【精选】沪科版物理高二上7C《能的转化的方向性 能源开发》 D 太阳能的利用 教案-物理知识点总结
沪科版物理高二上7B能的转化和能量守恒定律C_能的转化
第七章内能能量守恒定律B 能的转化和能量守恒定律C 能的转化的方向性能源开发向明中学严城[教学目标]1、知识与技能（1）理解能的转化和能量守恒定律及其意义。
能用实例说明机械能、内能、光能、核能、化学能、生物能等能量之间的转化。
（2）知道能量转化的方向性。
知道新能源(风能、水能、太阳能、潮汐能等)的开发和利用。
2、过程与方法（1）通过查阅科学家传记、实验探究等方式，感受任何研究都不能背离能的转化和能量守恒定律。
（2）通过问题讨论、专题研究等多种方式经历有关能量转化方向性、能源开发利用等内容的认知过程；认识比较、分类、归纳等方法。
3、情感、态度与价值观（1）通过对“永动机”不可实现的讨论，懂得在社会生活中，既要敢于创新、敢于发明，又要尊重科学，按规律办事。
（2）通过对新能源的学习，懂得在满足物质生活、精神生活的同时，要爱护我们生活的自然环境、爱护我们的地球。
[教学重点、难点]重点：（1）能的转化和能量守恒定律的内容。
（2）从能的转化的方向性认识开发节能技术和新能源对人类生存的意义。
难点：（1）能的转化和能量守恒定律建立过程中蕴含的思想方法。
（2）是认识自然过程的方向性。
[教学设计思路]在了解改变物体内能的两种方式基础上结合以往的知识总结出能量守恒定律，最后通过能量守恒定律阐述永动机是不可能的．各种形式的能量在转化和转移过程中保持总量不变，无任何附加条件，而某种或几种能的守恒是要有条件的（例如机械能守恒需要对于系统只有重力或弹力做功）．在讲能量守恒定律后，用以往所学知识进行一个简单的总结．使学生认识到能量守恒定律是一个普遍的规律．为激发学生学习兴趣，阐述能量守恒定律的重要意义，可以简单介绍一下19世纪自然科学的三大发现．由热现象的方向性，说明第二类永动机是不可能的，自然界中的能量是守恒的，但有些能量便于利用，而有些能量不便于利用，我们没办法将流失的内能重新收集起来加以利用，能量转化的方向性造成能源不可能“用之不完，取之不尽”．本节内容要求不高，可采取学生自学，教师对难点简单引导的教学方法．介绍一些常规能源和新能源，使学生对不同形式的能源有所了解．常规能源的应用给环境带来不少负面影响，新能源急需开发，但节约能源也是当务之急．能量虽然守恒，但有些能量便于应用，有些能量不便于应用，能源是有限的，而不是“取之不尽，用之不完”．学生以自学为主．教师可适当向学生提供一些新能源的详细资料．[教学资源]各种能量守恒的仪器、图片、视频等。
沪科版物理高二上7-C《能的转化的方向性 能源开发》 D 太阳能的利用 教案
第七章C 能的转化的方向性能源开发D 太阳能的利用（2课时）知识和技能1. 知道能的转化具有方向性；2. 知道开发利用新能源的必要性与可行性；3. 了解太阳能利用的原理与现状。
过程和方法1、通过问题讨论经历有关能量转化方向性的认知过程。
2、通过对常规能源与新能源的分类和比较，提高分析问题的能力。
情感、态度和价值观建立珍惜能源，努力开发新能源的思想，树立自觉学习科学技术的决心。
一、能的转化具有方向性1、大家谈------生活中的“不可逆过程”水往低处流、覆水难收、破镜不能重圆、人死不能复生、光阴似箭等。
热传递、摩擦生热、气体自由膨胀是物理学中典型的不可逆过程。
汽油机的效率为20 %~30%等说明机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能。
2、热力学第二定律：不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化。
自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用，由此可见，热力学系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异，这种差异决定了过程的方向，（详见[附]）3、能量的耗散与退化二、能源开发1、能源及分类（a）常规能源与新能源像煤、石油、天然气等矿产燃料以及水能资源，是目前人类广泛应用的能源，在技术上也比较成熟，我们称之为常规能源。
人类正在积极研制或很有利用前途的其他能源（核能、太阳能、潮汐、地热、生物能等）称之为新能源。
（b）可再生能源和不可再生能源可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。
主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
（c）一次能源和二次能源由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。
三、主要新能源介绍1.核能2.风能：荷兰风车，风力发电装置。
上教版高二上7-C《能的转化的方向性 能源开发》
不可能把热量从低温物体传到高 温物体而不引起其他变化；
克劳修斯
不可能从单一热源吸取热量，使之完 全变为有用的功而不产生其他变化。
开尔文
既然能量守恒，为什么还会有能源危机？
耗散：燃料燃烧时一旦把自己的热量释放出 去，它就不会自动聚集起来供人类重新利用。
退化：在自然界发生的种种变化中，能量的总值 虽然保持不变（守恒），但是能量可被利用的价 值却越来越小，或者说能量的品质在逐步降级。
C 能的转化的方向性 &能源开发
