高中物理必修2能量守恒定律与能源 教材分析

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1、能量守恒定律与能源教材分析（一）能量守恒定律1.自然界中存在着各种不同形式的运动，每种运动对应着一种形式的能量.如机械运动对应机械能、分子的运动对应内能、电磁运动对应电磁能等等.2.不同形式的能量之间可以相互转化.摩擦可以将机械能转化为内能、炽热电灯发光可以将电能转化为光能等.3.导致能量守恒最后确立的两类重要事实：（1）确认了永动机的不可能性；（2）发现了各种自然现象之间的相互联系与转化.19世纪40年代前后，科学界已经形成了一种思想氛围，即用联系的观点去观察自然.不仅各种机械能之间可以相互转化，电流也可以产生化学效应，电现象和磁现象可以相互转

2、化，热和电也可以相互转化……这预示着，到了把分立的环节连成一体的时候了，也就是到了建立能量转化与守恒定律的时候了.在这种情况下，不同国家、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，各自独立地提出了能量守恒定律.4.能量守恒定律能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变.这个规律叫做能量守恒定律.在能量守恒定律发现之后，曾有人怀疑某种过程“能量不守恒”.但是，进一步研究又发现，原来是漏掉了人类尚不认识的一种新形式的能量.如果把这种新形式的能量计算在内，总能量依然

3、守恒.能量守恒定律经受住了新的检验.能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果.它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式.和谐美是科学的魅力所在.思考与讨论：既然能量是守恒的，不可能消失，为什么我们还要节约能源？提示：请先看下列事例：1.摩擦生热现象：摩擦力做功，损耗了机械能而生热，而产生的热不可能再全部转化为机械能.2.两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来.通过上面这些事例说明在能量的转化和转移过程中能的总量是守恒的，但是能量的品质

4、却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，所以能量虽然守恒，但我们还要节约能源.这实际上就涉及到能量耗散现象.（二）能源与能量耗散1.能源：是指能够提供可利用能量的物质，它是人类社会活动的物质基础.（1）常规能源：已被广泛应用的能源，如煤、石油、天然气、水力等.（2）新能源：指目前尚未被人类大规模利用而有待进一步研究、开发和利用的能源，如核能、太阳能、风能、地热能、海洋能等.2.能量的耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次聚集起来供人类重新利用；电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收之后变成周围

5、环境的内能，我们也无法把这些内能收集起来重新利用.这种现象叫做能量的耗散.城市的工业和交通急剧发展，给人们的生活带来方便的同时，也使得城市环境接收了过多耗散的能量，使城市环境的温度升高.图5－10－1一座房屋的红外照片.可以看出，由于取暖和使用电器，室内温度比室外高.热量散失到室外后，不能回收重新利用能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性.能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的.拓展阅读一、能源危机与环境污染1.近一百年，地球人口由16亿增加到目前的50亿，净增加了2倍，而能源消耗据统计却增加了16

6、倍.按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持半个世纪，煤炭尚可维持一二百年.2.能源利用的过程也直接污染着地球环境（1）温室效应：化石燃料燃烧放出的大量二氧化碳，使大气中二氧化碳的含量大量增高，导致“温室效应”，使得地面温度上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海地区等.（2）酸雨污染：排放到大气中的大量二氧化硫和氮氧化物等在降水过程中溶入雨水，使其形成酸雨，酸雨进入地表、江河、破坏土壤，影响农作物生长，使生物死亡，破坏生态平衡.同时腐蚀建筑结构、工业装备、动力和通讯设备等，还直接危害人类健康.（3）臭氧层的破坏：臭氧层的存在对吸收紫外

7、线方面起着举足轻重的作用，一旦臭氧层遭到破坏，对生物有害的紫外线会毫无遮拦地照射到地面上，会提高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响我们的免疫系统.同时对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环都会造成一系列危害.二、新能源的开发1.无穷无尽的太阳能：太阳以其巨大的、无穷无尽的辐射能形式提供给地球最清洁的能源.（1）数量巨大：太阳辐射功率为3.9×1026W.能到达地球表面的太阳能每年相当于约为1.3×1010t的标准煤，是目前全世界所消耗的各种能量总和的1×104倍.（2）时间长久：根据天文学家的研究结果可知，太阳系已存在大约5

8、×109年左右，估计尚可继续维持大约1010年之久.（3）清洁安全：太阳能素有“干净能源”和“安全能源”之称.它不仅毫无污染，也毫无危险