一、能量守恒定律
能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。
二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性
1．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。
2．能量耗散：在能量轉(zhuǎn)化過程中流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能很難再收集起來重新利用的現(xiàn)象。
3．節(jié)約能源的根本原因：在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，即從便于利用的能源變?yōu)椴槐阌诶玫哪茉础?br>4．自然界中的宏觀過程具有方向性。
三、能源的分類與應(yīng)用
1．能源的分類
(1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然氣這類無法在短時(shí)間內(nèi)再生的能源，也叫化石能源。
(2)可再生能源：像水能、風(fēng)能、潮汐能這類在自然界可以再生的能源。
2．我國(guó)可再生能源的開發(fā)
(1)太陽(yáng)能發(fā)電；(2)水力發(fā)電；(3)風(fēng)能發(fā)電；(4)核能發(fā)電。
四、能源與社會(huì)發(fā)展
1．人類利用能源的三個(gè)時(shí)期：柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。
2．利用不可再生能源帶來的危害
(1)改變大氣的成分，加劇氣候的變化，如溫室效應(yīng)。
(2)形成“酸雨”，腐蝕建筑物，酸化土壤。
(3)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，產(chǎn)生浮塵。
1．思考判斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)當(dāng)一個(gè)物體的能量減少時(shí)，一定有其他物體的能量的增多。(√)
(2)煤炭、石油和天然氣都屬于化石能源。(√)
(3)在能源利用過程中能量是守恒的，故不必節(jié)約能源。(×)
(4)冒起的煤煙和散開的炭灰可以收集起來重新合成一堆煤炭。(×)
2．下列供熱方式最有利于環(huán)境保護(hù)的是 ( )
A．用煤做燃料供熱
B．用石油做燃料供熱
C．用天然氣或煤氣做燃料供熱
D．用太陽(yáng)能灶供熱
D [煤、石油、天然氣等燃料的利用，使人類獲得大量的內(nèi)能，但由于這些燃料中含有雜質(zhì)以及燃燒得不充分，使得廢氣中含有的粉塵、一氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)污染了大氣。而太陽(yáng)能是一種無污染的能源，應(yīng)大力推廣，故答案應(yīng)選D。]
3．關(guān)于能量和能源，下列說法正確的是 ( )
A．化石能源是清潔能源，水能是可再生能源
B．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量可以被創(chuàng)造
C．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源
D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉(zhuǎn)化的過程中，雖然能的總量并不減少，但能量品質(zhì)降低了
D [化石能源燃燒時(shí)放出SO2、CO2等氣體，形成酸雨和溫室效應(yīng)，破壞生態(tài)環(huán)境，不是清潔能源，A項(xiàng)錯(cuò)誤；能量是守恒的，既不能被創(chuàng)造也不可能消失，但能量品質(zhì)會(huì)下降，故要節(jié)約能源，B、C均錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。]
1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化
(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有電磁能、化學(xué)能、原子能等。
(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
2．能量守恒的兩種表達(dá)
(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。
(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。
3．應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒解題的步驟
(1)首先分析研究對(duì)象的受力情況、做功情況、能量的轉(zhuǎn)化方向及初、末狀態(tài)能量的具體形式。
(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。
(3)依據(jù)ΔE減＝ΔE增列式求解。
【例1】 如圖所示，一個(gè)粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m。在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長(zhǎng)度為4h，先拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)。由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為 ( )
A．eq \f(1,16)mgh B．eq \f(1,8)mgh
C．eq \f(1,4)mgh D．eq \f(1,2)mgh
A [去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動(dòng)，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)eq \f(1,2)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢(shì)能，則Q＝eq \f(1,8)mg·eq \f(1,2)h＝eq \f(1,16)mgh，故A正確。]
利用能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移解題的兩點(diǎn)注意
(1)能量既可通過做功的方式實(shí)現(xiàn)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化，也可在同一物體的不同部分或不同物體間進(jìn)行轉(zhuǎn)移。
(2)能量在轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。利用能量守恒定律解題的關(guān)鍵是正確分析有多少種能量變化，分析時(shí)避免出現(xiàn)遺漏。
1．(多選)行駛中的汽車制動(dòng)后滑行一段距離，最后停下；流星在夜空中墜落并發(fā)出明亮的火焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產(chǎn)生電流。上述不同現(xiàn)象中所包含的相同的物理過程是( )
A．物體克服阻力做功
B．物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
C．物體的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
D．物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量