Q1:将一块烧红的铁块投入冷水中，会出现什么现象呢？
热传导的过程是有方向性的，这个过程可以向一个方 向自发地进行，但是向相反方向却不能自发地进行。
Q2:电冰箱工作过程（热量从冰箱内的低温区传递到外界 温度较高的空气中）的实际情况与上述说法是否矛盾？
要实现相反方向的过程，必须借助外界的帮助，因而 产生其他影响或引起其它变化。
规
油砂、生物燃料 柴油、甲醇、酒精、
能
丙烷、火药
源 非燃料
水能
电能、热水、蒸汽
能源
蓝色字表示可再生能源
3、世界能源的资源状况及消耗种类比例
能源
已探明储量
可开采 年限
石油
1.36×1012t
30~40 年
天然气 1.38×1015m3
50~60 年
煤
2×1013t
约300 年
人类面临严重的能源危机！
1、能源：能够提供可利用能量的物质资源 2、能源分类
一次能源
常规能源
可再生能源
二次能源 新能源
不可再生能源
石油、天然气、潮汐能、核能、电能、太阳能、煤炭、
2、能源分类
类别
一次能源
沪科版物理高二上7D《学习包——太阳能的利用》教案3
沪科版物理高二上7D《学习包——太阳能的利用》教案3D 太阳能的利用向明中学严城[教学目标]1、知识与技能明白太阳能能够转化为内能、电能等其他形式的能，初步学会制作太阳能集热装置等差不多实验技能。
2、过程与方法经历发觉问题、提出方案、进行实验探究的自主学习过程，能运用搜集资料、分析数据、得出结论、进行讨论等科学方法。
3、情感、态度与价值观在探究过程中养成踏实认真、实事求是的科学态度，增强相互交流探讨、合作完成任务的自觉性，提高环保意识和节能意识。
[教学重点、难点]重点：培养学生资料查阅和动手实践等方面的能力。
难点：如何组织和指导学生围绕“太阳能的利用”这一主题开展多种形式的自主探究学习。
[教学设计思路]1、第一时期教师与学生的要紧任务：教师：①介绍有关太阳能利用的事例，组织学生开展组装太阳能小车等实践活动。
②提出一些启发性的有关太阳能利用的问题，例如：目前在太阳能利用方面存在的要紧困难是什么等。
③指导学生摸索和讨论提高太阳能转化为内能的效率的方法，并形成初步方案。
学生：①观看摸索，参与组装太阳能小车等活动。
②对如何提高太阳能转化为内能的效率，做出各种猜想、假设。
利用。
③设计探究方案。
从多个设计方案中选择较好的，在课外开展实验．并完成“探究太阳能利用效率活动任务单”记录。
④为第二时期的探究研究任务做预备。
2、第二时期教师和学生的要紧任务：教师：①点评学生在第一时期完成的各项任务。
②指导学生完成“探究太阳能转化为内能的效率”的探究实验。
能够用DIS温度传感器来测试，也能够用一般温度计来测试。
③布置下一时期任务，例如撰写课题报告、做好展现预备、完成练习等。
学生：①进行实验探究，得出结论。
②做简单的训练题。
③课外完成作业；查资料，为下一时期任务做预备等。
3、第三时期教师和学生的要紧任务：教师：①组织学生展现成果。
②关心学生进行学习小结。
学生：①参与成果展现。
②交流学习心得，谈谈进一步开展太阳能利用课题研究的打算等。
沪科版物理高二上7-D《学习包——太阳能的利用》 教案1
沪科版物理高二上7-D《学习包——太阳能的利用》教案1学习包——太阳能的利用一、教学任务分析学习包－《太阳能的利用》是能量守恒定律一章在实际中的一个应用。
太阳能不仅具有巨大的经济、社会效益，还能缓解能源紧缺，美化生活环境，实现社会、经济、资源和环境的协调发展。
因此，在中学物理课程中引入此内容的学习，既富有时代性，又具有非常重要的现实意义。
本节内容重点放在科学探究过程的实践、科学方法的运用和相关知识的灵活应用上，对改变学生学习方式来说具有重要的意义。
学习本节内容所需准备的知识和技能主要有：（1）能的转化与守恒；（2）能源的开发与利用；（3）DIS温度传感器的使用。
将“太阳能的利用”内容分成若干个子课题，学生分组，并认领探究的课题。
通过子课题1，简要介绍太阳能的相关知识，引出太阳能资源的含义、优缺点、利用途径；通过子课题2，重点探究太阳能的热利用；通过子课题3，重点探究太阳能发电。
通过实例分析，联系太阳能的来源进行相关的计算、引入“物理模型”、“等效替代”等物理学中常用的思想方法。
本节内容采用学习包的形式编写，目的在于改变传统的教与学的方式，在教师指导下，学生通过自主活动，做到“资料自己找，实验自己做，问题自己答，小结自己写，效果自己评”，在探究活动中体验合作探究的学习过程、认识研究性学习的特点，感悟科学方法的应用和科学态度对探究的成功的重要作用，为今后的持续发展奠定基础。
二、教学目标1、知识与技能（1）知道太阳能资源的含义、优缺点、利用途径、基本技术以及人们利用与开发太阳能的历史和现状。
（2）理解太阳辐射和太阳常数。
（3）学会用DIS温度传感器，探究影响太阳能转化为热能效率的因素、地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能。
（4）学会使用一些基本的太阳能系列产品，并在此基础上进行小制作、小改造或小发明。
（5）初步学会完成对各种实验表格的设计与填写，并能完成课题报告的撰写。
2、过程与方法（1）在研究“太阳能利用”课题的过程中，通过小组成员间分工合作，获取、搜集、处理、表达信息的过程，感受科学探究的一般过程和方法。
沪科版物理高二上7C《能的转化的方向性 能源开发》教案2
