能量守恒定律与能源课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

12.4 能源与可持续发展人教版（2019）必修 第三册 内内能能可可以以转转化化成成电电能能，电电能能可可以以转转化化成成光光能能、内内能能或或机机械械能能既既然然能能量量是是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢?导入新课导入新课1 1列举各种实例，说明能量是如何转化的，列举各种实例，说明能量是如何转化的，解释能量守恒定律的含义解释能量守恒定律的含义解释能量守恒定律的含义解释能量守恒定律的含义。2 2通过实例分析知道通过实例分析知道能量耗能量耗能量耗能量耗散，认识自然界中散，认识自然界中能量转化的方向能量转化的方向能量转化的方向能量转化的方向性。性。3 3收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，收集资料，讨论能源的开发与利用所带来的环境污染问题，认识环境污染的危认识环境污染的危害，思考科学害，思考科学技术技术社会社会环境协调发展的关系，环境协调发展的关系，具有具有环境保护的意识和行动环境保护的意识和行动环境保护的意识和行动环境保护的意识和行动。4 4了解了解太阳能、水能、核能和风能太阳能、水能、核能和风能太阳能、水能、核能和风能太阳能、水能、核能和风能等能源的开发和合利用，知道利用能量是人类等能源的开发和合利用，知道利用能量是人类生存和发展的必要条件之一。知道人类利用的能量来自生存和发展的必要条件之一。知道人类利用的能量来自可再生能源和不可再生能可再生能源和不可再生能可再生能源和不可再生能可再生能源和不可再生能源源源源，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展的观念，养成节能的习惯。，认识合理使用能源的重要性，具有可持续发展的观念，养成节能的习惯。学习目标学习目标W WG G:W W弹弹:W W合合:W W非非G G非弹非弹:1.1.能量的多样性能量的多样性说一说：说一说：说一说：说一说：你知道的能量形式？能量之间有联系吗？你知道的能量形式？能量之间有联系吗？对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的。对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的。对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的。对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的。一、一、能量守恒定律能量守恒定律2.2.不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化。不同形式的能之间可以在一定条件的情况下相互转化。重力势能重力势能其它形式能其它形式能弹性势能弹性势能其它形式能其它形式能动能动能其它形式能其它形式能机械能机械能其它形式能其它形式能下列现象，实现了什么能之间的转化下列现象，实现了什么能之间的转化？3.3.能量守恒定律能量守恒定律定律的表达式定律的表达式 E E初初E E末末 或或 EE增增EE减减内容内容 能量既不会能量既不会凭空产生凭空产生，也不会，也不会凭空消失凭空消失，它只能从一种形式，它只能从一种形式转化转化为另一种形为另一种形式，或者从一个物体式，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，能量的到另一个物体，而在转化或转移过程中，能量的总量总量保持不变保持不变。例题例题例题例题 下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是 （）A.A.某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B.B.某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加 C.C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器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永动机是不可能制成的 D.D.石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了石子从空中落下，最后静止在地面上，说明机械能消失了 练习练习练习练习 一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是一个物体沿粗糙斜面匀速滑下，则下列说法正确的是 （）A.A.A.A.物体机械能不变，内能也不变物体机械能不变，内能也不变物体机械能不变，内能也不变物体机械能不变，内能也不变 B.B.B.B.物体机械能减小，内能不变物体机械能减小，内能不变物体机械能减小，内能不变物体机械能减小，内能不变 C.C.C.C.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量减小 D.D.D.D.物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变物体机械能减小，内能增大，机械能与内能总量不变D DABCABC结论：结论：结论：结论：热量总是自发地从高温物体向低温物体转移，而不会自发地由低温物体向高温物体转移。