第十二章電能能量守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)分析生活實(shí)例,知道不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化,了解能量自發(fā)轉(zhuǎn)化是具有方向性的,了解能量守恒定律是自然界最普遍、最基本的自然規(guī)律之一.2.通過(guò)調(diào)查、查閱資料等活動(dòng),了解利用水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、核能的方式,了解什么是核裂變與核聚變,知道在有效、安全的控制下,核能可以成為解決能源緊缺問(wèn)題的途徑之一,體會(huì)眾多核科學(xué)家為人類有效利用核能做出的貢獻(xiàn),了解科學(xué)知識(shí)在生活和科技中的應(yīng)用.3.通過(guò)討論生產(chǎn)、生活中能量的來(lái)源,知道利用能源是人類生存和社會(huì)發(fā)展的必要條件之一,知道人類利用的能源分為可再生能源和不可再生能源,形成保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任感.4.通過(guò)討論能源的開發(fā)和利用過(guò)程中所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題,認(rèn)識(shí)環(huán)境污染的危害,了解科學(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能源與可持續(xù)發(fā)展知識(shí)點(diǎn)一能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性答案:不正確.因?yàn)槿蓑T自行車下坡時(shí),受到地面和空氣的阻力,阻力做功產(chǎn)生熱量,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但總能量守恒.1.如圖所示,某人騎自行車沿斜面勻速下坡(腳踏板不轉(zhuǎn)動(dòng)),在下坡過(guò)程中,系統(tǒng)的動(dòng)能不變,勢(shì)能減小,因而能量不守恒,這種說(shuō)法正確嗎?為什么?2.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

為其他形式,或者從一個(gè)物體

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.3.能量耗散:在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,一部分能量轉(zhuǎn)化為

能流散到周圍環(huán)境中,我們很難把這些

能收集起來(lái)重新利用,這種現(xiàn)象叫作能量的耗散.轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移內(nèi)內(nèi)4.能量耗散表明,在能源的利用過(guò)程中,能量在數(shù)量上雖未減少,但在可利用的

上降低了,從便于利用的能源變成不便于利用的能源.5.能量耗散是從

的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性.能源的利用受這種方向性的制約,所以,能源的利用是有條件的,也是有代價(jià)的.品質(zhì)能量轉(zhuǎn)化知識(shí)點(diǎn)二能源的分類與應(yīng)用1.能源的分類.(1)不可再生能源:無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生,如煤炭、

和天然氣等化石能源.(2)可再生能源:在自然界可以再生,如水能、風(fēng)能、

等能源.2.能源的開發(fā)和應(yīng)用:近年來(lái),我國(guó)在能源開發(fā)方面取得了很大的成就,如太陽(yáng)能發(fā)電、

發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和

發(fā)電等.石油潮汐能水力核能3.太陽(yáng)能可以轉(zhuǎn)化成多種其他形式的能量,應(yīng)用范圍非常廣泛.如圖所示,太陽(yáng)能裝置工作時(shí),

能轉(zhuǎn)化為

能.太陽(yáng)電知識(shí)點(diǎn)三能源與社會(huì)發(fā)展1.人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期,即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期.20世紀(jì)中葉之后,人類對(duì)能源的利用,正從第三個(gè)時(shí)期向

時(shí)期過(guò)渡.2.可持續(xù)發(fā)展的核心是追求發(fā)展與資源、環(huán)境的平衡,這就需要樹立新的能源

,并轉(zhuǎn)變能源的供需模式.多能源結(jié)構(gòu)安全觀小試身手判斷下列說(shuō)法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).1.當(dāng)一個(gè)物體的能量減少時(shí),一定有其他物體的能量增加.(

)2.能量永遠(yuǎn)不會(huì)增加或減少,只能轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移.(

)3.由于能量守恒,我們不需要節(jié)能.(

)4.能量耗散表明能量正在逐漸消失.(

)√√××探究一能量守恒定律的理解和應(yīng)用問(wèn)題情境飛船返回艙(如圖所示)進(jìn)入地球大氣層以后,由于高速下落而與空氣發(fā)生劇烈摩擦,返回艙表面的溫度逐漸上升.1.進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間,返回艙加速下落,返回艙表面溫度逐漸升高.該過(guò)程返回艙動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化?機(jī)械能守恒嗎?答案:動(dòng)能增加,勢(shì)能減小.由于有摩擦阻力做功,機(jī)械能不守恒.2.返回艙表面溫度越高,內(nèi)能越大.返回艙加速下落過(guò)程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化?機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化嗎?答案:加速下落過(guò)程中勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能.機(jī)械能減少,內(nèi)能增加,機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化.機(jī)械能和內(nèi)能的總量不變.過(guò)程建構(gòu)

3.應(yīng)用能量守恒定律的解題步驟.(1)明確研究對(duì)象及研究過(guò)程.(2)明確該過(guò)程中,哪些形式的能量在變化.(3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中,哪些能量增加,哪些能量減少.(4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量的守恒式).【典例1】下列對(duì)能量守恒定律的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤的是 (

)A.某種形式的能量減少,一定存在其他形式的能量增加B.某個(gè)物體的能量減少,必然有其他物體的能量增加C.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī)是不可能制成的D.石子從空中落下,最后靜止在地面上,說(shuō)明能量消失了解析:根據(jù)能量守恒定律可知,某種形式的能量減少,其他形式的能量一定增加,故選項(xiàng)A正確;某個(gè)物體的能量減少,根據(jù)能量守恒定律可知,必然有其他物體的能量增加,故選項(xiàng)B正確;不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)器——永動(dòng)機(jī),違反了能量守恒定律,不可能制成,故選項(xiàng)C正確;石子在運(yùn)動(dòng)和碰撞中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了自身及周圍物體的內(nèi)能,能量并沒(méi)有消失,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.故選D答案:D【典例2】(多選)一顆子彈以某一速度擊中靜止在光滑水平面上的木塊,并從中穿出,忽略空氣阻力,對(duì)于這一過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是 (

