2019-2020年高中物理 第2章 能的转化与守恒 第4节 能源与可持续发展教学案 鲁科版必修2

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1、2019-2020年高中物理第2章能的转化与守恒第4节能源与可持续发展教学案鲁科版必修2一、能量转化和转移的方向性1．能量转化：自然界中存在着各种不同形式的能量，并且各种形式的能量是可以相互转化的，但在大多数情况下，各种形式的能量最终都转化为内能。2．能量转化的方向：物体的机械能可以自发地全部转化为内能，但内能不可能自发地全部转化为机械能而使物体恢复原来的机械运动。3．热传递：热量总是自发地由高温物体向低温物体传递，而不会倒过来自发地由低温物体向高温物体传递。4．热机：热机是将内能转化为机械能的装置，它的效率不可能达到100%。二、能源开发与可持续发展1．能源开发：能量的利用过程是不可逆

2、的，自然界中的常规能源的储量是有限的，并且是不可再生的，所以我们要珍惜现有的能源，尽力提高现有能源的利用效率。注意研究和开发新能源。2．可持续发展：当务之急要改变能源结构，提高能源利用效率，开发和推广清洁能源，减少环境污染。1．自主思考——判一判(1)能量是守恒的，生产中不用节能降耗。(×)(2)能量不能创造，不能再生，能量只能进行转化和转移，但能量间的转化和转移没有方向。(×)(3)热机的效率可以达到100%。(×)(4)能量是守恒的，但能量的利用过程是不可逆的。(√)(5)可持续发展要求人类要开发和推广清洁能源。(√)2．合作探究——议一议(1)现代化的工厂产生的废水经过污水处理设备

3、后重新利用是否表明能源可以循环利用，可以不必节约能源？提示：任何能源的利用过程中，品质都会降低，由便于利用变得不便于利用，因此必须节约能源。(2)如图241所示是我国能源结构的统计图，请根据此图数据完成下面两个问题：图241①总结出我国能源结构或能源现状的规律。②试着提出解决这种现状的合理化建议。提示：①我国的能源结构主要以煤为主；我国的能源消耗中不可再生能源占据的比例过大，结构不合理；我国能源消耗中可再生能源的比例过小。②建议：节能降耗；开发新能源；开发可再生能源(如太阳能、风能等)。能量转化和转移的方向性1．(多选)根据能量转化和转移的方向性，下列判断正确的是(　　)A．电流的电能不

4、可能全部转化为内能B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部转化为电能C．热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能D．在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体解析：选BCD　根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象有关的宏观过程都具有方向性，电流的电能可全部转化为内能(由电流热效应中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部转化为电能；机械能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能；在热传递中热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，而不能自发地从低温物体传递给高温物体。故选项B、C、D正确。2．(多选)下列过程中，可能实现的是(　　)A．水的温度自动下降时释放的内能全部转化为

5、机械能B．利用不同深度的海水温度不同来制造一种机器，把海水的内能转化为机械能C．在粗糙水平面上运动的物体，它的动能转化为内能，使物体温度升高D．静止在光滑水平面上的物体，温度降低时释放的内能可以转化为物体的动能，使物体运动起来解析：选BC　根据能量转化和转移的方向性可知，物体温度下降释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，因此选项A、D是错误的，而选项B、C都是可实现的过程。能源和环境问题1．能源开发人类社会要发展，能源是必不可少的资源，但现有的煤、石油、天然气等化石燃料都是远古时期储存的太阳能，不可再生，不久的将来都要枯竭。同时，大量使用这类燃料对环境的破坏非常严重，

6、所以迫切需要找到新的替代能源。现有条件下，可供利用的新能源主要有地热能、太阳能、海洋能、生物能等。2．环境问题(1)温室效应：由于大气中温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。主要原因是煤炭和石油的大量消耗而产生的废气。(2)酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降雨过程中溶入雨水，使其成为酸雨。(3)光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质。(4)浮尘：常规能源燃烧时会产生大量的浮尘。3．常规能源和新能源的转化途径[典例]　(多选)二氧化碳对长波辐射有强烈的吸收作用，地球表面发出的长波辐射到大气层以后被二氧化碳截获，最后使

7、大气升温。大气中的二氧化碳像温室的玻璃一样，只准太阳的热辐射进来，不让室内的长波辐射出去，大气中的二氧化碳的这种效应叫温室效应。这是目前科学界对地球气候变暖进行分析的一种观点，根据这种观点，以下说法能成立的是(　　)A．在地球形成的早期，火山活动频繁，排出大量二氧化碳，当时地球的温度很高B．经过漫长的时间，地壳的岩石和二氧化碳发生了化学反应，导致二氧化碳减少，地球上出现了生命C．由于工业的发展和人类的活动，导致二氧化碳在空气中的含量