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1、4.能源与可持续发展能源与可持续发展必备知识自主学习关键能力合作探究课堂检测素养达标新课程标准核心素养目标1.了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式，初步了解核裂变与核聚变2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3了解可再生能源和不可再生能源的分类，认识能源的过度开发和利用对环境的影响4认识环境污染的危害，了解科学、技术、社会、环境协调发展的重要性，具有环境保护的意识和行为物理观念通过对机械能守恒定律的复习，形成能量守恒定律的概念科学思维了解能量转化和转移的方向性，体会提高能量利用率的重要性科学探究通过对生活中能源利用的观察和分析，体会能量转化和转移的
2、方向科学态度与责任了解能源对人类社会发展的重要意义，养成自觉节约能源的好习惯必备知识自主学习一、能量守恒定律能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只能从一种形式_为其他形式，或者从一个物体_到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量_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_的2能量的耗散：其他形式的能转化为内能后不能再重复利用，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_产生消失转化转移保持不变不可逆方向性三、能量的分类与应用1能源的分类(1)不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作_能源化
3、石能源无法在短时间内再生，所以这类能源叫作不可再生能源(2)可再生能源：水能和_等能源，归根结底来源于_.这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源2能源的开发与应用近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就：如：_发电、水力发电、_发电、_发电化石风能太阳能太阳能风能核能情境思考如图是儿童玩滑梯的照片，儿童从滑梯的顶端滑到底端的过程中机械能转化为内能，儿童能从周围环境中吸收热量，自动地再从底端返回滑梯顶端吗？提示：不能，自然进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有方向性的四、能源与社会发展1随着人口迅速增长、经济快速发展以及工业化程度的提高，_短缺和过度使用_带来的环境恶化已经成为关系到人类社会
4、能否持续发展的大问题2可持续发展(1)可持续发展的核心：追求发展与_、_的平衡：既满足当代人的需求，又不损害子孙后代的需求(2)需要做好两方面：要大力提倡_；发展_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_能源能源化石能源资源环境节能可再生清洁情境思考当前城市的垃圾箱均为分类垃圾箱，为什么要对垃圾进行分类？提示：垃圾性质不同，处理方式不同，从环境保护角度看，需要进行分类【思考辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”(1)能量遵从守恒定律，所以能源是取之不尽，用之不竭的，不需要节约能源()(2)能量耗散会导致总能量减少，也会导致能量品质降低()(3)大量消耗常规
5、能源会使环境恶化，故应提倡开发利用新能源()关键能力合作探究探究点一能量守恒定律的应用探究点一能量守恒定律的应用导学探究导学探究随着人们对生活质量要求的提高，绿色出行已成为一种时尚，当下，各城市的城市公交也都旧貌换新颜，变成了纯电动汽车如图所示为正在行驶的电动公交车(1)电动汽车在行驶过程中，能量是如何进行转化的？(2)电动机能将电能全部转化为机械能吗？探究总结探究总结能量守恒定律的理解与应用(1)自然界中不同形式的能量可以相互转化，一种形式的能量减少一定伴随着其他形式的能量增加，能量的总量保持不变(2)能量守恒定律的适用范围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
6、规律(3)能量守恒定律的表达式E初E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和E增E减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量典例示范典例示范例1浙江最大抽水蓄能电站2016年在缙云开建，抽水蓄能电站结构如图所示抽水蓄能电站有两种工作模式，一种为抽水蓄能模式：居民用电低谷时(如深夜)，电站利用居民电网多余电能把水从下水库抽到上水库；另一种为放水发电模式：居民用电高峰时，再将上水库中的水放到下水库进行发电，将产生的电能输送到居民电网供居民使用一抽一放起到了均衡电网负荷的作用关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是()A抽水蓄能的过程中，能量守恒B放水发电的过程中，机械能守恒C抽水蓄能电站建成之后，
7、可以使能量增多D抽水蓄能电站建成之后，就不会再有能源危机问题了【答案】A【解析】抽水蓄能的过程中，总的能量是守恒的，A正确；放水发电的过程中，有部分重力势能转化为内能，机械能不守恒，B错误；抽水蓄能，并不能使能量增多，总的能量保持不变，C错误；抽水蓄能电站能够合理调节用电高峰期和低谷期，但是能量总量并没有增加，我们仍然面临着能源危机，需要节约能源，D错误例2风能是一种很好的可再生能源，而且对环境的污染较小近年来我国在西北地区，建立了许多风力发电厂如图所示为风力发电的情景通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面积的最大风能为可利用风能已知：空气的密度为，风轮机叶片的长度为r，若风速为v0，每台风力发电机
8、输出电功率为P，求此过程中：(1)单位时间内每台风力发电机获得的风能表示式；(2)风力发电机利用风能的效率表示式针对训练1下列说法正确的是()A随着科技的发展，可以制造出一种机器，使其不消耗任何能量但能源源不断地对外做功B太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了C“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的D有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生答案：C探究点二能量转移或转化的方向性探究点二能量转移或转化的方向性探究总结探究总结对“能量的耗散和品质降低”的理解(1)各种形式的能最终都转化为
