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课件全省一等奖公开课PPT.ppt

课下作业综合提升课下作业综合提升第第2 2章章第第4 4节节新知预习新知预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通创新演练创新演练大冲关大冲关要点一要点一要点二要点二随堂检测归纳小结随堂检测归纳小结1知道能量的转化和转移的方向性。知道能量的转化和转移的方向性。2知道热力学第二定律，了解热机效率问知道热力学第二定律，了解热机效率问 题。题。3了解能源与人类生存和社会发展的关系，了解能源与人类生存和社会发展的关系，知道可持续发展的重大意义。知道可持续发展的重大意义。读教材读教材填要点填要点 一、能量转化和转移的方向性一、能量转化和转移的方向性 1能量转化和转移的方向性能量转化和转移的方向性 自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过程都是有 性的性的 的过程。的过程。(1)机械能与内能间转化的方向性：机械能与内能间转化的方向性：可以完全转可以完全转化为化为 ，反过来，反过来，不可能不可能 地完全回收，全部地完全回收，全部再变为机械能。再变为机械能。(2)热传递过程中的方向性：在热传递的过程中，内能热传递过程中的方向性：在热传递的过程中，内能总是总是 地从地从 物体向物体向 物体转移，而不能物体转移，而不能 地地从从 物体向物体向 物体转移。物体转移。方向方向不可逆不可逆机械能机械能内能内能内能内能自发自发自动自动高温高温低温低温自动自动低温低温高温高温试身手试身手夯基础夯基础1为了提高热机的效率，科学家进行了大量的实验和研究，为了提高热机的效率，科学家进行了大量的实验和研究，把内能更多地转化为机械能。效率为把内能更多地转化为机械能。效率为100%的发动机能被的发动机能被制造出来吗？它是否违背能量守恒定律？制造出来吗？它是否违背能量守恒定律？解析：解析：效率为效率为100%的发动机不能被制造出来，因为它虽的发动机不能被制造出来，因为它虽然不违背能量守恒定律，但它违背了能量的转化和转移具然不违背能量守恒定律，但它违背了能量的转化和转移具有方向性的规律。有方向性的规律。答案：答案：见解析见解析2下列过程是可逆的，还是不可逆的？下列过程是可逆的，还是不可逆的？(1)在一不导热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它在一不导热容器内盛有液体，不停地搅动它，使它温度升高。温度升高。(2)在一不导热容器内，不同种类的液体进行混合。在一不导热容器内，不同种类的液体进行混合。(3)在一不导热容器内，不同温度的氦气进行混合。在一不导热容器内，不同温度的氦气进行混合。解析：解析：(1)这是由功变为热，是不可逆过程。这是由功变为热，是不可逆过程。(2)液体的扩散是不可逆过程。液体的扩散是不可逆过程。(3)有一定温度差的热传导是不可逆过程。有一定温度差的热传导是不可逆过程。答案：答案：见解析见解析3“绿色奥运、科技奥运、人文奥运绿色奥运、科技奥运、人文奥运”是北京奥运会的理念。是北京奥运会的理念。奥运会主体育场奥运会主体育场“鸟巢鸟巢”是体现这一理念的典范。是体现这一理念的典范。(1)“鸟巢鸟巢”体育场大量利用了太阳能，太阳能属于体育场大量利用了太阳能，太阳能属于_能能源源(填填“可再生可再生”或或“不可再生不可再生”)。太阳能光电系统，把太阳。太阳能光电系统，把太阳能转化成能转化成_能。能。(2)“鸟巢鸟巢”体育场还大量利用了地热能，地热能属于体育场还大量利用了地热能，地热能属于_次能源。大量利用地热能次能源。大量利用地热能_产生温室效应产生温室效应(填填“会会”或或“不会不会”)。答案：答案：(1)可再生电可再生电(2)一不会一不会能量转化和转移的方向性能量转化和转移的方向性 1可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程 (1)可逆过程：如果一个系统从某一状态出发，经过可逆过程：如果一个系统从某一状态出发，经过某一过程变化到另一状态后，它还可以经过另一个过程某一过程变化到另一状态后，它还可以经过另一个过程使系统和外界复原，使系统回到初始状态，同时又清除使系统和外界复原，使系统回到初始状态，同时又清除原来过程所产生的一切影响，则原过程称为可逆过程。原来过程所产生的一切影响，则原过程称为可逆过程。(2)不可逆过程：如果采用任何方法都不能使系统和不可逆过程：如果采用任何方法都不能使系统和外界完全恢复原来的状态的过程，称为不可逆过程。外界完全恢复原来的状态的过程，称为不可逆过程。2关于方向性的理解关于方向性的理解 能量守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，并且在能量守恒定律指明各种形式的能量可以相互转化，并且在转化或转移过程中总和不变。但是能量的转化和转移并不是任转化或转移过程中总和不变。但是能量的转化和转移并不是任意的，而是具有方向性的，具体表现在：意的，而是具有方向性的，具体表现在：(1)热传递的方向性：在热传递过程中，内能总是自发地热传递的方向性：在热传递过程中，内能总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不可能自动地从低温物体向高从高温物体向低温物体转移，而不可能自动地从低温物体向高温物体转移。温物体转移。自然界中能量的转化和转移具有方向性。自然界中能量的转化和转移具有方向性。例如：热量可以自动地由高温物体传递给低温物体，但例如：热量可以自动地由高温物体传递给低温物体，但不能自动地由低温物体传递给高温物体，热量要从低温物体传不能自动地由低温物体传递给高温物体，热量要从低温物体传到高温物体，必须要通过做功进行，如冰箱，空调制冷等，散到高温物体，必须要通过做功进行，如冰箱，空调制冷等，散失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。失到周围环境中的内能不能回收再重新利用。(2)机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化机械能与内能转化的方向性：机械能可以全部转化为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。为内能，但内能不能全部转化为机械能而不引起其他变化。3热机的效率热机的效率 任何热机都不会把从高温热源吸收的热量全部用来对任何热机都不会把从高温热源吸收的热量全部用来对外做功，总要向低温热源放出一部分热量，因此所有热机的外做功，总要向低温热源放出一部分热量，因此所有热机的效率都小于效率都小于100%。