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1、44能源与可持续发展能源与可持续发展 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练4.4课标定位课标定位学学习习目目标标：1.理理解解不不同同能能量量之之间间的的转转化化，知知道道能能源源和能量耗散和能量耗散2通通过过对对生生活活中中能能量量转转化化的的实实例例分分析析，理理解解能能量量守恒定律的确切含义守恒定律的确切含义3理解能量的转化效率的概念并进行相关计算理解能量的转化效率的概念并进行相关计算4通通过过了了解解大大量量消消耗耗能能源源对对环环境境造造成成的的破破坏坏，初初步步认认识识科科技技给给人人类类带带来来的的负负面面效效应应，具具
2、有有节节能能意意识识、环保意识环保意识课标定位课标定位课标定位课标定位重重点点难难点点：重重点点：1.各各种种能能量量间间的的转转化化及及能能量量守恒定律的理解守恒定律的理解2利用能量利用能量转转化效率公式分析解决化效率公式分析解决实际问题实际问题难难点：各种能量点：各种能量转转化的分析及化的分析及计计算算课前自主学案前自主学案一、分析小汽车行驶时能量的转化一、分析小汽车行驶时能量的转化汽车行驶要消耗燃料，汽车各部分消耗的能量都汽车行驶要消耗燃料，汽车各部分消耗的能量都是由燃油的是由燃油的_转化来的，具体情况如下：转化来的，具体情况如下：化学能化学能二、能量守恒定律的确立二、能量守恒定律的确立
3、1被誉被誉为为能量守恒定律奠基者的有德国的能量守恒定律奠基者的有德国的_、 英英 国国 的的 _和和 德德 国国 的的_2能量之能量之间间的相互的相互转转化化自然界中，能的表自然界中，能的表现现形式是多种多形式是多种多样样的，除了的，除了机械能外，机械能外，还还有内能、有内能、电电能、光能、化学能等，能、光能、化学能等，这这些能量些能量间间可以相互可以相互_，但，但总总的能量的能量_，即遵守，即遵守_定律定律迈尔迈尔焦耳焦耳亥姆霍兹亥姆霍兹转化转化不变不变能的转化和守恒能的转化和守恒3能量守恒定律能量守恒定律能能 量量 既既 不不 能能 凭凭 空空 _， 也也 不不 能能 凭凭 空空_，它它只
4、只能能从从一一种种形形式式转转化化为为另另一一种种形形式式，或或者者从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，在在转转化或化或转转移的移的过过程中其程中其总总量量_三、研究能量的三、研究能量的转转化效率化效率1定定义义：转转化化为为_的能量跟的能量跟_能量的比能量的比值值产生产生消失消失不变不变有用功有用功输入输入自发自发任何变化任何变化自发自发自发自发不可能不可能2表达式：能量的转化效率表达式：能量的转化效率_.四、能量转化和转移的方向性四、能量转化和转移的方向性1内容：机械能可以完全转化为内能，反过内容：机械能可以完全转化为内能，反过来，内能就不可能来，内能就不可能_地并且不引
5、起地并且不引起_地完全转变为机械能；在热传递地完全转变为机械能；在热传递的过程中，内能总是能的过程中，内能总是能_地从高温物体向地从高温物体向低温物体转移，而不可能低温物体转移，而不可能_地从低温物体向地从低温物体向高温物体转移高温物体转移2意义：意义：发现了第二类永动机的发现了第二类永动机的_性；性；发现了各种自然现象转化的不可逆性发现了各种自然现象转化的不可逆性五、五、让让天更天更蓝蓝、水更清、地更、水更清、地更绿绿1能源能源(1)概念：能概念：能够够提供可利用能量的物提供可利用能量的物质质，都可以称，都可以称为为能源能源(2)分分类类：从人从人类类开开发发能源的能源的历历史划分史划分常常
6、规规能源：煤、石油、天然气等；能源：煤、石油、天然气等；新能源：核能、太阳能、新能源：核能、太阳能、风风能、地能、地热热能、海洋能等能、海洋能等从能否再生分从能否再生分类类可再生能源：水能、可再生能源：水能、风风能等；能等；不可再生能源：石油、煤等不可再生能源：石油、煤等2可持可持续发续发展展保保护环护环境和自然境和自然资资源源核心要点突破核心要点突破一、功和能量的一、功和能量的转转化关系化关系1功与能功与能(1)功是力在空功是力在空间间上的上的积积累，是累，是过过程量程量(2)能反映了物体能能反映了物体能够对够对外做功的一种本外做功的一种本领领，与物，与物体所体所处处的状的状态态相相对应对应
