物理人教版(2019)必修第三册12.4能源与可持续发展(共18张ppt)
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每台风力发电机输出电功率为P。
(1)求单位时间内每台风力发电机获得的风能表示式。
(2)求风力发电机利用风能的效率表示式。
2
答案：(1)P 总=πr ρ Βιβλιοθήκη (2)η=
5.有一块0 ℃的冰雹自高空落下，若落地时其势能的80%转化为自身的内能，
将自己熔化为0 ℃的水，求下落的高度。(熔化热是指单位质量的晶体在熔化
2023年中国水电发电量将突破历史高
点。根据相关数据显示,中国水电发电
量目前已经达到1533.2亿千瓦时
大亚湾核电站
华龙一号
秦山核电站
广西防城港核电站
防城港核电站三台在运机组累计上网电量已
超1200亿千瓦时，与同等规模的燃煤电站相
比，等效减少标煤消耗超3624万吨，减少二
氧化碳排放量约9888万吨，相当于种植了27
万公顷森林
环境问题
温室效应：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，石
油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。
酸雨：大气中酸性污染物质，如二
氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，
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。
1.下列关于能源的说法正确的是(
的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同。是
否可以发生这样的现象：原来温度相同的鸡蛋和水，
过一会水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热
现象有关的宏观过程都有方向性。
1.能量的转移具有方向性：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体
，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
)
A. 天然气属于一次能源、不可再生能源
B. 电能是一次能源
C. 太阳能、核能、地热能是常规能源
D. 由于能量守恒，所以能源是用之不竭的，也不会有能源危机
答案:A
【例2】(多选)下列关于能量耗散的说法，正确的是(
)
A. 能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B. 能量耗散是指散失在环境中的内能很难再被人类利用
在自然界可以再生，叫作可再生能源。
能源是人类社会活动的物质基础
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天
然气的消耗量超过了煤炭。
我国能源发展概况
2023年,中国大陆光伏发电量为
5841.50亿千瓦时,同比增长36.7%,占
全球的比重为35.6%
量保持不变。 这个规律叫作能量守恒定律（law of energy conservation）。
表达式：(1) 初 = 末 ，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。
(2)增 = 减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。
二、能量转移或转化的方向性
思考：把刚煮好的热鸡蛋放到冷水中，过一会，鸡蛋
便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是自然界的能量虽然守恒,但需要节约能源的
根本原因。
能源的分类与应用
不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用
的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内
再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。
可再生能源
水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源
C. 其他形式的能在一定条件下向内能的转化，是能够自动全部
发生的
D. 能量耗散导致能量品质的降低
答案:BCD
3.(多选)下列车辆中，属于无污染车辆的是(
A. 电车和酒精汽车
B. 柴油车和氢气汽车
C. 汽油车和柴油车
D. 太阳能车和氢气汽车
答案：AD
)
4.(多选)酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的
12.4 能源与可持续发展
思考与讨论：内能可以转化成电能，电能可以
转化成光能、内能或机械能……既然能量是守
恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能
源呢？
一、能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形
式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总
时变成同温度的液态物质所需吸收的热量。冰的熔化热为3.34×105 J/kg，g取
9.8 m/s2)
答案:4.26×104 m
解析:设冰的质量为m，则这么多质量的冰化成水需要吸收的热量为Q=3.34×105 J/kg×m
设下落的高度为h，则下落h高度减小的重力势能为Ep=mgh
落地时其势能的80%转化为本身的内能，所以0.8Ep=Q，解得h=4.26×104 m。
措施是(
)
A. 少用煤做燃料
B. 燃料脱硫
C. 多使用太阳能等清洁能源
D. 鼓励大量购买私家车
答案:ABC
情景体验1.风能是一种很好的再生能源，而且对环境的污染较小，近年来我国在西北地
区建立了许多风力发电厂。右图为风力发电的情景，通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面
积的最大风能为可利用风能。已知空气的密度为ρ，风轮机叶片的长度为r，若风速为v0，
2.能量的转化具有方向性：如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能
不能自发地且不能完全转化为机械能。
能量耗散