资源信息表第七章 C 能的转化的方向性能源开发执教：杨浦区教师进修学院李沐东一、教学任务分析本节内容主要包括自然过程的方向性、能源及能源种类、能源危机及环境问题等，是对之前能的种类、能量的转化和守恒等学习内容的深化、总结和应用。
本节内容的学习对学生认同科学规律、建立社会责任感有重要的意义。
学习本节内容需要有能的概念、能的分类、能的转化、能量守恒定律、热传递、分子热运动以及相应的化学方面的知识基础。
本节教学可以分为“能的转化方向性”，“能源及能源的利用”两大主要环节，宜采用问题引导、学生讨论思考的方式展开教学，如“既然能量守恒，为什么还会产生能源危机”、“如何更好的利用能源”等。
教学可以通过创设情境开始，提出问题，接着进行“自然过程的方向性”、“能的耗散与退化”的学习，从而解决部分问题，然后转入“能源及能源的利用”环节的学习，通过对能源的种类、能源的使用状况、常规能源使用造成的环境问题的了解，最终解决提出的问题。
在教学的过程中应注重设置一些活动，展示一些资料或学生收集一些资料来加强学生的直观感受，使学生认识能源的利用过程实质上是能的转化和传递过程而非创造能量，意识到节能、开发新能源和环境保护的迫切性。
二、教学目标1．知识与技能（1）知道能源及其种类。
知道一些新型能源。
（2）知道自然过程的方向性。
知道能量的耗散和退化。
2．过程与方法（1）通过解决“自然过程方向”的探讨，感受归纳的一般方法。
（2）通过全班同学搜集、分析资料，交流讨论等活动，经历探究的一般过程。
3．情感、态度与价值观（1）通过了解能源的现状，懂得节能的意义，增强自觉节能的意识。
（2）通过自然过程方向性的学习，从能量转化的角度感悟尊重事实、遵循科学规律的重要性。
三、教学重点和难点重点：增强开发新能源、节约能源和保护环境的意识。
难点：了解认同自然过程的方向性四、教学器材和课件“太阳塔”演示录像；“气体扩散的方向性”课件；“环境问题”相关图片。
高中沪科版高二(上)第七章C.能的转化的方向性能源开发太阳能的利用课后练习[答案解析]
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沪科版高二（上）第七章C.能的转化的方向性能源开发太阳能的利用课后练习学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．下列说法中正确的是（）.A．热量能自发地由高温物体传到低温物体B．热量能自发地由低温物体传到高温物体C．热量一定不可能由低温物体传到高温物体D．空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性2．人类使用的普通能源，如煤、石油、天然气，其根本来源是（）.A．太阳能B．地球本身的能C．内能D．机械能3．下列关于能量转化或转移过程的说法中正确的是（）.A．所有能量守恒的过程都能自发地发生B．摩擦生热的过程是不可逆过程C．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生D．能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机4．根据热力学第二定律，下列说法中错误．．的是（）A．电流的电能不可能全部变成内能B．在火力发电中，燃气的内能不可能全部变为电能C．在热机中，燃气的内能不可能全部变为机械能D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体5．关于自然过程中的方向性，下列说法正确的是（）.A．摩擦生热的过程是可逆的B．机械能向内能的转化过程是可逆的C．凡是符合能量守恒的过程一般都是可逆的D．实际的宏观过程都具有“单向性”或“不可逆性”6．我国新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的石油资源，石油属于（）.A．可再生能源B．二次能源C．常规能源D．来自地球内部的能量7．对太阳能的直接转化，下列说法中错误的是（）.A．用太阳灶将太阳能转化为内能B．用硅光电池将太阳能转化为电能C ．光合作用将太阳能转化为化学能D ．上述情况转化都不能直接发生8．光合作用的实质是（ ）.A ．吸收2CO ，放出2O 净化空气B ．吸收光能，放出内能C ．把2CO 转化为有机物，把光能转化为化学能储存在有机物中D ．把2H O 分解为氧，把2CO 合成为葡萄糖9．下列说法中正确的是（ ）.A ．机械功可以通过摩擦全部转化为热，热也有可能全部转化为机械功B ．用气筒打气时看到气体体积可以任意扩大和缩小，所以气体自由膨胀的过程是可逆过程C ．空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性D ．自然界一切自发的能量转化过程具有单向特性，虽然总能量守恒，但能量品质在退化10．由热学知识可知下列说法中正确的是（ ）.A ．布朗运动是液体分子的运动，它说明液体分子永不停息地做无规则运动B ．随着科技的发展，永动机是有可能被制造出来的C ．气体密封在坚固的容器中且温度升高，则分子对器壁单位面积的平均作用力增大D ．热量能够从高温物体传到低温物体，但不可能从低温物体传到高温物体11．太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.太阳能通过四个渠道被人类利用（转化和储存），这四个渠道是：①被植物、微生物吸收；②使大气和水升腾循环；③被海洋吸收；④被直接利用.