思考：思考：思考：思考：把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？热量热量？二、能量转移或转化的方向性二、能量转移或转化的方向性1.1.能量能量的转移的转移具有方向性具有方向性小结小结小结小结 一切与一切与热现象有关的有关的宏观自然过程都是不可逆的。都是不可逆的。燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就燃料燃烧时一旦把热量释放出去，就不会再次不会再次自动自动聚集起来供人类重新利用。聚集起来供人类重新利用。机械能机械能内能内能内能内能机械能机械能2.2.能量的转化具有方向性能量的转化具有方向性 在自然界中，有些过程，能量一旦释放出去，就不会再次自动聚集起来，供在自然界中，有些过程，能量一旦释放出去，就不会再次自动聚集起来，供人类重新利用，这种现象叫作人类重新利用，这种现象叫作能量的耗散。能量的耗散。化学能化学能电能电能电能电能内能和光能内能和光能最后耗散在最后耗散在环境中环境中能量的耗散能量的耗散思考思考思考思考1 1 1 1：能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解?便于利用的能量便于利用的能量不便于利用的能量不便于利用的能量思考思考思考思考2 2 2 2：能量的耗散揭示出怎样的事实？能量的耗散揭示出怎样的事实？从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性。1.1.分类分类不可再生能源可再生能源煤碳煤碳石油石油天然气天然气核能核能太阳能太阳能风能风能水能水能潮汐能潮汐能节约能源节约能源创新能源创新能源三、能源的分类与应用三、能源的分类与应用阅读课本阅读课本阅读课本阅读课本P95-96P95-96P95-96P95-96,了解能源的分类和了解能源的分类和近年来我国在能源开发方面取得的成就。近年来我国在能源开发方面取得的成就。近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就。近年来，我国在能源开发方面取得了很大的成就。太阳能发电太阳能发电水利发电水利发电风能发电风能发电核能发电核能发电2.2.应用应用2.2.煤炭和石油资源是有限的煤炭和石油资源是有限的3.3.环境问题环境问题温室效应温室效应酸雨酸雨光化学烟雾光化学烟雾1.1.能源是人类社会活动的物质基础能源是人类社会活动的物质基础四、能源与社会发展四、能源与社会发展阅读课本阅读课本阅读课本阅读课本P97P97P97P97,了解下列内容：了解下列内容：1.1.如如图图是是架架在在屋屋顶顶的的太太阳阳能能热热水水器器。已已知知单单位位时时间间内内太太阳阳垂垂直直射射到到地地面面附附近近单单位位面面积积的的能能量量 E E0 0 为为 7107103 3J/(mJ/(m2 2 s)s)。一一台台热热水水器器的的聚聚热热面面积积为为 2m2m2 2，若若每每天天相相当当于于太太阳阳直直射射热热水水器器 4 4h，太太阳阳能能的的 20%20%可可转转化化为为水水的的内内能能，那那么么这这个个热热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？水器一天内最多能利用的太阳能为多少？课堂评价课堂评价2.2.某地区的风速为某地区的风速为 14 m/s14 m/s，空气的密度为空气的密度为1.3 kg/m1.3 kg/m3 3。若使风力发电机转动的风。若使风力发电机转动的风通过的截面积为通过的截面积为400 m400 m2 2，且风能的，且风能的20%20%可转化为电能，则发电功率是多少？可转化为电能，则发电功率是多少？解：解：以时间以时间 t 内通过横截面积为内通过横截面积为 400m 400m2 2 的空气柱为研究对象，的空气柱为研究对象，在在 t 时间时间内通过横截面积内通过横截面积为为 400m400m2 2 的的风能全部使风力发电机转动，风能全部使风力发电机转动，其中其中：mVVvtSvtS，根据根据能量守恒定律，能量守恒定律，其其动能有动能有20%20%转化为电能，故发电功率为转化为电能，故发电功率为：3.3.三三峡峡水水力力发发电电站站是是我我国国最最大大的的水水力力发发电电站站。三三峡峡水水库库蓄蓄水水后后，平平均均水水位位落落差差约约为为 100 100 m m，水水的的流流量量约约为为 1.35101.35104 4 m m3 3/s/s。船船只只通通航航需需要要约约 3500 3500 m m3 3/s/s 的的流流量量，其其余余流流量量可可全全部部用用来来发发电电。水水流流冲冲击击水水轮轮机机发发电电时时，水水流流减减少少的的机机械械能能有有 20%20%转化为电能。转化为电能。按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？解：解：用于发电的水流量用于发电的水流量Q Q1.35101.35104 4 m m3 3/s/s 3500 3500 m3 3/s/s1101104 4 m m3 3/s/s 每秒每秒约约有有 1101104 4m3 3 的水的水用来发电，每秒用来发电的水用来发电，每秒用来发电的水质量质量 m V V 1101107 7kgkg 则则发电平均功率约为发电平均功率约为P P mgh20%20%2102109 9W W 三口之家生活用电的平均功率为三口之家生活用电的平均功率为0.5kW0.5kW 可供给用户数可供给用户数 人口数人口数N N3 3n121012106 6 足足1212个百万人口城市的生活个百万人口城市的生活用电。用电。课堂小结课堂小结