产厂家或销售点、访问新能源汽车驾驶员等多种方式，调查新能
源汽车的发展现状，了解现在已经生产和正在开发的新能源汽车有哪几
种类型。它们的工作原理是怎样的？使用中遇到哪些困难和问题？
2. 了解国家发展新能源汽车的有关政策。
3. 利用在物理课中学习的热机、电动机、效率、能源和环保等方面的知
识，以及在化学课中学习的知识，结合我国的“碳达峰”和“碳中和”
政策，对新能源汽车的前景和发展趋势进行分析和研究，对我国的新能
源汽车发展战略提出自己的建议，并撰写研究成果的小论文。
成果展示与交流
采用文字、图片、图表、视频等多媒体形式呈现研究成果，制作演
示文稿在班上进行展示交流，阐明自己的观点和研究成果，对自己在活
动中的表现及收获进行自我评价，并与其他同学互评。