7、，是状，是状态态量量2功与能量功与能量转转化的关系化的关系(简简称功能关系称功能关系)功能功能关系关系概述概述(1)不不同同形形式式的的能能量量之之间间的的转转化化是是通通过过做做功功实实现现的的，做做功功的的过过程程就就是是各各种种形形式式的的能能量量之之间间转转化化(或或转转移移)的的过过程程，且且做做了了多多少少功功，就就有有多多少少能量发生转化能量发生转化(或转移或转移)(2)(2)功是能量转化的量度功是能量转化的量度功能功能关系关系实例实例(1)重力做功：重力势能和其他能相互转化；重力做功：重力势能和其他能相互转化；(2)弹力做功：弹性势能和其他能相互转化；弹力做功：弹性势能和其他能
8、相互转化；(3)合外力做功：动能与其他形式能相互转化；合外力做功：动能与其他形式能相互转化；(4)除重力、系统内弹力外，其他力做的功：除重力、系统内弹力外，其他力做的功：机械能与其他形式能相互转化机械能与其他形式能相互转化.即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1下列关于能量下列关于能量转转化的化的说说法中正确的是法中正确的是()A举举重重运运动动员员把把重重物物举举起起来来，体体内内一一部部分分化化学能学能转转化成重物的机械能化成重物的机械能B电电流通流通过电过电阻阻丝丝使使电电能能转转化化为为内能内能C内内燃燃机机做做功功过过程程实实现现了了燃燃料料的的化化学学能能向向内
9、内能的能的转转化化D水流冲水流冲击击水水轮轮机机发电发电，水流的，水流的动动能能转转化成化成电电能能解析：解析：选选ABD.物体被物体被举举高高时时，机械能增加，机械能增加，增加的机械能由人体内化学能增加的机械能由人体内化学能转转化而来，化而来，A对对；电电流通流通过电过电阻阻丝时丝时，根据焦耳定律，根据焦耳定律，电电阻阻丝丝内能增加，是由内能增加，是由电电能能转转化而来，化而来，B对对；内燃机中燃料燃；内燃机中燃料燃烧烧，将化学能，将化学能转转化化为为内能，再内能，再进进一步一步转转化化为为机械能，机械能，C错错；水；水力力发电发电的原理就是将水的的原理就是将水的动动能能转转化成化成电电能，
10、能，D对对二、正确理解能量守恒定律二、正确理解能量守恒定律1表达式：表达式：E初初E末末，E增增E减减2该该定律是定律是贯贯穿整个物理学的基本穿整个物理学的基本规规律之一，律之一，是学是学习习物理学的一条主物理学的一条主线线3要分清系要分清系统统中有多少形式的能，中有多少形式的能，发发生了哪些生了哪些转转化和化和转转移移4能量守恒定律的重要意能量守恒定律的重要意义义(1)能量守恒定律是普遍适用的，能量守恒定律是普遍适用的，对对宏宏观观世界、世界、微微观观世界、高速运世界、高速运动动、低速运、低速运动动等都成立等都成立(2)能量守恒定律反映了自然能量守恒定律反映了自然现现象的普遍象的普遍联联系，
11、系，提醒人提醒人们们自然科学是相互自然科学是相互联联系、相互系、相互统统一的一的(3)能量守恒定律是人能量守恒定律是人类认识类认识自然的重要依据自然的重要依据20世世纪纪20年代，科学家年代，科学家们们在研究在研究衰衰变变的的过过程程中中发现发现能量不守恒，于是他能量不守恒，于是他们们根据能量守恒定根据能量守恒定律大胆地律大胆地预预言了言了还还有一种未有一种未发现发现的粒子，的粒子，这这就就是是现现在已被科学界公在已被科学界公认认的中微子的中微子这这一事例一事例说说明了能量守恒定律已成明了能量守恒定律已成为为人人类认识类认识自然的重要自然的重要依据依据(4)能量守恒定律是人能量守恒定律是人类类
12、利用自然的重要武器利用自然的重要武器5用能量守恒定律解用能量守恒定律解题题的基本步的基本步骤骤(1)确定研究确定研究过过程，分清有多少形式的能程，分清有多少形式的能(如机械如机械能、内能、能、内能、电电能等能等)在在变变化化(2)分分别别列出减少的能量列出减少的能量E减减和增加的能量和增加的能量E增增的表达式的表达式(3)根据能量守恒定律列方程求解根据能量守恒定律列方程求解即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2下列下列说说法正确的是法正确的是()A随着科技的随着科技的发发展，永展，永动动机是可以制成的机是可以制成的B太太阳阳照照射射到到地地球球上上的的光光能能转转化化成成了
