6/64.能源與可持續(xù)發(fā)展課標(biāo)要求素養(yǎng)目標(biāo)1.了解利用水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能和核能的方式，初步了解核裂變與核聚變。2.知道不同形式的能量可互相轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量總量保持不變，能量轉(zhuǎn)化是有方向性的。3.了解可再生能源和不可再生能源的分類，認(rèn)識(shí)能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和利用對(duì)環(huán)境的影響1.知道能量的多種形式；能區(qū)分可再生能源和不可再生能源；理解能量守恒定律。（物理觀念）2.通過(guò)對(duì)生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，理解能量守恒定律的確切含義。（科學(xué)思維）3.能主動(dòng)關(guān)心能源和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題；能認(rèn)識(shí)能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)和利用對(duì)環(huán)境的影響。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）知識(shí)點(diǎn)一能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性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。2.能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的不可逆性一切與有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的。3.能量耗散：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)吸收之后變成周圍環(huán)境的，我們很難把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用。這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。4.節(jié)約能源的根本原因：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。知識(shí)點(diǎn)二能源的分類與應(yīng)用能源與社會(huì)發(fā)展1.能源的分類（1）不可再生能源：像煤炭、石油和天然氣這類無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)再生的能源。（2）可再生能源：像水能、風(fēng)能這類在自然界可以的能源。2.能源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用近年來(lái)，我國(guó)在能源開(kāi)發(fā)方面取得了很大成就，如太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、發(fā)電等。3.能源與社會(huì)發(fā)展（1）能源利用的三個(gè)時(shí)期：柴薪時(shí)期、時(shí)期、時(shí)期。（2）能源是人類社會(huì)活動(dòng)的。4.煤炭和石油的燃燒對(duì)環(huán)境的危害（1）燃燒時(shí)增加了大氣中的含量，加劇了溫室效應(yīng)。（2）因?yàn)槊禾亢褪椭泻辛?，燃燒時(shí)形成二氧化硫等物質(zhì)使雨水的酸度升高，形成“”。（3）內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的高溫使空氣和燃料中的多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氮的氧化物和碳?xì)浠衔?。這些化合物在大氣中受到紫外線的照射，產(chǎn)生二次污染物質(zhì)——。5.能源的開(kāi)發(fā)與環(huán)境的關(guān)系（1）人類的生存與發(fā)展需要，能源的開(kāi)發(fā)與使用又會(huì)對(duì)環(huán)境造成。（2）一方面要大力提倡，另一方面要發(fā)展能源以及天然氣、清潔煤和核能等在生產(chǎn)及消費(fèi)過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染程度低的能源。【情景思辨】如圖所示的是兒童玩滑梯的照片，判斷下列說(shuō)法的正誤。（1）兒童下滑過(guò)程中，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小，總能量減小。（）（2）兒童下滑過(guò)程中，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，機(jī)械能減小，總能量不變。（）（3）兒童從滑梯的頂端滑到底端直到靜止的過(guò)程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（）（4）兒童能從周圍環(huán)境中吸收熱量，自動(dòng)地再?gòu)牡锥朔祷鼗蓓敹恕＃ǎ┮c(diǎn)一能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移的規(guī)律【探究】（1）小型汽油機(jī)模型如圖所示，汽油機(jī)在工作過(guò)程中能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？（2）內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)可以把內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能嗎？【歸納】1.能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化（1）各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有其他運(yùn)動(dòng)中的電磁能、化學(xué)能、原子能等。（2）各種形式的能，通過(guò)某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒解題的步驟（1）首先分析研究對(duì)象的受力和做功情況，能量的轉(zhuǎn)化方向及初、末狀態(tài)能量的具體形式。（2）分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。（3）依據(jù)ΔE減＝ΔE增列式求解。3.能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性（1）宏觀自然過(guò)程的方向性在整個(gè)自然界中，無(wú)論是有生命的還是無(wú)生命的，所有的宏觀自發(fā)過(guò)程都具有單向性，都有一定的方向性，都是一種不可逆過(guò)程。如河水向下流，重物向下落，山岳被侵蝕，房屋腐朽倒塌，人從出生到死亡等。