第四章 能量守恒与热力学定律 第五章 能源与可持续发展 学案（2020年教科版高中物理选修3-3）

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1、5.1 能源与人类生存的关系能源与人类生存的关系 5.2 能源利用与环境问题能源利用与环境问题 5.3 可持续发展战略可持续发展战略 学习目标 1.了解能源及其分类 知道什么是能量耗散和能源危机.2.了解能源利用造成的环 境问题(如温室效应、酸雨等).3.了解可持续发展战略，知道“节流”和“开源”的一些措施 一、能源与人类生存的关系 1能源的分类 (1)一次能源和二次能源 一次能源：直接来自自然界未经加工、转换的能源，也叫初级能源 二次能源：由一次能源直接或间接加工、转化而来的能源产品 (2)再生能源和非再生能源 再生能源：有天然的自我恢复能力的能源 非再生能源：必须经历地质年代才能形成而短期

2、内无法再生的能源 (3)常规能源和新能源 常规能源：当前开发技术上比较成熟、使用比较普遍的能源 新能源：新近才开始大规模利用的，或正在研究以便广泛推广使用的能源 2能量耗散 由高品质的能量转化为低品质能量的过程叫能量耗散 二、能源利用与环境问题 1温室效应 (1)成因：温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的二氧化碳 主要由石油和煤炭的燃烧产生 (2)危害：全球温暖化；海平面上升；降水量变化；影响农业生产；影响气候带和植被分布； 影响土地利用；影响人体健康 2酸雨 (1)成因：现代工业、农业、交通和陆地、海洋天然排放的多种污染物，与尘埃一起升到高空， 通过扩散、迁移、转

3、化，经重力沉降到地面或经雨雪冲刷到达地面 (2)危害：导致土壤的酸性增强；破坏森林生态系统；使江河湖水酸化，鱼虾大量死亡；腐蚀 建筑和艺术品；影响人体健康等 3大气臭氧层厚度变薄 (1)成因：氯氟烃类化合物在受到高能量的紫外线照射以后将产生氯原子和自由基，而氯原子 能够连续破坏臭氧分子 (2)危害：臭氧层可以吸收 99%的太阳紫外辐射中对生物最有害的部分臭氧层破坏将导致地 球受到强烈的紫外辐射，这会对植物、动物产生直接的破坏作用，对生态系统的结构和功能 产生明显的影响，并有可能引起人体皮肤癌、眼病等 4放射性污染 (1)成因：核裂变能的开发和核技术在医疗、农业、工业和科学研究中应用时产生的放射

4、性污 染 (2)危害：危害人体健康；使动物、植物等发生变异 三、可持续发展战略 1 可持续发展是指既满足当代人的需求， 又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发 展 2节约资源，发展自然资源的循环使用 3节能新技术：三束技术、超导技术、燃料节能等 4开发新能源 目前正在开发利用的新能源有太阳能、地热能、海洋能、风能以及核聚变能等 即学即用 判断下列说法的正误 (1)能源是取之不尽、用之不竭的() (2)能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等() (3)冬天用电暖器取暖时电能转化为内能属于能量耗散() (4)温室效应是由于大气里二氧化碳含量减少而形成的() (5)酸雨会破坏森林的

5、生态系统() (6)臭氧层破坏将导致地球受到紫外线辐射减弱() 一、能源与人类生存的关系 导学探究 能量守恒定律说明了能量在转化和转移过程中是守恒的那么，我们为什么还 要节约能源呢？ 答案 能量与能源不是一个概念，能量虽不会减少，但能源会越来越少，因此我们要节约能 源 知识深化 1对能量耗散的理解 (1)能量耗散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 (2)能量耗散虽然不会使总能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用 的形式降级为不大可用的形式 (3)能源储存着高品质的能量，如煤、石油、天然气等，在利用它们的时候，高品质的能量释 放出来并最终转化为低品质的内能 (

6、4)能量虽然不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源 2能源问题 (1)世界性的能源问题主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机 (2)地球上有限的非再生能源储量已远远不能满足人类日益增长的长期需求， 21 世纪人类正面 临着严重的传统能源枯竭的威胁. 例 1 (多选)能源利用的过程实质上是( ) A能量的消失过程 B能量的耗散过程 C能量的转化和转移过程 D能量的转化、传递并且逐渐消失的过程 答案 BC 解析 在利用能源的过程中，能源储存的高品质能量释放出来并最终转化为低品质的内能， 所以能源利用过程是能量的耗散过程，B 正确能源利用的过程是做功或热传递的过程，前 者是能量的转化，后者是

