第4節(jié)能源與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、列舉各種實(shí)例，說(shuō)明能量是如何轉(zhuǎn)化的，解釋能量守恒定律的含義。2、通過(guò)實(shí)例分析知道能量耗散，認(rèn)識(shí)自然界中能量轉(zhuǎn)化的方向性。3、收集資料，討論能源的開(kāi)發(fā)與利用所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，認(rèn)識(shí)環(huán)境污染的危害，思考科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系，具有環(huán)境保護(hù)的意識(shí)和行動(dòng)。4、了解太陽(yáng)能、水能、核能和風(fēng)能等能源的開(kāi)發(fā)利用，知道利用能量是人類(lèi)生存和社會(huì)發(fā)展的必要條件之一。知道人類(lèi)利用的能量來(lái)自可再生能源和不可再生能源，認(rèn)識(shí)合理使用能源的重要性，具有可持續(xù)發(fā)展觀(guān)念，養(yǎng)成節(jié)能的習(xí)慣?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】學(xué)習(xí)重點(diǎn)：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到目前面臨的能源與環(huán)境問(wèn)題，理解這兩個(gè)社會(huì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因，使學(xué)生理解開(kāi)發(fā)利用清潔能源的價(jià)值，形成應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到目前面臨的能源與環(huán)境問(wèn)題，理解這兩個(gè)社會(huì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因，使學(xué)生理解開(kāi)發(fā)利用清潔能源的價(jià)值，形成應(yīng)有的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感?！局R(shí)回顧】1、能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。2、在電路中，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，負(fù)載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能。【自主預(yù)習(xí)】1、能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化都具有方向性。一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)自然過(guò)程都是不可逆的，即一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)過(guò)程都有方向性。2、在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，散失到環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來(lái)重新利用，這種現(xiàn)象叫能量的耗散。這一現(xiàn)象是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀(guān)過(guò)程具有方向性。它表明，在能源的利用過(guò)程中,能量的總量守恒,但在可利用的品質(zhì)上降低了。3、凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為能源。能源可劃分為不可再生能源（又叫作化石能源，即煤炭、石油和天然氣）和可再生能源（水能、風(fēng)能、潮汐能等能源）?！菊n堂探究】第一部分能量守恒定律能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。思考：電路中的能量轉(zhuǎn)化情況是什么？在電路中，電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，負(fù)載又將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能和機(jī)械能。第二部分能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性思考：把剛煮好的熱雞蛋放到冷水中，過(guò)一會(huì)，雞蛋的溫度降低，水的溫度升高，最后二者溫度相同。是否可以發(fā)生這樣的現(xiàn)象：原來(lái)溫度相同的雞蛋和水，過(guò)一會(huì)水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升？這說(shuō)明了什么？不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。這說(shuō)明，能量的轉(zhuǎn)移具有方向性：如熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體，但不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體?！咎釂?wèn)】物體所具有的內(nèi)能能自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能嗎？這說(shuō)明了什么？不能。能量的轉(zhuǎn)化具有方向性：如機(jī)械能可以自發(fā)地完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但內(nèi)能不能自發(fā)地且不能完全轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。上述分析說(shuō)明，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)自然過(guò)程都是不可逆的，即一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀(guān)過(guò)程都有方向性。在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，散失到環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來(lái)重新利用，這種現(xiàn)象叫能量的耗散。電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過(guò)燈泡轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周?chē)h(huán)境的內(nèi)能。能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀(guān)過(guò)程具有方向性。能量耗散表明，在能源的利用過(guò)程中,能量的總量守恒,但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是自然界的能量雖然守恒,但需要節(jié)約能源的根本原因。第三部分能源的分類(lèi)與應(yīng)用凡是能夠提供可利用能量的物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為能源。煤炭、石油和天然氣是目前人類(lèi)生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類(lèi)能源又叫作化石能源。化石能源無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生，所以這類(lèi)能源被叫作不可再生能源。水能、風(fēng)能、潮汐能等能源，歸根結(jié)底來(lái)源于太陽(yáng)能。這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。我國(guó)能源發(fā)展概況：①太陽(yáng)能發(fā)電。