（2）與熱現(xiàn)象有關(guān)的能量轉(zhuǎn)化的方向性①機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程具有方向性機(jī)械能可以全部轉(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熱傳導(dǎo)具有方向性內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體傳遞，而不能自發(fā)地從低溫物體向高溫物體傳遞。③氣體的擴(kuò)散現(xiàn)象具有方向性兩種不同的氣體可以自發(fā)地進(jìn)入對(duì)方，最后成為均勻的混合氣體，但這種均勻的混合氣體，決不會(huì)自發(fā)地分開(kāi)，成為兩種不同的氣體。④氣體向真空膨脹具有方向性氣體可自發(fā)地向真空容器內(nèi)膨脹，但絕不可能出現(xiàn)氣體自發(fā)地從容器中流出，使容器內(nèi)變?yōu)檎婵铡＝Y(jié)論：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過(guò)程都是不可逆的?！镜淅?】構(gòu)建和諧型、節(jié)約型社會(huì)深得民心，遍布于生活的方方面面。自動(dòng)充電式電動(dòng)車就是很好的一例，電動(dòng)車的前輪裝有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與蓄電池連接。當(dāng)騎車者用力蹬車或電動(dòng)自行車自動(dòng)滑行時(shí)，自行車就可以通過(guò)發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能儲(chǔ)存起來(lái)。某人騎車以500J的初動(dòng)能在粗糙的水平路面上滑行，第一次關(guān)閉自動(dòng)充電裝置，讓車自由滑行，其動(dòng)能隨位移變化的關(guān)系如圖中圖線①所示；第二次啟動(dòng)自動(dòng)充電裝置，其動(dòng)能隨位移變化的關(guān)系如圖中圖線②所示，則第二次向蓄電池所充的電能是（）A.200J B.250JC.300J D.500J嘗試解答【典例2】（多選）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說(shuō)法中，正確的是（）A.能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境中的內(nèi)能，我們無(wú)法把這些內(nèi)能收集起來(lái)重新利用B.各種形式的能量在轉(zhuǎn)化時(shí)，總能量是不變的C.在能源的利用過(guò)程中，能量的總量并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成了不便于利用的D.各種能量在不轉(zhuǎn)化時(shí)是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時(shí)是不守恒的嘗試解答某地平均風(fēng)速為5m/s，已知空氣密度是1.2kg/m3，有一風(fēng)車，它的扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面。如果這個(gè)風(fēng)車能將圓面內(nèi)10％的空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，則該風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？要點(diǎn)二能源與可持續(xù)發(fā)展【探究】仔細(xì)觀察下列兩幅圖片，回答下面問(wèn)題。（1）人類社會(huì)能離開(kāi)能源嗎？（2）能源的使用會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)破壞嗎？都有哪些破壞？（3）為什么要開(kāi)發(fā)新能源？目前開(kāi)發(fā)的新能源都有哪些？【歸納】能源的分類方式及能源特點(diǎn)對(duì)比分類方法分類名稱特點(diǎn)舉例按形式或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)分一次能源自然形成，未經(jīng)加工太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能、潮汐能二次能源由一次能源?jīng)加工轉(zhuǎn)換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能續(xù)表分類方法分類名稱特點(diǎn)舉例按利用技術(shù)分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣、水能新能源正在開(kāi)發(fā)，或有新的利用方式太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣、風(fēng)能按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮懿豢稍偕茉炊唐趦?nèi)無(wú)法轉(zhuǎn)換獲得煤、石油、天然氣、核燃料按對(duì)環(huán)境的污染情況分清潔能源對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有污染太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能、水能污染能源會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境化石燃料（煤、石油、天然氣）【典例3】關(guān)于能量和能源，下列說(shuō)法正確的是（）A.由于自然界中的能量是守恒的，所以不需要節(jié)約能源B.在利用能源的過(guò)程中，總能量在數(shù)量上并未減少C.能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒(méi)有方向性D.人類在不斷地開(kāi)發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造嘗試解答1.（多選）下列關(guān)于能源的說(shuō)法正確的是（）A.能源是取之不盡，用之不竭的B.能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等C.大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開(kāi)發(fā)利用新能源D.核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大2.（多選）在能源消耗的過(guò)程中，我們無(wú)法把一些能源消耗產(chǎn)生的內(nèi)能收集起來(lái)重新利用，這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。對(duì)于能量耗散理解正確的是（）A.能量耗散說(shuō)明能量在不斷的減少B.能量耗散遵循能量守恒定律C.能量耗散說(shuō)明能量不能憑空產(chǎn)生，但能量卻可以憑空消失D.能量耗散從能量的角度反映出自然界中的宏觀過(guò)程具有方向性1.市面上出售一種裝有太陽(yáng)能電扇的帽子（如圖所示）。在陽(yáng)光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能給炎熱的夏季帶來(lái)一絲涼爽。該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是（）A.太陽(yáng)能→電能→機(jī)械能B.