你认为水力发电属于利用太阳能的哪个渠道？（ ）.A ．被直接利用B ．被植物、微生物吸收C ．被海洋吸收D ．使大气、水升腾循环12．太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，并且以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量.据估计，每三天太阳向地球辐射的能量，就相当于地球所有矿物燃料能量的总和.太阳能通过四个渠道被人类利用（转化和储存），这四个渠道是：①被植物、微生物吸收；②使大气和水升腾循环；③被海洋吸收；④被直接利用.你认为以下能源中不是由太阳能转化的是（ ）.A ．煤B ．石油C ．天然气D ．核能13．如图所示为单库双向潮汐电站的示意图，在海湾建一双拦水坝，使海湾与大海隔开构成水库，其中a 、b 、c 、d 为水闸.利用潮汐造成的坝内外水位差，引导高水位的海水通过水轮发电机，使发电机发电.涨、落潮时要得到如图所示的海水流向，则应该（）.A ．涨潮时a 、c 打开，b 、d 关闭；退潮时a 、c 关闭，b 、d 打开B ．涨潮时a 、d 打开，b 、c 关闭；退潮时a 、d 关闭，b 、c 打开C ．涨潮时b 、d 打开，a 、c 关闭；退潮时b 、d 关闭，a 、c 打开D ．涨潮时b 、c 打开，a 、d 关闭；退潮时b 、c 关闭，a 、d 打开二、填空题14．风能是由于太阳辐射能造成地球各部分受热不均匀，而引起空气流动所产生的能量.例如，某地强风的风速为20m /s v =，设该地的空气密度31.3kg /m ρ=，若把通过截面积为220m S =的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量求出该风力发电装置的发电功率P 的表达式为_______，其大小约为______W.15．说明下列能源利用方式中的能量转化过程：（1）水力发电：_____________________________.（2）电动水泵抽水：_____________________________.（3）柴油机车牵引列车前进：_____________________________.（4）火箭发射人造卫星：_____________________________.16．针对日益恶化的人类生存环境和能源危机，行之有效的能源利用方法是________和________.17．随着上海经济的发展，上海的电力日趋紧张，为了缓解上海的电力紧张问题，已完成的三峡水力发电站一期工程和秦山核电站三期工程并网发电，为上海经济的发展提供了能源保障.三峡水力发电站利用的是________，秦山核电站利用的是________.两电站中，________利用的是燃料能源.18．提高火车运行速度是人们孜孜以求的.1966年，有人提议利用列车上的强磁体和安装在铁轨上的超导线圈中的感应电流之间的磁力把列车悬浮起来运行.设想列车在抽成真空的地下隧道中行驶，由于阻力极小，车速可高达1000m/s.列车只需在加速过程中做功，而减速过程中可以利用特定装置回收列车释放的动能，用于产生真空、实现磁悬浮.设列车的质量为5t ，则列车每次运行可回收的最大能量为_______J.19．如图所示是我国研制的某型号风力发电机的功率-风速曲线.从图中可以知道：（1）当风速达到______后，功率不再随风速的增大而增大。
第七章 C 能的转化的方向性能源开发—沪科版(上海)高二物理第一学期(试用版)讲义
第七章内能能量守恒定律C 能的转化的方向性能源开发一、学习要求知道自然过程具有方向性，知道能量的耗散与退化；知道能源的种类，认识分类的方法。
通过对能源开发等问题的学习和讨论，懂得新能源开发和节能对人类生存和发展的深远意义。
二、要点辨析1．能的转化的方向性科学家通过大量事实表明，自然界中的变化过程具有方向性，它们只能自发地朝某个方向发生。
能的转化过程同样具有方向性。
例如，在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体向低温物体传递。
又如，在做功产生热的过程中，物体能通过克服摩擦力做功将机械能转变为内能，而不可能自发地将内能转变为机械能。
热传递、摩擦生热和气体自由膨胀是物理学中三类典型的单向性过程。
正是由于能的转化具有方向性，人类面临着日益严重的能源危机。
2．能源的分类（1）按能的来源以及可否重复利用分为：一次能源：直接来自于自然界的能源，如太阳能，石油等。
二次能源：从一次能源转化而来的能源，如电能、热能等。
（2）按能源开发先后和技术成熟程度来分：常规能源：技术上比较成熟、使用较普遍的能源。
新能源：近几十年开始利用或正在研究开发的能源。
（3）按能源转化利用的方式分：燃料能源。
非燃料能源。
注意上述能源分类是依据不同的标准来分的，可交叉。
3．一些常见能源的分类常见能源4．太阳能与其他能的关系地球上的大部分能源，如煤炭、石油、天然气和植物等的化学能，以及风能、海洋能（除潮汐能，它是由月球、太阳引力所引起的）、水能等，归根到底均来自于太阳能，是地球上的物体把太阳能转化为其他能后贮藏起来的。
而我们现在所讲的新能源的太阳能，是指直接利用辐射到地球上的太阳能。