在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现
象叫能量的耗散。
能量耗散反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
能量耗散表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的品质上降低了，从
(1)求单位时间内每台风力发电机获得的风能表示式。
(2)求风力发电机利用风能的效率表示式。
2
答案：(1)P 总=πr ρ Βιβλιοθήκη (2)η=
5.有一块0 ℃的冰雹自高空落下，若落地时其势能的80%转化为自身的内能，
将自己熔化为0 ℃的水，求下落的高度。(熔化热是指单位质量的晶体在熔化
2023年中国水电发电量将突破历史高
点。根据相关数据显示,中国水电发电
量目前已经达到1533.2亿千瓦时
大亚湾核电站
华龙一号
秦山核电站
广西防城港核电站
防城港核电站三台在运机组累计上网电量已
超1200亿千瓦时，与同等规模的燃煤电站相
比，等效减少标煤消耗超3624万吨，减少二
氧化碳排放量约9888万吨，相当于种植了27
万公顷森林
环境问题
温室效应：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，石
油和煤炭燃烧时产生二氧化碳。
酸雨：大气中酸性污染物质，如二
氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，
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。
1.下列关于能源的说法正确的是(
的温度降低，水的温度升高，最后二者温度相同。是
否可以发生这样的现象：原来温度相同的鸡蛋和水，
过一会水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？
一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热
现象有关的宏观过程都有方向性。
1.能量的转移具有方向性：如热量可以自发地从高温物体传给低温物体
，但不能自发地从低温物体传给高温物体。
)
A. 天然气属于一次能源、不可再生能源
B. 电能是一次能源
C. 太阳能、核能、地热能是常规能源
D. 由于能量守恒，所以能源是用之不竭的，也不会有能源危机
答案:A
【例2】(多选)下列关于能量耗散的说法，正确的是(
)
A. 能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
B. 能量耗散是指散失在环境中的内能很难再被人类利用
在自然界可以再生，叫作可再生能源。
能源是人类社会活动的物质基础
柴薪时期
煤炭时期
石油时期
自工业革命以来，煤和石油成为人类的主要能源。到了20世纪50年代，世界石油和天
然气的消耗量超过了煤炭。
我国能源发展概况
2023年,中国大陆光伏发电量为
5841.50亿千瓦时,同比增长36.7%,占
全球的比重为35.6%
量保持不变。 这个规律叫作能量守恒定律（law of energy conservation）。
表达式：(1) 初 = 末 ，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和。
(2)增 = 减，某些能量的增加量等于其他能量的减少量。
二、能量转移或转化的方向性
思考：把刚煮好的热鸡蛋放到冷水中，过一会，鸡蛋
便于利用的能源变成不便于利用的能源。这是自然界的能量虽然守恒,但需要节约能源的
根本原因。
能源的分类与应用
不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用
的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内
再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。
可再生能源
水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源
C. 其他形式的能在一定条件下向内能的转化，是能够自动全部
发生的
D. 能量耗散导致能量品质的降低
答案:BCD
3.(多选)下列车辆中，属于无污染车辆的是(
A. 电车和酒精汽车
B. 柴油车和氢气汽车
C. 汽油车和柴油车
D. 太阳能车和氢气汽车
答案：AD
)
4.(多选)酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的
12.4 能源与可持续发展
思考与讨论：内能可以转化成电能，电能可以
转化成光能、内能或机械能……既然能量是守
恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能
源呢？
一、能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形
式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总
时变成同温度的液态物质所需吸收的热量。冰的熔化热为3.34×105 J/kg，g取
9.8 m/s2)
答案:4.26×104 m
解析:设冰的质量为m，则这么多质量的冰化成水需要吸收的热量为Q=3.34×105 J/kg×m
设下落的高度为h，则下落h高度减小的重力势能为Ep=mgh
落地时其势能的80%转化为本身的内能，所以0.8Ep=Q，解得h=4.26×104 m。
措施是(
)
A. 少用煤做燃料
B. 燃料脱硫
C. 多使用太阳能等清洁能源
D. 鼓励大量购买私家车
答案:ABC
情景体验1.风能是一种很好的再生能源，而且对环境的污染较小，近年来我国在西北地
区建立了许多风力发电厂。右图为风力发电的情景，通过风轮机一个叶片旋转一周扫过面
积的最大风能为可利用风能。已知空气的密度为ρ，风轮机叶片的长度为r，若风速为v0，
2.能量的转化具有方向性：如机械能可以自发地完全转化为内能，但内能
不能自发地且不能完全转化为机械能。
能量耗散
在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现
象叫能量的耗散。
能量耗散反映出自然界中的宏观过程具有方向性。
能量耗散表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的品质上降低了，从