太陽(yáng)能→機(jī)械能→電能C.電能→太陽(yáng)能→機(jī)械能D.機(jī)械能→太陽(yáng)能→電能2.關(guān)于能源的利用和節(jié)約，下列說(shuō)法正確的是（）A.根據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應(yīng)該是100％B.由于能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，總是守恒的，所以節(jié)約能源的意義不大C.節(jié)約能量只要提高節(jié)能意識(shí)就行，與科學(xué)進(jìn)步無(wú)關(guān)D.在能源的利用中，總會(huì)有一部分能源未被利用而損失掉3.（多選）關(guān)于“溫室效應(yīng)”，下列說(shuō)法正確的是（）A.太陽(yáng)能源源不斷地輻射到地球上，由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”B.石油和煤炭燃燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，由此產(chǎn)生了“溫室效應(yīng)”C.“溫室效應(yīng)”使得地面氣溫上升、兩極冰雪融化D.“溫室效應(yīng)”使得土壤酸化4.如圖所示是一種太陽(yáng)能草坪節(jié)能燈，太陽(yáng)能電池板供一只“10V9W”的電子節(jié)能燈工作，若太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)能的有效面積為0.3m2，平均1小時(shí)得到的太陽(yáng)輻射能為4×105J，太陽(yáng)光平均一天按8小時(shí)計(jì)算，恰好可以供電子節(jié)能燈工作10小時(shí)。問(wèn)：（結(jié)果保留整數(shù)）（1）太陽(yáng)能節(jié)能燈的能量轉(zhuǎn)化情況；（2）太陽(yáng)能電池板單位面積上接收太陽(yáng)能的功率大約是多少？（3）太陽(yáng)能節(jié)能燈利用太陽(yáng)能的效率大約是多少？4.能源與可持續(xù)發(fā)展【基礎(chǔ)知識(shí)·準(zhǔn)落實(shí)】知識(shí)點(diǎn)一1.轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移2.熱現(xiàn)象3.內(nèi)能4.品質(zhì)知識(shí)點(diǎn)二1.（1）化石（2）再生2.核能3.（1）煤炭石油（2）物質(zhì)基礎(chǔ)4.（1）二氧化碳（2）酸雨（3）光化學(xué)煙霧5.（1）能源影響（2）節(jié)能可再生清潔情景思辨（1）×（2）√（3）√（4）×【核心要點(diǎn)·快突破】要點(diǎn)一知識(shí)精研【探究】提示：（1）汽油燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，汽油釋放出來(lái)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為飛輪的機(jī)械能。（2）不能，因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)工作時(shí)總有內(nèi)能損失，不可能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?！镜淅?】A電動(dòng)車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦力大小不變，從題圖看出，第二次的位移是第一次的35。故節(jié)約的能量為初動(dòng)能的25，由能量守恒定律得所充的電能為25Ek0＝25×500J＝【典例2】ABC根據(jù)能量守恒定律和能量耗散知，在能源的利用過(guò)程中，能量的總量并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的，故選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤。素養(yǎng)訓(xùn)練3.4kW解析：在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車的空氣的質(zhì)量為m＝πr2vtρ這些空氣的動(dòng)能為Ek＝12mv轉(zhuǎn)化的電能為E＝Ek×10％故風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率為P＝Et＝12ρπr2v3×代入數(shù)據(jù)解得P＝3.4kW。要點(diǎn)二知識(shí)精研【探究】提示：（1）人的衣食住行離不開(kāi)能源，人類社會(huì)的存在和發(fā)展離不開(kāi)能源。（2）會(huì)的，如大氣污染、溫室效應(yīng)、酸雨等。（3）因?yàn)榛茉吹馁Y源有限，而且對(duì)環(huán)境有很大破壞，所以我們要開(kāi)發(fā)新能源。目前開(kāi)發(fā)的新能源有太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、核能等?！镜淅?】B雖然自然界中的能量是守恒的，但在能源的使用過(guò)程中，能量可利用的品質(zhì)會(huì)下降，所以需要節(jié)約能源，故A錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，在利用能源的過(guò)程中，總能量在數(shù)量上并未減少，故B正確；能量耗散說(shuō)明能量在轉(zhuǎn)化過(guò)程中具有方向性，故C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律可知，能量不可以被創(chuàng)造，故D錯(cuò)誤。素養(yǎng)訓(xùn)練1.BC盡管能量守恒，但耗散的能量無(wú)法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規(guī)能源，A錯(cuò)誤，B正確；常規(guī)能源的利用比新能源核能的利用對(duì)環(huán)境影響大，C正確，D錯(cuò)誤。2.BD能量耗散是能量變成了無(wú)法收集利用的內(nèi)能，能量不會(huì)不斷減少，A錯(cuò)誤；能量守恒定律適用于整個(gè)自然界，物質(zhì)能量變化必須遵循能量守恒定律，B正確；能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，C錯(cuò)誤；能量耗散是一個(gè)宏觀過(guò)程，代表著能量向不可收集利用的方向轉(zhuǎn)化，D正確?！窘虒W(xué)效果·勤檢測(cè)】1.A帽子上的太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，供小電扇工作，小電扇工作時(shí)消耗電能，將電能轉(zhuǎn)化為扇葉的機(jī)械能，故選A。2.D能源的使用在任何情況下都不可能達(dá)到理想狀態(tài)，做到?jīng)]有任何損失，雖然遵從能量守恒定律，但它指的是損失部分和被利用部分總和與原來(lái)的能量總量相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的方向性可知，能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可利用的能量只可能減少，不可能增加，因此節(jié)能的意義重大，同時(shí)，只有節(jié)能意識(shí)是