完成一個小目標(biāo)，需要一個大智慧！授課教師：12.4能源與可持續(xù)發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道能量是一個重要的物理量。通過列舉各種實(shí)例，知道能量是如何轉(zhuǎn)化的，理解能量守恒定律；2.知道能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性，知道能量耗散；3.知道能量的分類與應(yīng)用，知道能源與社會發(fā)展的關(guān)系；4.了解能源的開發(fā)與利用所帶來的環(huán)境污染問題，認(rèn)識環(huán)境污染的危害。了解未來理想能源的特征。一個深刻的問題……能量究竟是什么？

是一些顆粒物嗎？是原子分子構(gòu)成的嗎？你的認(rèn)識是……？能量是什么？沒有人問我，我倒清楚，有人問我，我想說明，便茫然不解了。問題1：家用電器待機(jī)時消耗的電能是不是消失了？如果沒有消失，為什么需要節(jié)約能源？情境導(dǎo)入觀看節(jié)約能源公益廣告視頻內(nèi)能電能機(jī)械能光能化學(xué)能電動機(jī)發(fā)電機(jī)電燈太陽能電池光合作用燃燒物質(zhì)壓縮二氧化氮生物做功電熱器地?zé)岚l(fā)電吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)熱機(jī)摩擦生熱太陽輻射鎢絲燈學(xué)習(xí)任務(wù)一：能量守恒定律問題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……那么，能量的總量會發(fā)生變化嗎？能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。這個規(guī)律叫作能量守恒定律（lawofenergyconservation）。

歷史上有很多人挖空心思想發(fā)明一種不消耗能量，卻能不斷對外做功的機(jī)器—永動機(jī)

魔輪永動機(jī)滾珠永動機(jī)磁力永動機(jī)阿基米德螺旋永動機(jī)水塔式永動機(jī)軟臂永動機(jī)問題3：你認(rèn)為永動機(jī)可能制成嗎？根據(jù)能量守恒定律，任何一部機(jī)器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不能無中生有地制造能量，因此永動機(jī)不可能制成。評價任務(wù)一【例題1】如圖所示是某類潮汐發(fā)電示意圖．漲潮時開閘，水由通道進(jìn)入海灣水庫蓄水，待水面升至最高點(diǎn)時關(guān)閉閘門(如圖甲)，當(dāng)落潮時，開閘放水發(fā)電(如圖乙)．設(shè)海灣水庫面積為5.0×108m2，平均潮差為3.0m，一天漲落潮兩次，發(fā)電的平均能量轉(zhuǎn)化率為10%，則一天內(nèi)發(fā)電的平均功率約為(ρ水取1.0×103kg/m3，g取10m/s2)(

)A．2.6×104kW

B．5.2×104kWC．2.6×105kWD．5.2×105kW

B1.下列對能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的認(rèn)識正確的是()A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加B.某個物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機(jī)器——永動機(jī)是不可能制成的D.石子從空中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了2.一個物體沿粗糙斜面勻速滑下，則下列說法正確的是()A.物體機(jī)械能不變，內(nèi)能也不變B.物體機(jī)械能減小，內(nèi)能不變C.物體機(jī)械能減小，內(nèi)能增大，機(jī)械能與內(nèi)能總量減小D.物體機(jī)械能減小，內(nèi)能增大，機(jī)械能與內(nèi)能總量不變ABCD課堂練習(xí)學(xué)習(xí)任務(wù)二：

能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的方向性問題4：既然能量是守恒的，不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，或者從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，為什么我們還要節(jié)約能源呢？可以看出，由于取暖和使用電器，室內(nèi)溫度比室外高。熱量散失到室外后，是不能被回收并重新利用的。一座房屋的紅外線照片

煮好的熱雞蛋放到冷水中，過一會，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：原來溫度相同的雞蛋和水，過一會水的溫度自發(fā)地降低，而雞蛋的溫度上升？交流討論手握冰塊，內(nèi)能從手轉(zhuǎn)移到冰塊運(yùn)行中的汽車，發(fā)動機(jī)溫度會升高，要有專門的冷卻系統(tǒng)給發(fā)動機(jī)降溫這些案例都說明：熱現(xiàn)象具有方向性1.能量的轉(zhuǎn)移具有方向性2.能量的轉(zhuǎn)化具有方向性內(nèi)能總是自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移。內(nèi)燃機(jī)把汽油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能、內(nèi)能?；瘜W(xué)能→機(jī)械能、內(nèi)能機(jī)械能、內(nèi)能無法再轉(zhuǎn)化回可以被利用的能源?？茖W(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。在自然界中，能量的轉(zhuǎn)化過程有些是可以自然發(fā)生的，有些則不能。燃燒過程干電池里化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電燈電能轉(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)境的內(nèi)能，我們很難收集起來重新利用能量耗散足球滾停能量的轉(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。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。1．能量轉(zhuǎn)化的方向性(能量轉(zhuǎn)化的不可逆性)：能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程具有方向性，一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的．燃料燃燒時一旦把熱量釋放出去，就不會再次自動聚集起來供人類重新利用。梳理深化