三、例题分析【例】某同学设想了一种循环利用能量的方案：如图所示，将汽油燃烧推动内燃机工作，再由它带动发电机发电，电能通过各种用电器转化为内能，将内能收集起来输入内燃机，这样可以用少量汽油就能维持能量的循环使用，你认为这个方案可行吗？【解答】这种设计是不可行的，事实上燃料释放的能量，用电器发热后获得的内能不会再次自动聚集起来供人们重新利用。
《C. 能的转化的方向性 能源开发》(同步训练)高中物理高二第一学期_沪科版
《C. 能的转化的方向性能源开发》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、下列关于能的转化与守恒定律的说法中，正确的是（）A、能量可以无条件地从一种形式转化为另一种形式，没有方向性。
B、虽然一个系统内部的能量会发生转化，但系统与外界之间不能发生能量的转化。
C、能量的转化是一个遵循一定方向的过程，即系统内不可逆地从高能状态向低能状态转化。
D、能的转化与守恒定律只适用于宏观物理过程，不适用于微观物理过程。
2、核能作为一种重要的能源，其开发利用应遵循的原则之一是（）A、直接从地下开采铀矿，无需任何技术处理。
B、所有核能反应堆产生的能量都可以直接用于发电。
C、核废料可以任意处置，不会对环境造成污染。
D、开发核能时，必须通过核反应堆等设施实现可控的核裂变反应。
3、在下列哪种情况下，能量的转化方向符合能量守恒定律和热力学第二定律？A. 冰块在室温下融化B. 随意选择系统内的热量流动C. 燃料在完全燃烧生成二氧化碳和水D. 任何自然界的能量转化过程4、一个炽热的铁球从一定高度落向地面，在下落过程中能量转化的过程中，下列哪种能量的转化比例最大？A. 动能转化为热能B. 动能转化为势能C. 势能转化为动能D. 势能转化为热能5、下列哪种能源的开发利用体现了能量转化的方向性？A. 水力发电B. 风力发电C. 太阳能发电D. 核能发电6、关于能量转化过程中的方向性，以下说法正确的是：A. 能量转化过程中，能量总量始终保持不变B. 能量转化过程中，能量只能从低能级向高能级转化C. 能量转化过程中，能量只能从高能级向低能级转化D. 能量转化过程中，能量的方向性受到能量守恒定律的约束7、下列关于能量转化方向性的说法中，正确的是（）A、太阳能可以直接转化为电能，但电能无法转化为太阳能B、机械能可以完全转化为内能，但内能无法完全转化为机械能而不引起其他变化C、在任何自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，热量可以自发地从高温物体传向低温物体，但不能自发地从低温物体传向高温物体D、化学能在一定的条件下可以转化为热能，但热能无法转化为化学能二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、能源的转化为形式多样，以下哪些转换过程具有方向性？（）A、化学能转化为电能B、电能转化为热能C、电能转化为光能D、热能转化为机械能2、以下关于能源开发的说法正确的是（）。
物理必修ⅱ沪科版势能与能量转化课件(与“能量”有关文档共16张)
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第11页，共16页。
③说明： a.该定律是贯穿整个物理学的基本规律之一 b.要分清系统中有多少种形式的能，发生了哪些转 化和转移。 c.系统克服滑动摩擦力所做的总功等于系统机械能 的减少量，滑动摩擦力与相对距离的乘积在数值上 等于系统产生的内能，即Q＝FL相对位移
e W合力＝ △E动能 f W重力＝ －△E重力势能 W弹簧弹力＝ －△E弹性势能
当WG外＞0时，△去E＞．0，机械能增加
当WG外＜0时，△E＜0，机械能减少
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六. 能量耗散
1能量耗散：能量释放出去，它就不会自 动聚集起来供人类重新利用。
2能量耗散意义：从能量转化的角度反映 自然界中的宏观过程具有方向性。
3方向性：内能不能全部转化为机械能。
4方向性：热量不能自发从低温物体传递给高温 物体。
13
下落过程中重力对物体做功，重力做功在数值上等 于物体重力势能的变化量。取地面为参考平面，有：
WG m gh1 m gh2
由以上两式可以得到：
Wf
1 2
m v22
1 2
m v12
m gh2mgh1Fra bibliotek1 2
m
v22
m
gh2
1 2
m
v12
m
gh1
E2 E1 E 14 第14页，共16页。
（4）电流通过灯泡，灯泡发光（ 电能转化为光能）
（5）植物进行光合作用（ 光能转化为化学能 ）
10
第10页，共16页。
五.能量守恒定律
①内容：
能量既不可会消灭，也不会创生，它只会从 一种形式转化为其他形式，或者从一个物体 转移到另一个物体，而在转化和转移过程中， 能量的总量保持不变．
第七章 D 学习包— 太阳能的利用—沪科版(上海)高二物理第一学期(试用版)讲义
第七章内能能量守恒定律D 学习包——太阳能的利用一、学习要求知道太阳能；知道太阳能的特点；知道利用太阳能的常用途径。
初步学会利用身边的简易器材制作一个研究太阳能性质的装置，并通过查资料、设计方案、做实验、开展相应的研究性学习等，从中感悟新能源开发利用的社会价值。
二、要点辨析1．太阳能利用的各种途径有什么优势和不足？太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转化成其他形式的能量才能储存和利用。