②水力發(fā)電。③風(fēng)能發(fā)電。④核能發(fā)電。第四部分能源與社會(huì)發(fā)展能源是人類(lèi)社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。自工業(yè)革命以來(lái)，煤和石油成為人類(lèi)的主要能源。到了20世紀(jì)50年代，世界石油和天然氣的消耗量超過(guò)了煤炭。但煤炭和石油資源是有限的。能源使用過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題：①溫室效應(yīng)。②酸雨。③光化學(xué)煙霧。【自我測(cè)評(píng)】1．（2022上·廣西·高二學(xué)業(yè)考試）能源可劃分為一次能源和二次能源。自然界以現(xiàn)成形式提供的能源稱(chēng)為一次能源；需要依靠其他能源的能量間接制取的能源稱(chēng)為二次能源。下列敘述正確的是（）A．水能是二次能源 B．電能是二次能源C．天然氣是二次能源 D．焦?fàn)t氣是一次能源【答案】B【詳解】A．水能從自然界直接獲取，是一次能源，A錯(cuò)誤；B．電能是需要其他能源轉(zhuǎn)化的，是二次能源，B正確；C．天然氣可以直接從自然界獲取，是一次能源，C錯(cuò)誤；D．焦?fàn)t氣是經(jīng)過(guò)加工轉(zhuǎn)化的，屬于通過(guò)其他能源的能量間接制取，是二次能源，D錯(cuò)誤。故選B。2．（2022上·浙江紹興·高二統(tǒng)考階段練習(xí)）關(guān)于能量和能源，下列說(shuō)法中正確的是（）A．化石能源是清潔能源；水能是可再生能源B．能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有方向性C．在能源的利用過(guò)程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源D．能量耗散現(xiàn)象說(shuō)明：在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，雖然能的總量并不減小，但能量品質(zhì)降低了【答案】BD【詳解】A．化石能源在燃燒時(shí)放出二氧化硫、二氧化碳等氣體，會(huì)形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是清潔能源，水能是可再生資源，故A錯(cuò)誤；B．能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有方向性；故B正確；C．有一些重要的不可再生能源是可以被用完的，所以在能源的利用過(guò)程中，需要節(jié)約能源，故C錯(cuò)誤；D．能量耗散現(xiàn)象說(shuō)明：在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了；例如，內(nèi)燃機(jī)燃燒汽油把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最終機(jī)械能又會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而最終的內(nèi)能人們很難再重新利用，所以我們說(shuō)能量的品質(zhì)下降了，故D正確。故選BD。3．（2022·山西太原·高二校聯(lián)考階段練習(xí)）能量的耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀(guān)過(guò)程具有方向性，下列哪些現(xiàn)象屬于能量的耗散（）A．利用水能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能 B．利用太陽(yáng)能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能C．電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能 D．火爐把房間的溫度升高【答案】D【詳解】能量的耗散是有序度較高(集中度較高)的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到環(huán)境中無(wú)法重新收集起來(lái)加以利用的現(xiàn)象，各種形式的能量向內(nèi)能轉(zhuǎn)化方向是無(wú)序程度較小向無(wú)序程度較大的轉(zhuǎn)變，是能自動(dòng)發(fā)生、全額發(fā)生的，能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的自發(fā)變化過(guò)程具有方向性。本題中機(jī)械能、太陽(yáng)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能只是能量轉(zhuǎn)換,一種形式的能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，相互之間是可以互相轉(zhuǎn)化的，沒(méi)有涉及系統(tǒng)的內(nèi)能流散到周?chē)h(huán)境中。利用水能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能、利用太陽(yáng)能發(fā)電轉(zhuǎn)變成電能、電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能都是能量相互轉(zhuǎn)化，而火爐把房間的溫度升高，屬于能量耗散的過(guò)程中能量向品質(zhì)低的大氣內(nèi)能轉(zhuǎn)變。故ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．（2022·江蘇常州·高二階段練習(xí)）研究影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電功率P的模型如圖所示。風(fēng)對(duì)葉片做功，將部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)葉片的旋轉(zhuǎn)半徑為r、風(fēng)速恒為v、空氣質(zhì)量分布均勻且密度恒定，則（）A．P∝rv3 B．P∝r2v2 C．P∝r2v3 D．P∝rv4【答案】C【詳解】設(shè)空氣密度為ρ，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率為η，則時(shí)間t內(nèi)，流過(guò)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)的空氣具有的動(dòng)能為E=所以，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為P=即有P∝故選C。5．（2022·浙江·長(zhǎng)興縣教育研究中心高二期中）如圖為裝在屋頂上的太陽(yáng)能電池板，每塊電池板的面積為2m2。晴天時(shí)，電池板每平方米每分鐘接收到的太陽(yáng)能為6×104J，電池板的光電轉(zhuǎn)化效率為25%。以下說(shuō)法正確的是（）A．太陽(yáng)能為可再生能源B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%表示此過(guò)程能量不守恒C．晴天時(shí)太陽(yáng)照射2h，每塊電池板的產(chǎn)生的電能1.44×107JD．晴天時(shí)的一天，一塊電池板產(chǎn)生的電能可以提供十盞60W的白熾燈正常工作20小時(shí)【答案】A【詳解】A．太陽(yáng)能可以從自然界里源源不斷的得到補(bǔ)充，屬于可再生能源，故A正確；B．電池板的光電轉(zhuǎn)化效率25%只是表示太陽(yáng)能有25%能轉(zhuǎn)化成電能，并不代表能量不守恒，故B錯(cuò)誤；C．由題意可知晴天時(shí)太陽(yáng)照射2h，每塊電池板的產(chǎn)生的電能E=2×6×故C錯(cuò)誤；D．晴天時(shí)的一天，日照按8h計(jì)算，一塊電池板產(chǎn)生的電能為E能讓十盞60W的白熾燈工作的時(shí)間t=故D錯(cuò)誤。本題選不正確的，故選A?！緦W(xué)后反思】________________________________________________________________________________________