AD [這四個(gè)現(xiàn)象中物體運(yùn)動(dòng)過程中都受到阻力作用，汽車主要受摩擦阻力，流星、降落傘受空氣阻力，條形磁鐵下落受磁場(chǎng)阻力，因而物體都克服阻力做功，A正確。四個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過程中，汽車是動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能，流星、降落傘、條形磁鐵是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，總之機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能，D正確。 ]
1．如何正確理解能量耗散和品質(zhì)降低
(1)各種形式的能最終都轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，流散到周圍的環(huán)境中，分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大，它也不過只能使地球、大氣稍稍變暖一點(diǎn)，卻再也不能驅(qū)動(dòng)機(jī)器做功了。
(2)從可被利用的價(jià)值來看，內(nèi)能較之機(jī)械能、電能等，是一種低品質(zhì)的能量。由此可知，能量耗散雖然不會(huì)導(dǎo)致能量的總量減少，卻會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低，實(shí)際上是將能量從高度有用的形式降級(jí)為不大可用的形式。
(3)能量耗散導(dǎo)致可利用能源減少，所以要節(jié)約能源。
2．能源的分類
【例2】 (多選)下列關(guān)于能量耗散的說法正確的是( )
A．能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律
B．能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能再也不能被人類利用
C．各種形式的能量向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，是能夠自動(dòng)全額發(fā)生的
D．能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低
BCD [能量耗散是能量在轉(zhuǎn)化的過程中有一部分以內(nèi)能的形式被周圍環(huán)境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品質(zhì)降低，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；耗散的內(nèi)能無法再被利用，選項(xiàng)B正確；其他形式的能在一定的條件下可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但相反過程卻不能夠全額進(jìn)行，選項(xiàng)C正確。故選B、C、D。]
能量耗散不僅遵循能量守恒定律，而且從能量的角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性。
2．(多選)下列關(guān)于能源的說法正確的是( )
A．能源是取之不盡，用之不竭的
B．能源是有限的，特別是常規(guī)能源，如煤、石油、天然氣等
C．大量消耗常規(guī)能源會(huì)使環(huán)境惡化，故提倡開發(fā)利用新能源
D．核能的利用對(duì)環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大
BC [盡管能量守恒，但耗散的能量無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規(guī)能源，A錯(cuò)，B對(duì)；常規(guī)能源的利用比新能源核能的利用對(duì)環(huán)境影響大，C對(duì)，D錯(cuò)。]
1．下列說法正確的是 ( )
A．能就是功，功就是能
B．外力對(duì)物體做功越多，這個(gè)物體的能量就越大
C．外力對(duì)物體不做功，這個(gè)物體就沒有能量
D．能量轉(zhuǎn)化的多少可以用做功的多少來量度
D [功和能是兩個(gè)不同的概念，外力對(duì)物體做功的多少只是說明了能量轉(zhuǎn)化的多少，而不能說明物體能量的多少，外力對(duì)物體不做功不能說明物體沒有能量，A、B、C錯(cuò)誤；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，D正確。]
2．(多選)下列關(guān)于能源的說法正確的是( )
A．石油、天然氣都屬于新能源
B．能量耗散不遵循能量守恒定律
C．能量耗散會(huì)導(dǎo)致能量品質(zhì)的降低
D．為了可持續(xù)發(fā)展，必須節(jié)約能源
CD [石油、天然氣屬于常規(guī)能源，A項(xiàng)錯(cuò)誤；能量耗散同樣遵循能量守恒定律，但能量耗散導(dǎo)致能量品質(zhì)降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；因可用能源正在減少，故為了可持續(xù)發(fā)展，必須節(jié)約能源，D項(xiàng)正確．]
3．(多選)關(guān)于能量耗散，下列說法正確的是( )
A．能量耗散是指在一定條件下，能量在轉(zhuǎn)化過程中總量減少了
B．能量耗散表明能量守恒定律具有一定的局限性
C．能量耗散表明在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但是在可利用的品質(zhì)上降低了
D．能量耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性
CD [能量耗散是不可避免的，但是能量耗散也遵守能量守恒定律，故選C、D。]
4．水平地面上平放著一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的勻質(zhì)棒，把它的一端勻速抬高H(H?L)，假設(shè)用手直接作用于棒端抬高時(shí)手做功W1，用一根彈簧鉤住棒端抬至同樣高度時(shí)手做功W2，則 ( )
A．W1＝W2
B．W1＞W(wǎng)2
C．W1＜W2
D．不確定W1與W2之間的關(guān)系
C [手直接作用于棒的一端時(shí)手做功W1＝ΔEpG，用彈簧鉤住升高相同高度時(shí)手做功W2＝ΔEpG＋ΔEp彈，顯然W1＜W2，C正確。]
能量守恒定律的理解和應(yīng)用
能源和可持續(xù)發(fā)展
能源分類方法
能源分類名稱
特點(diǎn)
舉例
按形式或轉(zhuǎn)換特點(diǎn)分
一次能源
自然形成，未經(jīng)加工
太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能、潮汐?br>二次能源
由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而成
焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能
按利用
技術(shù)分
常規(guī)能源
已大規(guī)模正常使用
煤、石油、天然氣、水能
新能源
正在開發(fā)，或有新的利用方式
太陽(yáng)能、核能、地?zé)崮?、海洋能、沼氣、風(fēng)能
按可否
再生分
可再生能源
可循環(huán)使用
水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?br>不可再生
能源
短期內(nèi)無法轉(zhuǎn)換獲得
煤、石油、天然氣、核燃料
按對(duì)環(huán)
境污染
情況分
清潔能源
對(duì)環(huán)境基本上沒有污染
太陽(yáng)能、海洋能、風(fēng)能、水能
污染能源
會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境
化石燃料(煤、石油、天然氣)
課 堂 小 結(jié)
知 識(shí) 脈 絡(luò)
1.能量守恒定律的內(nèi)容。
2．自然界中能量耗散過程中具有方向性。
3．能量利用過程中品質(zhì)降低。
4．新能源的開發(fā)和利用。

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