)A.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B.子彈和木塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的損失量等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量C.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊增加的內(nèi)能之和D.子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動(dòng)能與木塊和子彈增加的內(nèi)能之和解析:子彈射穿木塊的過(guò)程中,由于摩擦力的作用,子彈的動(dòng)能減少,木塊的動(dòng)能增加,同時(shí)產(chǎn)生熱量,且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失量,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;子彈的動(dòng)能減少量應(yīng)等于木塊動(dòng)能的增加量與系統(tǒng)內(nèi)能增加量之和,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:BD探究二能源與社會(huì)發(fā)展問(wèn)題情境新能源主要包括核能、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物能等,從具體能源形式來(lái)看,電能是非化石能源轉(zhuǎn)化利用最為廣泛和有效的方式.下表是對(duì)我國(guó)部分年份的一次能源消費(fèi)占比統(tǒng)計(jì).消耗能源2010年2015年2020年煤炭69.20%64%56.8%石油17.40%18.10%18.9%天然氣4%5.90%8.4%非化石能源9.4%12%15.9%答案:我國(guó)能源結(jié)構(gòu)主要以煤炭為主,能源消耗中不可再生能源占比過(guò)大,結(jié)構(gòu)不合理,能源消耗中可再生能源的比例過(guò)小.從發(fā)展趨勢(shì)看,非化石能源所占的比例在增加,常規(guī)能源所占的比例在下降,能源結(jié)構(gòu)將逐漸趨于合理.1.結(jié)合表中數(shù)據(jù)談一談我國(guó)能源結(jié)構(gòu)或能源現(xiàn)狀的規(guī)律.

2.結(jié)合教材談一談我國(guó)在利用新能源發(fā)電方面取得的成就.過(guò)程建構(gòu)1.能源的分類:不可再生能源:煤、石油、天然氣等.可再生能源:風(fēng)能、水能、潮汐能等.2.能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性.(1)機(jī)械能可以自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,但內(nèi)能不能自發(fā)地全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能而不引起其他變化.(2)熱量總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移,而不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移.3.能量耗散帶來(lái)的問(wèn)題.一是可利用的能源越來(lái)越少,造成能源危機(jī);二是環(huán)境吸收的耗散的能量越來(lái)越多,造成環(huán)境溫度升高.4.各種能量之間的相互轉(zhuǎn)化.【典例3】“綠色、環(huán)保、低碳”是當(dāng)今世界的環(huán)保標(biāo)語(yǔ),“低碳”要求我們節(jié)約及高效利用能源.關(guān)于能源與能量,下列說(shuō)法正確的是 (

)A.能量被使用后就消失了,所以要節(jié)約能源B.自然界中石油、煤炭等能源可供人類永久使用C.人類應(yīng)多開發(fā)與利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等新型能源D.人類不斷地開發(fā)和利用新的能源,所以能量可以被創(chuàng)造解析:根據(jù)能量守恒定律可知,能量不會(huì)消失,能量被耗散后可以利用的品質(zhì)會(huì)降低,所以要節(jié)約能源,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;自然界中的石油、煤炭等能源是有限的,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;人類應(yīng)該多開發(fā)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新型能源,選項(xiàng)C正確;人類不斷地開發(fā)和利用新的能源,只是能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移,能量不可以被創(chuàng)造,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:C

答案:B課堂評(píng)價(jià)答案:A1.如圖所示,羅浮山飛云頂沿線安裝了許多太陽(yáng)能路燈,太陽(yáng)能電池板為夜間照明提供能量.下列說(shuō)法正確的是 ()A.太陽(yáng)能屬于清潔能源B.太陽(yáng)能電池板可以將太陽(yáng)能100%轉(zhuǎn)化為電能C.羅浮山飛云頂只有太陽(yáng)能可以轉(zhuǎn)化為電能D.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中,其總量保持不變,故節(jié)約能源沒(méi)有必要答案:C2.動(dòng)車組列車進(jìn)站前的減速過(guò)程分為兩個(gè)階段進(jìn)行:第一階段采用“再生剎車”技術(shù),速度從250km/h減至90km/h,這期間停止動(dòng)力供給,列車依靠慣性繼續(xù)前行,并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;第二階段采用機(jī)械剎車,速度從90km/h開始不斷減小直至停止;關(guān)于列車進(jìn)站過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化,下列說(shuō)法中正確的是(

)A.第一階段減小的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能,即電能等于減小的動(dòng)能B.第一階段減小的動(dòng)能有一部分轉(zhuǎn)化為電能,即電能小于減小的動(dòng)能C.第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,且內(nèi)能等于減小的動(dòng)能D.第二階段減小的動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,且內(nèi)能大于減小的動(dòng)能3.將乒乓球從20.5cm高處由靜止釋放,球與水平地面碰撞后彈起的高度越來(lái)越小,直到靜止在地面上.此過(guò)程中(

)A.乒乓球的機(jī)械能保持不變B.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,轉(zhuǎn)化過(guò)程中能的總量減少C.轉(zhuǎn)化過(guò)程中能的總量是守恒的,且其他形式的能也可自發(fā)地轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,但能的總量不變答案:D4.(多選)關(guān)于能源的利用,下列說(shuō)法正確的是(

)A.由于煤和石油的儲(chǔ)量是無(wú)限的,沒(méi)有必要開發(fā)太陽(yáng)能和核能B.能源的利用過(guò)程實(shí)質(zhì)是能的轉(zhuǎn)化過(guò)程C.現(xiàn)在使用的能源主要是煤、石油