1、明析物理模型解题第四节第四节 能源与可持续发展人教人教2019版版 必修必修3第十二章第十二章化学能转化为内能和机械能风能转化为电能一、能的转移和转化一、能的转移和转化新知讲授新知讲授重力势能转化为电能电能转化为机械能一、能的转移和转化一、能的转移和转化新知讲授新知讲授电能转化为内能太阳能转化为电能一、能的转移和转化一、能的转移和转化新知讲授新知讲授光能转化为化学能化学能转化为电能一、能的转移和转化一、能的转移和转化新知讲授新知讲授指出下列现象中能量的转化或转移情况：指出下列现象中能量的转化或转移情况：（1 1）人在跑步时，身体发热（）人在跑步时，身体发热（）（2 2）风吹动帆船前进（）风吹动
2、帆船前进（）（3 3）放在火炉旁的冷水变热（）放在火炉旁的冷水变热（）（4 4）电流通过灯泡，灯泡发光（）电流通过灯泡，灯泡发光（）（5 5）植物进行光合作用（）植物进行光合作用（）化学能化学能转化转化为内能为内能风的机械能风的机械能转移转移到帆船上到帆船上内能由火炉内能由火炉转移转移给水给水电能电能转化转化为光能为光能光能光能转化转化为化学能为化学能课堂练习课堂练习：能量的形式没改变：能量的形式发生变化能量转移能量转化无论能量发生转移还是转化，总能量保持不变无论能量发生转移还是转化，总能量保持不变能量变化二、能量守恒定律二、能量守恒定律新知讲授新知讲授 能量既不会凭空产生凭空产生，也不会凭空
3、消失凭空消失，它只能从一种形式转化转化为另一种形式，或者从一个物体转移转移到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量保持不变总量保持不变。二、能量守恒定律二、能量守恒定律新知讲授新知讲授二、能量守恒定律二、能量守恒定律永动机是不可能制成的永动机是不可能制成的永动机：不消耗任何能量，却可以源源不断地对外做功，这种机器叫永动机。（人们把这种不消耗能量的永动机叫第一类永动机）。新知讲授新知讲授二、能量守恒定律二、能量守恒定律永动机是不可能制成的永动机是不可能制成的磁力永动机滚珠永动机软臂永动机 螺旋永动机 水塔式永动机新知讲授新知讲授 1718世纪许多机械专家就已经论证了永动机是不可能的法国科学
4、院在1775年就正式决定，不再研究和试验任何永动机。永动不可能制成的原因：根据能量守恒定律，任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此第一类永动机是不可能制成的。二、能量守恒定律二、能量守恒定律新知讲授新知讲授1.能量守恒定律同生物进化论、细胞的发现被恩格斯誉为19世纪的三个最伟大的科学发现。2.能量守恒定律是在无数实验事实的基础上建立起来的，是自然科学的普遍规律之一。3.自然界一切已经实现的过程都遵守能量守恒定律。凡是违反能量守恒定律的过程都是不可能实现的，例如“永动机”只能以失败而告终。4.机械能守恒定律只是能量守恒定律的特例。能量守恒定律的意义：二
5、、能量守恒定律二、能量守恒定律新知讲授新知讲授例1.下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是（）A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器永动机是不可能制成的D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了ABC典例剖析典例剖析例2.一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是（）A.物体机械能不变，内能也不变B.物体机械能减小，内能不变C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变D思考与讨论思考与讨论既然能量是守恒的，不可能消灭，既然能
6、量是守恒的，不可能消灭，为什么我们还要节约能源？为什么我们还要节约能源？三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和转移的方向性 燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出去，它就不会再次自动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后变为周围环境的内能，我们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能量的耗散。新知讲授新知讲授三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和转移的方向性 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。一座房屋的红外线照片新知讲授新知讲授三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和
7、转移的方向性 能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解？能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少。但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了。这是节约能源的根本原因。这说明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宏观过程的方向性。新知讲授新知讲授内能总是自发地从高温物体向低温物体从高温物体向低温物体转移而不会自发的由低温物体向高温物体转移三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和转移的方向性新知讲授新知讲授机械能可以全部转化为内能而内能不可全部转化为机械能而不引起其他变化热机的效率不可能100%例如：一辆行
8、驶的小轿车，燃料燃烧产生的内能有37%通过发动机散热系统排除，37%直接由排气管排出，有26%变为发动机输出的机械能。三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和转移的方向性新知讲授新知讲授 1.1.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。正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的。三、能量转化和转移的方向性三、能量转化和转移的方向性 2.2.能源危机的含义能源危机的含义 在能源的利用过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并未减少并未减少，但在可利用的品质上降低降低了
9、，从便于利用的变成不便于利用不便于利用的了。3.3.能量转化的方向性与节约能源的必要性能量转化的方向性与节约能源的必要性 能量耗散能量耗散反映了能量转化的宏观过程具有方向性，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的，所以自然界的能量虽然守恒守恒，但还是很有必要节约能源。新知讲授新知讲授（1）从人类开发能源的历史划分常规能源：如煤、石油、天然气、水能等新能源：如核能、风能、太阳能、地热能、海洋能等（2）从使用分类一次能源：如煤、石油、天然气、水能、风能、生物质能、海洋能等二次能源：如电能、氢能、焦炭等四、能源的分类与应用四、能源的分类与应用新知讲授新知讲授（3）从能否再生分类可再生能源：如水能、风
10、能、潮汐能等不可再生能源：如石油、煤等（4）从对环境的影响分类清洁能源：如太阳能、风能等非清洁能源：如煤、石油、天然气等四、能源的分类与应用四、能源的分类与应用新知讲授新知讲授五、能源与社会发展五、能源与社会发展 1.柴薪时期 出现年代：五六十万年前 火的使用是人类在能源利用上的第一个里程碑，它使人类脱离了茹毛饮血的时代。人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。新知讲授新知讲授五、能源与社会发展五、能源与社会发展 2.煤炭时期 出现年代：2000年前 蒸汽机的广泛使用，带动了工业革命和资本主义社会的成长。人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。新知讲授新知讲授五、能源与社会发展五、能源与社会发展 3.石油时期 出现年代：19世纪80年代 内燃机的发展推动了19世纪末，20世纪初开始的机械化和电气化进程。人类利用能源大致经历了三个时期，即柴薪时期，煤炭时期，石油时期。新知讲授新知讲授科学是可以解答的艺术！