其利用途径主要有：（1）太阳能转化为电能：其优势是存储和传输方便，使用安全，应用广泛，前景极其广阔；不足是目前的转化成本偏高。
（2）太阳能转化为热能：其优势是存储方便，转化效率高，成本低，操作简单；不足是受地理位置和天气的影响明显，利用时受气候制约。
（3）太阳能转化为生物能或化学能：这种转化形式广泛存在于自然界中，为人类提供了丰富的能源储备，必须再经转化才能被人类利用。
2．家庭太阳能热水器的工作原理是什么？家庭太阳能热水器的工作原理与太阳能集热箱工作原理相同，它主要从热传递的三种方式入手，使集热器尽可能多地吸收外界太阳辐射的能量，尽可能少地减少热量的耗散，从而不断地收集热能，目前家庭太阳能热水器的使用大多为非聚光式太阳能设备，由一系列真空集热管组合而成。
三、例题分析【例1】家用真空管太阳能热水器中的水是如何实现循环加热的？【解答】主要利用了液体的对流实现循环加热。
对流原理示意图如图所示。
真窄管中的水受到太阳射线的辐射变热，密度变小沿箭头方向进入贮热水箱，贮热水箱下部的较冷的水源源不断的流入真空管，形成循环，使贮热水箱中的水温不断升高。
【例2】在我国不同地区（如北方和南方）使用太阳能热水器，其安装有何不同？【解答】由于我国北方和南方纬度不同，太阳的辐射特点不同，太阳高度也不相同，安装时应保证太阳能利用效率最大，即要调整集热板与水平地面的夹角，保证最大限度地接受太阳辐射。
四、学生实验【实验九】探究太阳能转化为内能的效率本实验是“学习包——太阳能的利用”中的一个研究项目，通过实验研究太阳能转化为内能的效率问题。
沪科版物理高二上7-B《能的转化和能量守恒定律》C_能的转化的方向性__能源开发 教学设计 课堂练习 反思
第七章内能能量守恒定律B 能的转化和能量守恒定律C 能的转化的方向性能源开发向明中学严城[教学目标]1、知识与技能（1）理解能的转化和能量守恒定律及其意义。
能用实例说明机械能、内能、光能、核能、化学能、生物能等能量之间的转化。
（2）知道能量转化的方向性。
知道新能源(风能、水能、太阳能、潮汐能等)的开发和利用。
2、过程与方法（1）通过查阅科学家传记、实验探究等方式，感受任何研究都不能背离能的转化和能量守恒定律。
（2）通过问题讨论、专题研究等多种方式经历有关能量转化方向性、能源开发利用等内容的认知过程；认识比较、分类、归纳等方法。
3、情感、态度与价值观（1）通过对“永动机”不可实现的讨论，懂得在社会生活中，既要敢于创新、敢于发明，又要尊重科学，按规律办事。
（2）通过对新能源的学习，懂得在满足物质生活、精神生活的同时，要爱护我们生活的自然环境、爱护我们的地球。
[教学重点、难点]重点：（1）能的转化和能量守恒定律的内容。
（2）从能的转化的方向性认识开发节能技术和新能源对人类生存的意义。
难点：（1）能的转化和能量守恒定律建立过程中蕴含的思想方法。
（2）是认识自然过程的方向性。
[教学设计思路]在了解改变物体内能的两种方式基础上结合以往的知识总结出能量守恒定律，最后通过能量守恒定律阐述永动机是不可能的．各种形式的能量在转化和转移过程中保持总量不变，无任何附加条件，而某种或几种能的守恒是要有条件的（例如机械能守恒需要对于系统只有重力或弹力做功）．在讲能量守恒定律后，用以往所学知识进行一个简单的总结．使学生认识到能量守恒定律是一个普遍的规律．为激发学生学习兴趣，阐述能量守恒定律的重要意义，可以简单介绍一下19世纪自然科学的三大发现．由热现象的方向性，说明第二类永动机是不可能的，自然界中的能量是守恒的，但有些能量便于利用，而有些能量不便于利用，我们没办法将流失的内能重新收集起来加以利用，能量转化的方向性造成能源不可能“用之不完，取之不尽”．本节内容要求不高，可采取学生自学，教师对难点简单引导的教学方法．介绍一些常规能源和新能源，使学生对不同形式的能源有所了解．常规能源的应用给环境带来不少负面影响，新能源急需开发，但节约能源也是当务之急．能量虽然守恒，但有些能量便于应用，有些能量不便于应用，能源是有限的，而不是“取之不尽，用之不完”．学生以自学为主．教师可适当向学生提供一些新能源的详细资料．[教学资源]各种能量守恒的仪器、图片、视频等。
沪科版物理高二上7-C《能的转化的方向性 能源开发》学案
沪科版物理高二上7-C《能的转化的方向性能源开发》学案知识点思维导图知识点目标训练A卷1．能够提供可利用能量的物质资源叫。
2．常规能源是指_______;新能源有_______.3．请你按照表中的能源分类法，填写能源名称。
4．随着经济的发展，的电力日趋紧张，为了缓解的电力紧张问题，刚刚完成的三峡水利发电站一期工程和秦山核电站三期工程随即并网发电，为经济的发展提供了能源保障。
三峡水利发电站利用的是能，秦山核电站利用的是能。
5．水力发电站的电能最终来自于（）A、太阳能B、水的动能C、水的势能D、水的内能6．20世纪70年代以后，世界能源消费构成中比重增加最快的能源是( )A、电能B、石油、天然气C、水能D、核能。
7．下列各项中，属于常规能源的是 ( )A、水能B、太阳能C、地热能D、风能8．“西气东输”工程最有利于解决我国下列哪一问题？ ( )A、电水资源紧张B、能源浪费严重；C、木材短缺；D、自然资源分布与生产力分布不协调。
