資源簡介

12.4能源與可持續發展—2023-2024學年高二物理人教版（2019）必修第三冊課前導學
基礎知識導學
一、能量守恒定律
1.能量的形式:機械能、內能、光能、電能、化學能和核能等。
2.能量的轉化:做機械運動的物體具有動能和勢能,相互之間可以轉化;在電路中,電源將其他形式的能轉化為電能,負載又將電能轉化為內能、光能、機械能等。
3.能量守恒定律:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到別的物體,在轉化或轉移的過程中,能量的總量保持不變。
二、能量轉移或轉化的方向性
1.能量轉化的不可逆性:科學家對有關自然現象和經驗事實進行大量研究后發現:一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。
2.能量的耗散:
(1)定義:電池中的化學能轉化為電能,電能又通過燈泡轉化為內能和光能,熱和光被其他物質吸收之后變成周圍環境的內能,我們很難把這些內能收集起來重新利用,這種現象叫作能量的耗散。
(2)能量的耗散表明:能量的數量是守恒的，但是能量可利用的品質降低了。
(3)能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然中與熱現象有關的宏觀過程具有方向性。
三、能源的分類與應用
1.可再生能源和不可再生能源：
(1)煤、石油、天然氣等化石能源,短期內無法恢復的能源,稱為不可再生能源。
(2)水能、風能、潮汐能等能源,歸根結底來源于太陽能,這些能源在自然界可以再生,稱為可再生能源。
2.選擇:為了解決能源問題,我國在能源開發方面取得了巨大的成就,下列關于能源的說法中正確的是①③。
①通過太陽能電池可以直接將太陽能轉化為電能。
②風能很不穩定,風力發電的功率很小,風力無法實現并網發電。
③一些質量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時會釋放出能量,核電站就是利用可控裂變來發電的。
④核能是通過核反應釋放的能量。因為核能的獲得不燃燒煤炭、焦炭等燃料,不會排放二氧化碳,所以被人們認為是一種最清潔、無污染的能源。
⑤質量較小的原子核聚合在一起發生聚變時,也會釋放出能量,核電站就是利用核聚變來發電的。
四、能源與社會發展
1.能源利用的三個時期是柴薪時期、煤炭時期、石油時期。
2.煤炭和石油的燃燒對環境的危害:
(1)燃燒時增加了大氣中二氧化碳的含量,加劇了溫室效應。
(2)因為煤炭和石油中含有硫,燃燒時形成二氧化硫等物質使雨水的酸度升高,形成“酸雨”。
(3)內燃機工作時的高溫使空氣和燃料中的多種物質發生化學反應,產生氮的氧化物和碳氫化合物。這些化合物在大氣中受到紫外線的照射,產生二次污染物質——光化學煙霧。
3.能源的開發與環境的關系:
(1)人類的生存與發展需要能源,能源的開發與使用又會對環境造成影響。
(2)一方面要大力提倡節能,另一方面要發展可再生能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產及消費過程中對生態環境的污染程度低的清潔能源。
重難問題探究
1、能量守恒定律:能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為另一種形式,或者從一個物體轉移到別的物體,在轉化或轉移的過程中,能量的總量保持不變。
基礎小題試練
1.下列關于能源的說法中，正確的是( )
A.煤、石油、天然氣等燃料的最初來源可追溯到太陽能
B.由于能量不會憑空消失，也不會憑空產生，總是守恒的，所以節約能源的意義不大
C.節約能源只要提高節能意識就行，與科技進步無關
D.水能是不可再生能源
2.隨著時代的發展，能源格局面臨新的機遇與挑戰.下列關于能量和能源的說法正確的是( )
A.由于自然界的能量是守恒的，所以不需要節約能源
B.在利用能源的過程中，能量在數量上逐漸減少
C.能量在轉化過程中具有方向性，因此能源是有限的
D.核能是可再生能源，應大力開發和使用
3.下列說法正確的是( )
A.水能和風能屬于可再生能源
B.化石能源屬于可再生能源
C.能量耗散是指在一定條件下，能量在轉化過程中總量減少了
D.在能源的利用過程中，能量在數量上并未減少，在可利用的品質上也不變
4.下列屬于能量單位的是( )
A. B. C. D.u
2
答案以及解析
1.答案：A
解析：煤、石油、天然氣等屬于石化燃料，最初來源可追溯到太陽能，故A正確；能量是守恒的，但能量的品質降低了，由便于利用的變成不便于利用的，所以需要節約能源，B錯誤；科技進步能提高能源的利用率，能更充分地利用有限的能源，故C錯誤；水能是可以重復利用的，是可再生能源，D錯誤.
2.答案：C
解析：自然界中的能量是守恒的，即能量在數量上是保持不變的，但是由于能量在轉化過程中具有方向性，且隨著能量的轉化，能源的品質會降低，所以人類可利用的能源是有限的，人類需要節約能源，A、B錯誤，C正確；核能是不可再生能源，D錯誤.
3.答案：A
解析：A.水能和風能可以在自然界里源源不斷地得到補充的能源，可知水能和風能屬于可再生能源，A正確；
B.化石能源不可能在短時間從自然界得到補充的能源，可知化石能源屬于不可再生能源，B錯誤；
C.能量耗散是指在能源的利用過程中，能量在數量上并未減少，但在可利用的品質上降低了，C錯誤；
D.根據上述可知，在能源的利用過程中，能量在數量上并未減少，但在可利用的品質上降低了，D錯誤。
故選A。
4.答案：B
解析：A.是沖量（或動量）的單位，故A錯誤；
B.根據電場中的電荷，電勢能為，電勢的單位為V，則為能量的單位，故B正確；
C.是熱值的單位，故C錯誤；
D.u是原子質量單位，故D錯誤。
故選B。

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