13、了其其他他形形式的能量，但照射到宇宙空式的能量，但照射到宇宙空间间的能量都消失了的能量都消失了C“既既要要马马儿儿跑跑，又又让让马马儿儿不不吃吃草草”违违背背了了能量能量转转化和守恒定律，因而是不可能的化和守恒定律，因而是不可能的D有种有种“全自全自动动”手表，不用上手表，不用上发发条，也不条，也不用任何形式的用任何形式的电电源，却能一直走源，却能一直走动动，说说明能量明能量可以凭空可以凭空产产生生解析：解析：选选C.永永动动机是指不消耗或少消耗能量，机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量而可以大量对对外做功的装置，外做功的装置，违违背了能量背了能量转转化化和守恒定律，和守恒定律，A错错；太阳；
14、太阳辐辐射大量的能量，地射大量的能量，地球只吸收了极少的一部分，但球只吸收了极少的一部分，但辐辐射到星射到星际际空空间间的能量也没有消失，一定是的能量也没有消失，一定是转转化成了化成了别别的能量，的能量，B错错；马马和其他和其他动动物，包括人要运物，包括人要运动动，必，必须须消消耗能量，耗能量，动动物的能量来源是食物中物的能量来源是食物中储储存的生物存的生物质质能，能，C正确；所正确；所谓谓“全自全自动动”手表内部是有手表内部是有能量能量转转化装置的，化装置的，D错错三、三、对对能量能量转转化和化和转转移的方向性理解移的方向性理解1对对方向性的理解方向性的理解能量能量转转化和守恒定律指各种形式
15、的能量是可以化和守恒定律指各种形式的能量是可以相互相互转转化的，并且在化的，并且在转转化或化或转转移移过过程中程中总总和不和不变变，但，但实际实际上，能量的上，能量的转转化和化和转转移也不是任意移也不是任意的，涉及内能的的，涉及内能的转转化和化和转转移都是有方向的，表移都是有方向的，表现现在：在：(1)机械能可以全部机械能可以全部转转化化为为内能，但内能不能全内能，但内能不能全部部转转化化为为机械能而不引起其他机械能而不引起其他变变化化(2)内能内能总总是自是自发发地从高温物体向低温物体地从高温物体向低温物体转转移，移，而不能自而不能自发发地从低温物体向高温物体地从低温物体向高温物体转转移移2
16、对对第二第二类类永永动动机的机的认识认识第二第二类类永永动动机是指机器能自机是指机器能自发发地从低温地从低温热热源吸源吸收内能，向高温收内能，向高温热热源源释释放高温放高温热热源将得到的源将得到的能量通能量通过过另一台做功装置，另一台做功装置，对对外做功，它外做功，它虽虽然然不不违违背能量守恒定律，但背能量守恒定律，但违违背了能量背了能量转转化和化和转转移的不可逆性，即能量不能自移的不可逆性，即能量不能自发发地从低温地从低温热热源源转转移到高温移到高温热热源，因此它也是不可能成功的源，因此它也是不可能成功的即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)3下列下列过过程，可能程，可能发
17、发生的是生的是()A某某工工作作物物质质从从高高温温热热源源吸吸收收的的热热量量，全全部部转转化化为为机械能，而没有其他任何影响机械能，而没有其他任何影响B打打开开一一高高压压密密闭闭容容器器，其其中中的的气气体体自自发发溢溢出后又自出后又自发缩发缩回去，恢复原状回去，恢复原状C利利用用其其他他手手段段，使使低低温温物物体体温温度度更更低低，使使高温物体温度更高高温物体温度更高D将两瓶不同液体自将两瓶不同液体自发发互溶，然后又自互溶，然后又自发发地地各自分开各自分开解析：解析：选选C.机械能可以完全机械能可以完全转转化化为为内能，反内能，反过过来，内能却不能自来，内能却不能自发发地、并不引起任
18、何地、并不引起任何变变化地全部化地全部变为变为机械能，机械能，选项选项A错误错误；在；在热传热传递过递过程中，内能程中，内能总总是自是自发发地从高温物体向低地从高温物体向低温物体温物体转转移，而不可能自移，而不可能自发发地从低温物体向地从低温物体向高温物体高温物体转转移，但可以通移，但可以通过过其他方式使内能其他方式使内能从低温物体向高温物体从低温物体向高温物体转转移，例如移，例如电电冰箱，冰箱，故故选项选项C正确；气体自正确；气体自发发溢出和不同液体自溢出和不同液体自发发互溶是可以自互溶是可以自发进发进行的，但其逆行的，但其逆过过程是不程是不能自能自发进发进行的，行的，选项选项B、D错误错误