4热现象热现象 它是与温度有关的现象，在自然界中凡是与热现象有关它是与温度有关的现象，在自然界中凡是与热现象有关的一切宏观过程都是有方向的，不可逆的。的一切宏观过程都是有方向的，不可逆的。1根据能量转化和转移的方向性，下列判断错误的是根据能量转化和转移的方向性，下列判断错误的是 ()A电流的电能不可能全部转化为内能电流的电能不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热机中，燃气的内能不可能完全转化为机械能 D在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体温物体 审题指导审题指导深刻理解自发的情况下能量转化和转移具有深刻理解自发的情况下能量转化和转移具有方向性。根据能量转化和转移的方向性可知，凡是与热现象方向性。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。有关的宏观过程都具有方向性。解析解析电流的电能可全部转化为内能电流的电能可全部转化为内能(由电流热效应由电流热效应中的焦耳定律可知中的焦耳定律可知)，而内能不可能全部转化为电能；机械，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；能可全部转化成内能，而内能不可能全部转化成机械能；在热传导中热量只能自发地从高温物体传递给低温物体，在热传导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。正确。A错误。错误。答案答案A 任何违背能量守恒定律的过程都是不可能实现的，但任何违背能量守恒定律的过程都是不可能实现的，但是不能认为不违背能量守恒的过程就一定能实现，事实上是不能认为不违背能量守恒的过程就一定能实现，事实上物理过程是否能实现不但要受能量守恒定律的制约，同时物理过程是否能实现不但要受能量守恒定律的制约，同时还要受到物理过程方向性的制约还要受到物理过程方向性的制约(如能量耗散如能量耗散)。能源与人类的发展能源与人类的发展 1人类与能源的关系人类与能源的关系 (1)能源的利用：能源的利用给人类的生活带来了极大的能源的利用：能源的利用给人类的生活带来了极大的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命，都与新的改善，人类社会每一次重大的经济飞跃和生产革命，都与新的能源和动力机械的利用密切相关，能源消耗的多少已经成为一能源和动力机械的利用密切相关，能源消耗的多少已经成为一个国家和地区经济发展水平的重要标志。个国家和地区经济发展水平的重要标志。(2)环境问题环境问题 常规能源的大量消耗会带来非常严重的环境问题。常规能源的大量消耗会带来非常严重的环境问题。温室效应：是由于大气中温室气体温室效应：是由于大气中温室气体(二氧化碳、甲烷等二氧化碳、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。含量增大而形成的。主要原因是煤炭和石油的大量消耗。酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，酸雨：大气中的酸性物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤碳中含有较多的在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨。煤碳中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。光化学烟雾：氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中光化学烟雾：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的照射后产生的二次污染物质。强烈的紫外线的照射后产生的二次污染物质。2可持续发展可持续发展 (1)对常规能源合理有效的利用，保护环境与生态平衡。对常规能源合理有效的利用，保护环境与生态平衡。(2)开发新型清洁的新能源和可再生能源。开发新型清洁的新能源和可再生能源。(3)积极研发节能的新技术提高能源利用效率。积极研发节能的新技术提高能源利用效率。2关于能量和能源，下列说法正确的是关于能量和能源，下列说法正确的是 ()A由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源由于自然界的能量守恒，所以不需要节约能源 B在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少，但能量品质降低了能量品质降低了 C能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性 D人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造创造 思路点拨思路点拨不能认为只要满足能量守恒定律一切转化不能认为只要满足能量守恒定律一切转化和转移都能实现，能源利用过程中能量的转化具有方向性。和转移都能实现，能源利用过程中能量的转化具有方向性。解析解析自然界中能量守恒，但仍需节约能源，在利自然界中能量守恒，但仍需节约能源，在利用能源过程中，品质降低这是能源危机更深层的理解，用能源过程中，品质降低这是能源危机更深层的理解，A错，错，B对；能量转化具有方向性，不能被创造。对；能量转化具有方向性，不能被创造。C、D错。错。答案答案B 能量转化和能量转移是有方向性的。虽然在转化和转能量转化和能量转移是有方向性的。虽然在转化和转移时能量总量保持不变，但由于方向性的制约，从而使能移时能量总量保持不变，但由于方向性的制约，从而使能源的利用受到制约，使能源的利用有条件限制，因此我们源的利用受到制约，使能源的利用有条件限制，因此我们要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源，如核能、要节约能源，同时积极研究和开发利用新能源，如核能、太阳能。太阳能。1自然界中所有与热现象有关的宏观过程都具有方自然界中所有与热现象有关的宏观过程都具有方向性。向性。2能量守恒是无条件的，但我们研究的往往是一个能量守恒是无条件的，但我们研究的往往是一个系统，这个系统可能和外界有能量转化或转移。系统，这个系统可能和外界有能量转化或转移。3涉及能源的开发和利用问题要应用能量转化去分涉及能源的开发和利用问题要应用能量转化去分析，且要关注过程中的效率问题。析，且要关注过程中的效率问题。