在能量轉(zhuǎn)化過程中，散失到環(huán)境中的內(nèi)能很難收集起來重新利用，這種現(xiàn)象叫能量的耗散。能量耗散反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。2.能量耗散：能量耗散表明，在能源的利用過程中,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?；瘜W(xué)能→電能電能→內(nèi)能和光能最后耗散在環(huán)境中問題5：能量耗散與能量守恒是否矛盾，該怎樣理解？答案能量耗散和能量守恒并不矛盾。能量耗散表明，在能源利用的過程中，在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用變?yōu)椴槐阌诶昧?，但是在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并沒有減少。燃料的化學(xué)能一部分轉(zhuǎn)化為食物的內(nèi)能，最終都轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境的內(nèi)能而散失，不能被我們再利用?；鹆Πl(fā)電廠燃燒燃料產(chǎn)生的熱能最終只有40%左右轉(zhuǎn)化為電能，如果進(jìn)行供暖的話，燃燒產(chǎn)生的熱能大約80%左右可以被人們利用到，剩余部分則會變?yōu)榄h(huán)境的內(nèi)能散失。一輛行駛的小轎車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有37%通過發(fā)動機(jī)散熱系統(tǒng)排出，37%直接由排氣管排出，只有26%變?yōu)榘l(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能。【例題2】(多選)下列對能量耗散理解正確的是(

)A．能量耗散說明能量在不斷減少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散說明能量不能憑空產(chǎn)生，但可以憑空消失D．能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀自發(fā)過程具有方向性解析:在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程中，其他形式的能量最終轉(zhuǎn)化為流散到周圍環(huán)境的內(nèi)能，無法再回收利用，這種現(xiàn)象叫能量耗散．能量耗散并不違反能量守恒定律，宇宙中的能量既沒有減少，也沒有消失，它從能量角度反映出自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自發(fā)過程具有方向性，故A、C兩項(xiàng)錯誤，B、D兩項(xiàng)正確．BD評價任務(wù)二學(xué)習(xí)任務(wù)三：

能源的分類與應(yīng)用1.能源：是指可產(chǎn)生各種能量或可做功的物質(zhì)資源的統(tǒng)稱。太陽能風(fēng)能地?zé)崮芎四艹毕苊菏吞烊粴饷禾?、石油和天然氣是目前人類生產(chǎn)、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源。化石能源無法在短時間內(nèi)再生，所以這類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)底來源于太陽能。這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。特點(diǎn)：可循環(huán)使用、不斷補(bǔ)充2、能量和能源的區(qū)別①能量是守恒的，既不會增加也不會減少。②能源是可以提供可利用物質(zhì)能量的物質(zhì)，能源的利用過程存在能量耗散現(xiàn)象，能量耗散使得能量品質(zhì)下降即能源減少，故我們要節(jié)約能源。一次能源：二次能源：3、能源的分類按形成或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)分自然形成，未經(jīng)加工由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而成太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑四?、潮汐?..焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能...按利用技術(shù)分