7、能量的转移，在转化和转移过程中遵循能量守恒，故选项 A、D 错 误，C 正确 例 2 (多选)下列对能量耗散理解正确的是( ) A能量耗散说明能量在不断减少 B能量耗散遵守能量守恒定律 C能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失 D能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 答案 BD 解析 在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能， 无法再回收利用，这种现象叫能量耗散能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既 没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故 A、C 错， B、D 对 能量与能源的区别 1能量是守恒的，既不会

8、增加也不会减少 2能源是能够提供可利用能量的物质 3能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源 二、能源利用与环境问题 导学探究 随着能源消耗量的持续增长，能源消耗对环境带来的污染也日益严重，你能列 举因能源利用带来的环境问题吗？ 答案 温室效应、酸雨、大气臭氧层厚度变薄等 知识深化 1做好环境保护工作 目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变 垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、 废水、废气等，要变废为宝 2酸雨的成因、危害及防止 (1)成因：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、氮氧化物

9、等，在降水过程中溶入雨水，使其成 为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质 (2)危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤酸化和贫瘠，腐蚀建筑物和艺术品等 (3)防止：健全法规，强化管理，控制排放发展清洁煤技术，减少燃烧过程中 SO2的排 放；通过改造发动机，安装汽车尾气净化装置，用无铅汽油代替含铅汽油等手段，控制汽 车尾气排放 例 3 (多选)能源利用对环境带来的污染有( ) A水能的开发利用可能造成地面沉降、破坏生态系统、水质变化等 B酸雨会破坏森林生态系统，使江河湖水酸化，使农作物减产 C臭氧不是氧气，它的变化不会影响人类及地球上的其他生物 D核能带给人类巨大利益，人类可

10、以无节制的开发利用 答案 AB 解析 水能的开发利用要改变原有河流的结构，会引起地面沉降等，A 正确；酸雨是呈酸性 的降水， 有腐蚀性， 会破坏森林生态系统， 使江河湖水酸化等， B 正确； 臭氧层可以吸收 99% 的太阳紫外辐射中对生物最有害的部分，是地球生命的保护伞，故 C 错误；核能技术，尽管 在反应堆方面已有了安全保障，但核废料的处理问题没有完全解决，故不能无节制的开发利 用，D 错误 三、可持续发展战略 导学探究 传统的生产模式和消费模式的特征是“高投入、高消耗、高污染”，所以在人 类对能源利用的过程中，其中有很大一部分能量被损耗浪费了面对现在面临的能源危机， 你认为我们现在利用能源

11、应本着怎样的原则？ 答案 节约能源，大力发展能源的循环使用；开创节能新技术，提高能源的利用率；开发新 能源 例 4 关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是( ) A能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为 B根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的 C在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护 D不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径 答案 B 解析 能量是守恒的，但由于能量的降退，使得能利用的能源越来越少 1(能源与人类关系)下列哪些现象属于能量耗散( ) A利用水能发电转化为电能 B电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能 C电池的化学能转化为电能 D火炉

12、把房子烤暖 答案 D 解析 能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以 利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散本题中的电能、光能都可以 重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后 变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有告诉该光能用来做什么，故 不能算能量耗散火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无 法重新收集并加以利用，属于能量耗散 2(能源的开发与利用)(多选)下列关于能源的说法中正确的是( ) A能源是取之不尽，用之不竭的 B能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油

13、、天然气等 C大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 D核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大 答案 BC 3(能源与环境)(多选)关于温室效应，下列说法中正确的是( ) A太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了温室效应 B石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了温室效应 C温室效应使得地面气温上升、两极冰雪融化 D温室效应使得土壤酸化 答案 BC 解析 温室效应的产生是由于石油和煤炭在燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的 含量，它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升淹没沿海城市、海水和河流 倒灌、耕地盐碱化等，故选项 B、C 正确 4(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是( ) A用煤做燃料供热 B用石油做燃料供热 C用天然气或煤气做燃料供热 D用太阳能灶供热 答案 D 解析 煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能但由于这些燃料中含有杂 质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气而太 阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选 D.