9．以下说法正确的是A、热量不仅可以从高温物体传到低温物体，也可自发地从低温物体传到高温物体B、空调等设备就是利用了热传导的方向性C、无论采用什么方法，都不可能把热量从低温物体传递给高温物体D、热量能自发地传递的条件是必须存在“温差”10．（多选）热现象过程中不可避免地出现能量耗散现象．所谓能量耗散是指在能量转化过程中无法把流散的能量重新收集、重新加以利用．下列关于能量耗散的说法中正确的是( )A、能量耗散说明能量不守恒B、能量耗散现象告诉我们内能不可能全部转化为其他形式的能C、能量耗散过程中能量仍守恒，只是能量的转化有方向性D、待科技发达到一定程度可消除能量耗散现象，就可以制造成这样的机器11.烈日下，小明与几个同学到海滩游玩、烧烤，待到点火时，却发现忘记带火柴了，他们几个人的包中只有绳子、玻璃、放大镜、镊子、纸等物品，请你替他们想一想，可以用什么办法取火？并简述这样做的理由。
7.C能的转化的方向性
7.C能的转化的方向性能源开发【学习目标】1、知道自然过程具有方向性2、知道能量的耗散与退化3、知道能源的种类，认识分类的方法。
【学习内容】核心问题：凡是能量守恒的过程就一定会发生吗？思考1：下面三种自然现象的过程，可以自发的逆转吗？①热传递：将一块烧红的铁块投入冷水中，铁块的温度降低，水的温度升高，最终两者温度相同。
②摩擦生热：一个在水平地面上运动的物体，由于克服摩擦力做功，最后总要停下来。
③气体自由膨胀：一、自然过程的方向性1.大量事实表明，自然界中一切实际变化过程都具有____________，朝某个方向的变化是可以______发生的，相反方向的变化却是受到________的，这时如果要使变化了的事物重新恢复到原来的状态，一定会对外界产生无法消除的影响，这就是自然过程的____________。
2.物理学中三类典型的单向性过程：热传递、____________、________ ____。
思考：电工冰箱工作过程（热量从冰箱内的低温区传递到外界温度较高的空气中）的实际情况与上述说法是否矛盾？核心问题：既然能量守恒，为何会有能源危机？二、能量的耗散和退化定义：在自然界发生的种种变化中，能量的总值虽然__________，但是能量的可被利用价值却越来越小，或者说能量的品质在逐步________，这就是能量的耗散和退化。
练习:1、内能是一种____________的能量。
（选“低品质”或“高品质”）2、下列说法正确的是（）（A）热量能够从高温物体传到低温物体,也能自发的从低温物体传递到高温物体（B）机械能可以全部转化为内能而不引起其他变化（C）内能通过做功转化为机械能,不会对外界产生影响（D）凡是不违背能量守恒定律的过程都能自发进行三、能源的定义和分类1、定义：能够提供可利用__________的物质资源叫做能源。
2、分类：按现阶段使用的成熟程度：常规能源和__________能源；根据能源的产生方式分类：一次能源和__________能源；一次能源又分为可再生能源和__________能源；根据能源性质分：燃料能源和__________能源。
上海物理 能的转化的方向性 能源开发
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近几十年才开始利用或正在研究开发 的能源叫做新能源，如太阳能、核能、地 热能。
能源的相关知识
3．一次能源 直接来自自然界的能源叫做一次能源，
如煤炭、石油等。 4．二次能源
从一次能源直接或间接转化而来的能 源叫做二次能源，如电能等。
能源的相关知识
5．可再生能源 可再生能源是清洁能源，是指在自然界中 可以不断再生、永续利用、取之不尽、用 之不竭的资源，它对环境无害或危害极小， 而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。 主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、 地热能和海洋能等。
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自然过程的方向性与我们的生活
我们的日常生活中，常常需要产生与 自然过程相反的过程，怎样才能产生与自 然过程相反的过程呢？ 结论：需要能量。 相应的，我们把能够提供可利用能量的物 质资源叫做能源。
2．能源
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第七章
C 能的转化的方向性能源开发
D 太阳能的利用
（2课时）
知识和技能
1. 知道能的转化具有方向性；
2. 知道开发利用新能源的必要性与可行性；
3. 了解太阳能利用的原理与现状。
过程和方法
1、通过问题讨论经历有关能量转化方向性的认知过程。
2、通过对常规能源与新能源的分类和比较，提高分析问题的能力。
情感、态度和价值观
建立珍惜能源，努力开发新能源的思想，树立自觉学习科学技术的决心。
一、能的转化具有方向性
1、大家谈------生活中的“不可逆过程”
水往低处流、覆水难收、破镜不能重圆、人死不能复生、光阴似箭等。
热传递、摩擦生热、气体自由膨胀是物理学中典型的不可逆过程。
汽油机的效率为20 %~30%等说明机械能和内能的转化过程具有方向性：机械能可以全部转化为内能，但内能却不能全部转化成机械能。
2、热力学第二定律：不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化。
自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用，由此可见，热力学系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异，这种差异决定了过程的方向，（详见[附]）