新能源：

常規(guī)能源：已大規(guī)模正常使用正在開發(fā)，或有新的利用方式煤、石油、天然氣、水能...太陽能、核能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、沼氣、風(fēng)能...3、能源的分類按對環(huán)境污染情況分污染能源：清潔能源：對環(huán)境基本上沒污染會嚴(yán)重污染環(huán)境太陽能、海洋能、風(fēng)能、水能...化石燃料（煤、石油、天然氣）①太陽能發(fā)電：太陽能的利用對環(huán)境的影響很小。利用太陽能最有前途的領(lǐng)域是通過太陽電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化成電能。目前我國是最大的光伏產(chǎn)品制造國。2015年年底，我國太陽能光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到4.158×107kW，2022年9月底，我國光伏發(fā)電裝機(jī)3.58億千瓦，居世界第一，穩(wěn)坐全球第一把交椅。②水力發(fā)電：水能是可再生能源，水電站是利用水能的重要形式。水電對環(huán)境的影響比火電小，發(fā)電成本低。到2015年中國水電裝機(jī)總量突破3×108kW，約占全球水電裝機(jī)總量的1/4，居世界第一.葛洲壩水電站三峽水電站③風(fēng)能發(fā)電：為了增加風(fēng)力發(fā)電的功率，通常把很多風(fēng)車建在一起，成為“風(fēng)車田”。我國風(fēng)力資源豐富，尤其是西北、華北、華東、西南地區(qū)。隨著新能源政策的引導(dǎo)及風(fēng)力發(fā)電、并網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，我國風(fēng)力發(fā)電開發(fā)走在了世界前列，裝機(jī)容量居全球第一。連云港臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)風(fēng)車田新疆達(dá)坂城風(fēng)車田④核能發(fā)電：一些質(zhì)量較大的原子核在裂變成較輕的原子核時，會釋放出驚人的能量。同樣質(zhì)量的化學(xué)燃料與核燃料相比，如果都進(jìn)行了完全反應(yīng)，核燃料釋放出的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于化學(xué)燃料釋放出的能量?？煽刂频牧炎兎磻?yīng)所釋放出的能量，可以很好地被人們所利用。核電站就是利用可控核裂變來發(fā)電的。大亞灣核電站防城港核電站秦山核電站⑤潮汐能（tideenergy）是指海水周期性漲落運(yùn)動中所具有的能量。其水位差表現(xiàn)為勢能，其潮流的速度表現(xiàn)為動能。這兩種能量都可以利用，所以是一種可再生能源。⑥“地?zé)崮堋睪eothermalEnergy〕是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。地球內(nèi)部的溫度高達(dá)7000℃，而在80至100公英里的深度處，溫度會降至650至1200℃。透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉(zhuǎn)送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運(yùn)用地?zé)崮茏詈唵魏妥詈虾醭杀拘б娴姆椒?，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量【例題3】.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∝r2v2C．P∝r2v3 D．P∝rv4C評價任務(wù)三學(xué)習(xí)任務(wù)四：

能源與社會發(fā)展1.能源是人類社會活動的物質(zhì)基礎(chǔ)2.煤炭和石油資源是有限的柴薪時期煤炭時期石油時期3.環(huán)境問題(1)溫室效應(yīng)：溫室效應(yīng)是由于大氣里溫室氣體（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃燒時產(chǎn)生二氧化碳。冰山熔化，海平面上升海水倒灌，土地鹽堿化(2)酸雨：大氣中酸性污染物質(zhì)，如二氧化硫、二氧化碳、氫氧化物等，在降水過程中溶入雨水，使其成為酸雨，煤炭中含有較多的硫，燃燒時產(chǎn)生二氧化硫等物質(zhì)。工廠排放廢氣酸雨破壞森林酸雨腐蝕佛像(3)光化學(xué)煙霧:氮氧化合物和碳?xì)浠衔镌诖髿庵惺艿疥柟庵袕?qiáng)烈的紫外線照射后產(chǎn)生的二次污染物質(zhì)―――光化學(xué)煙霧。汽車排放尾氣汽車尾氣對城市的影響STSE

一輛行駛的小汽車，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能有370/0通過發(fā)動機(jī)散熱系統(tǒng)排出，370/0直接由排氣管排出，只有260/0變?yōu)榘l(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能?！纠}4】(2025·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二月考)下列關(guān)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(chǎn)生，總是守恒的，所以節(jié)約能

源的意義不大C.節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識就行，與科技進(jìn)步無關(guān)D.水能是不可再生能源A評價任務(wù)四7

呵護(hù)自然生態(tài)4

選擇低碳出行2

節(jié)約能源資源8

參加環(huán)保實(shí)踐5

分類投放垃圾3

踐行綠色消費(fèi)9

參與監(jiān)督舉報6

減少污染產(chǎn)生節(jié)能環(huán)保小建議人類環(huán)境能源1關(guān)注生態(tài)環(huán)境人類環(huán)境能源課堂小結(jié)能量能量守恒定律多種形式轉(zhuǎn)化：能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式轉(zhuǎn)化的不可逆性：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的分類可再生能源不可再生能源能源與社會發(fā)展1.(多選)下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的說法中，正確的是（

）A.能量在轉(zhuǎn)化過程中，有一部分能量轉(zhuǎn)化為周圍環(huán)境中的內(nèi)能，我們無

法把這些內(nèi)能收集起來重新利用B.各種形式的能量在轉(zhuǎn)化時，總能量是不變的C.在能源的利用過程中，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)化時是守恒的，但在轉(zhuǎn)化時是不守恒的ABC課堂練習(xí)2、(多選)下列關(guān)于能量耗散的說法正確的是(

)A.能量耗散使能的總量減少,違背了能量