19、课堂互堂互动讲练功能关系的分析功能关系的分析类类型一型一例例例例1 1(2010年年高高考考山山东东卷卷)如如图图431所所示示，倾倾角角30的的粗粗糙糙斜斜面面固固定定在在地地面面上上，长长为为l、质质量量为为m、粗粗细细均均匀匀、质质量量分分布布均均匀匀的的软软绳绳置置于于斜斜面面上上，其其上上端端与与斜斜面面顶顶端端齐齐平平用用细细线线将将物物块块与与软软绳绳连连接接，物物块块由由静静止止释释放放后后向向下下运运动动，直直到到软软绳绳刚刚好好全全部部离离开开斜斜面面(此此时时物物块块未未到到达达地地面面)，在在此此过过程程中中()图图431【答案答案】BD【方法方法总结总结】能量能量转转
20、化是与做功化是与做功紧紧密地密地联联系系在一起的力做功在一起的力做功时时，必然伴随着能量的，必然伴随着能量的转转化，化，而且功与能量而且功与能量转转化的量化的量值值是相等的是相等的这这一等量一等量关系不关系不仅仅提供了提供了计计算功的大小的另一种途径，算功的大小的另一种途径，而且涉及功与能的其他物理量也可在而且涉及功与能的其他物理量也可在这这一等量一等量关系中求出关系中求出能的转化具有方向性能的转化具有方向性类类型二型二例例例例2 2下列说法正确的是下列说法正确的是()A从从甲甲物物体体自自发发地地传传递递热热量量给给乙乙物物体体，说说明明甲甲物物体的内能比乙物体多体的内能比乙物体多B热机的效
21、率从原理上可大于热机的效率从原理上可大于100%C因为能量守恒，所以因为能量守恒，所以“能源危机能源危机”是不可能的是不可能的D以上说法均不正确以上说法均不正确【精精讲讲精析精析】自自发发地地产产生生热传递热传递的条件是的条件是必必须须存在温度差，而不是内能差甲物体存在温度差，而不是内能差甲物体传传递热递热量量给给乙物体，乙物体，说说明甲物体的温度比乙物明甲物体的温度比乙物体高，故体高，故A错误错误由由热热力学第二定律力学第二定律“不可不可能从能从单单一一热热源吸收源吸收热热量并把它全部用来做功，量并把它全部用来做功，而不引起其他而不引起其他变变化化”可知，任何可知，任何热热机的机械机的机械效
22、率都不可能达到效率都不可能达到100%，因此，因此B错错关于关于“能源危机能源危机”必必须须清楚：清楚：(1)能能源源是是提提供供能能量量的的资资源源，如如煤煤、石石油油等等(2)人人们们在在消消耗耗能能源源时时，放放出出能能量量，有有的的转转化化为为内内能能，有有的的转转化化为为机机械械能能等等等等但但最最终终基基本本上上都都转转化化成成了了内内能能，人人们们无无法法把把这这些些内内能能收收集集起起来来再再利利用用(能能量量耗耗散散)，而而可可供供利利用用的的能能源源是是有有限限的的，不不可可能能再再生生(或或短短时时间间内内不不可可再再生生)因因此此，“能源危机能源危机”并非并非说说明能量
23、不守恒明能量不守恒C错错【答案答案】D能量转化与守恒的应用能量转化与守恒的应用类类型三型三例例例例3 3取取一一个个横横截截面面积积是是3 dm2的的不不高高的的圆圆筒筒，筒筒内内装装水水0.6 kg，用用来来测测量量射射到到地地面面的的太太阳阳能能在在太太阳光垂直照射阳光垂直照射2 min后，水的温度升高了后，水的温度升高了1 .(1)计计算算在在阳阳光光直直射射下下，地地球球表表面面每每平平方方厘厘米米每每分分钟获得的能量钟获得的能量(2)已知射到大气顶层的太阳能只有已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，到达地面，另外另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，你能被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，自己去查找自己去查找【答答案案】(1)4.2 J/(cm2min)(2)4.51026 J/s【方方法法总总结结】一一种种形形式式的的能能量量减减少少时时，一一定定有有另另外外形形式式的的能能量量增增加加，一一个个物物体体的的能能量量减减少少时时，一一定定有有其其他他物物体体的的能能量量增增加加，不不管管能能量量如如何何转转移移和和转转化化，能能量量的的总总和和保保持持不不变变本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用