3、能量的耗散与退化
二、能源开发
1、能源及分类
（a）常规能源与新能源
像煤、石油、天然气等矿产燃料以及水能资源，是目前人类广泛应用的能源，在技术上也比较成熟，我们称之为常规能源。
人类正在积极研制或很有利用前途的其他能源（核能、太阳能、潮汐、地热、生物能等）称之为新能源。
（b）可再生能源和不可再生能源
可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。
主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
（c）一次能源和二次能源
由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，称为二次能源，例如：电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。
三、主要新能源介绍
1.核能
2.风能：荷兰风车，风力发电装置。
陆地上能够利用风能的地方，主要是在常年风力较强的沿海和内陆高原。
我国一些高原牧区和海岛已利用风力发电，满足照明、看电视等用电需要。
3.生物能：沼气池。
沼气池原理是利用植物体或粪便，经密封发酵后产生出可燃气体。
在农村特别适用。
4.可燃冰
四、太阳能的利用
知道太阳能的来源；目前人类在哪些方面利用太阳能，影响人们更广泛利用太阳能的客观困难有哪些？太阳能的利用效率与哪些因素有关？你有什么想法去解决、去提高？除了已知的利用太阳能的事例外，你认为还可以用在哪些方面？提出一些具体的应用设想，
1、太阳能简介
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。
地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m2。
地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。
太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。
尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为
3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源。
它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、
气候
等）
的影
响不
能维
持常
量。
这两
大缺
点大
大限
制了
太阳
能的
有效
利
用。
太阳
能的
利用
方式
主要
有：
光伏（太阳能电池）发电系统，将太阳能直接转换为电能；太阳能聚热系统，利用太阳的热能产生电能；被动式太阳房；太阳能热水系统；太阳能取暖和制冷。
(1)概述
①热不可能自发地、不付代价地从低温传到高温。
(不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其他变化,这是按照热传导的方向来表述的)
②不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响
(2)说明
①热力学第二定律是热力学的基本定律之一。
它是关于在有限空间和时间内，一切和热运动有
关的物理、化学过程具有不可逆性的经验总结。
上述(1)中①的讲法是克劳修斯在1850年提出的。
②的讲法是开尔文于1851年提出的。
这些表述都是等效的。
在①的讲法中，指出了在自然条件下热量只能从高温物体向低温物体转移，而不能由低温物体自动向高温物体转移，也就是说在自然条件下，这个转变过程是不可逆的。
要使热传递方向倒转过来，只有靠消耗功来实现。
在②的讲法中指出，自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。
热机能连续不断地将热变为机械功，一定伴随有热量的损失。
第二定律和第一定律不同，第一定律否定了创造能量和消灭能量的可能性，第二定律阐明了过程进行的方向性，否定了以特殊方式利用能量的可能性。
②人们曾设想制造一种能从单一热源取热，使之完全变为有用功而不产生其他影响的机器，这种空想出来的热机叫第二类永动机。
它并不违反热力学第一定律，但却违反热力学第二定律。
有人曾计算过，地球表面有10亿立方千米的海水，以海水作单一热源，若把海水的温度哪怕只降低O.25度，放出热量，将能变成一千万亿度的电能足够全世界使用一千年。
但只用海洋作为单一热源的热机是违反上述第二种讲法的，因此要想制造出热效率为百分之百的热机是绝对不可能的。
③从分子运动论的观点看，做功是大量分子的有规则运动，而热运动则是大量分子的无规则运动。
显然无规则运动要变为有规则运动的几率极小，而有规则的运动变成无规则运动的几率大。
一个不受外界影响的孤立系统，其内部自发的过程总是由几率小的状态向几率大的状态进行，从此可见热是不可能自发地变为功的。
④热力学第二定律只能适用于由很大数目分子所构成的系统及有限范围内的宏观过程。
而不适用于少量的微观体系，也不能把它推广到无限的宇宙。
第二定律指出在自然界中任何的过程都不可能自动地复原，要使系统从终态回到初态必需借助外界的作用，由此可见，热力学系统所进行的不可逆过程的初态和终态之间有着重大的差异，这种差异决定了过程的方向，。