9、内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了(2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量由此可知，能量的耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不太可用的形式(3)能量的耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源典例示范典例示范例3(多选)下列关于能量的耗散的说法正确的是()A能量的耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律B.能量的耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用C各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的D能量的耗散导致能量品质
10、的降低【答案】BCD【解析】能量的耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，选项D正确；耗散的内能很难再被利用，选项B正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确针对训练2下列哪些现象属于能量的耗散()A利用水流的机械能发电产生电能B电能在电动机中变成机械能C电池的化学能变成电能D火炉把屋子烤暖答案：D解析：能量耗散主要指其他形式的能量最终转化为环境的内能后，不能再被收集起来重新利用针对训练3(多选)对于能量的耗散理解正确的是()A.能量的耗散说明能量在不断的减少B能量的耗散遵循
11、能量守恒定律C能量的耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失D能量的耗散从能量的角度反应出自然界中的宏观过程具有方向性答案：BD解析：能量的耗散是能量变成了无法收集利用的内能，能量不会不断减少，A错误；能量守恒定律适用于整个自然界，物质能量变化必须遵循能量守恒定律，B正确；能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，C错误；能量的耗散是一个宏观过程，代表着能量向不可收集利用的方向转化，D正确探究点三能源的分类与应用能源与社会发展探究点三能源的分类与应用能源与社会发展探究总结探究总结1.能源的分类按可否再生分为可再生能源与不可再生能源(1)不可再生能源；人们把煤炭、石油、天然气叫作化石能源化石能源
12、无法在短时间内再生，被叫作不可再生能源(2)可再生能源；在自然界可以再生，例如水能、风能、潮汐能、生物能、地热能等2能源和环境污染(1)温室效应：石油和煤炭的燃烧增加了大气中二氧化碳的含量，因此加剧了温室效应温室效应使得两极的冰雪融化，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；温室效应使全球降水量变化，影响气候和植被变化，影响人体健康(2)酸雨：酸雨是指pH值小于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：内燃机工作时的高温使空气和燃料中的
13、多种物质发生化学反应，产生氮的氧化物和碳氢化合物这些化合物在大气中受到紫外线的照射，产生二次污染物质光化学烟雾这些物质有毒，会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主要的污染物3能源与社会发展要实现可持续发展就要树立新的能源安全观，并转变能源的供需模式一方面大力提倡节约能源，另一方面要发展可再生能源以及天然气、清洁煤和核能等清洁能源，推动人类与自然的和谐发展典例示范例4关于能源的开发和应用，下列说法中正确的是()A能源应用的过程就是内能转化为机械能的过程B化石能源的能量归根结底来自于太阳能，因此化石能源永远不会枯竭C在广大的农村推广沼气前景广阔、意义重大，既变废为宝，减少污染，
14、又大量节约能源D随着科学技术的发展，煤炭资源将取之不尽、用之不竭【答案】C针对训练4(多选)针对图中工厂烟囱向空中排放大量废气的现象，下列说法正确的是()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答案：BCD针对训练5目前，共享单车作为绿色出行的交通工具，成为时尚甲、乙两种共享单车都采用了电子锁，车锁内集成了GPS模块与联网模块等，这些模块工作时需要电能这两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机踩动单车时
15、，线圈在磁场中转动，产生电能，如图1所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板有光照时，产生电能，如图2所示这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能关于它们的能量转化，下列说法中正确的是()A都是把机械能转化为电能B都是把光能转化为电能C甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能D甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能答案：C解析：甲车靠小型发电机踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，故是将机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板有光照时，产生电能，故是光能转化为电能，故C项正确课堂检测素养达标1煤、石油、天然气和生物能作为能源的共同特点是()A都为可再生能源，取之不尽，
16、用之不竭B都为不可再生能源，用一点，少一点C都为来自太阳辐射的能量D都为污染环境的能源答案：C解析：煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射，故C项正确2有人设想在夏天用电冰箱来降低房间的温度他的办法是：关好房间的门窗然后打开冰箱的所有门让冰箱运转，且不考虑房间内外热量的传递，则开机后，室内的温度将()A逐渐有所升高B保持不变C开机时降低，停机时又升高C开机时升高，停机时降低答案：A解析：冰箱工作，会产生热量，即消耗电能，产生了内能，且房间与外界没有能量交换，所以房内温度会升高，故A项正确3市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽该装置的能量转化情况是()A.太阳能电能机械能B太阳能机械能电能C电能太阳能机械能D机械能太阳能电能答案：A解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作，小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能，故选A.4下列说法中正确的是()A石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了B理想的发动机因为没有摩擦，也
