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(共42张PPT)
第1节　能量的多种形式
第6章　能源与可持续发展
第2节　能量的转化与守恒
第3节　珍惜大自然
1.了解不同形式的能，水能、风能、核能、太阳能等。
2.了解可再生能源和不可再生能源、一次能源和二次能源的分类。
3.知道不同形式的能量可相互转化，在转化过程中能量总量保持不变。
4.知道能量的转化具有方向性。
5.了解熵的概念。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　能量的转化与守恒
知识点一　能量的多种形式
知识点三　自然过程的方向性与熵
知识点一　能量的多种形式
1.能量以各种各样的形式存在，如________、______、______、______、________和______等。
2.机械能包括______、__________和__________等。内能指分子无规则运动的动能和分子势能的总和。______是指电以各种形式做功的能力。光能是____具有的能量。________是储存在食物或燃料等物质中的能量。核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。
3.能源可分为__________和__________。
4.一次能源是指直接取自自然界，未经加工转化的能源，如____、______、________等。
机械能
内能
电能
光能
化学能
核能
动能
重力势能
弹性势能
电能
光
化学能
一次能源
二次能源
煤
石油
天然气
5.二次能源是指由一次能源加工转化而成的能源产品，如电、煤气、蒸汽及各种石油制品等。
6.一次能源又分为可再生能源(太阳能、水能、风能及生物质能、海洋能等)和不可再生能源(煤、石油、天然气、油页岩等)。
7.地球上的绝大部分能源来源于太阳的辐射能
8.能源的分类
能源的分类 分类名称 特点 实例
按形成或转换特点　 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
按可否再生 可再生能源 可循环使用、不断补充 太阳能、水能、风能、生物质能、地热能
不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料
按利用技术 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能
新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能
按对环境污染情况 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
污染能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油)
【思考判断】
1.由于自然界能量守恒，所以不需要节约能源。( )
2.能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性。( )
3.在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少。( )
×
×
√
C
例1 下列物质是能源的是(　　)
解析　铁块不能直接给人类生活提供能量，所以A错误；花岗石不能向自然界提供能量，所以B错误；人类可以利用太阳能发电、取热，为人类提供生活能量，所以C正确；沙漠中的沙不能直接给人类生活提供能量，所以D错误。
B
训练1 下列能源中，属于二次能源的是(　　)
A.煤 B.汽油 C.太阳能 D.石油
解析　所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能源，它包括：原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风能、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等。由一次能源经过加工转换以后得到的能源，称为二次能源，例如：电能、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，故A、C、D错误，B正确。
知识点二　能量的转化与守恒
以下情境中能量如何转化？
提示　瀑布中水的重力势能转化为水的动能；弓箭中弓弦的弹性势能转化为箭的动能；原子弹爆炸是原子核能转化为内能、机械能和光能等；铁在氧气中燃烧是化学能转化为内能、光能。
1.能量的转移与转化：能量可以从一个物体______到其他物体，也可以从一种形式______为其他形式。
2.能量守恒定律：在一个孤立系统里，能量既不能凭空______，也不能凭空______，它只能从一种形式______为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，在转化或转移的过程中，能量的总量__________。
3.第一类永动机：不需要任何动力或燃料就能不停地运动，甚至对外做功的机器。
转移
转化
产生
消失
转化
转移
保持不变
C
例2 下列说法正确的是(　　)
A.随着科技的发展，永动机是可以制成的
B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
解析　永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风、云、雨、雪，使万物生长。但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错误；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物能，C正确；所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，D错误。
C
例3 (2024·山东济南一中学业考试)某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为(　　)
训练2 有一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V　9 W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳辐射能为0.4×106J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时。问：
(1)太阳能节能灯的能量转化情况；
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少？
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
答案　(1)太阳能→电能→光能　(2)370.4 W
解析　(1)能量转化：太阳能→电能→光能。
(2)电池板单位面积上接收功率
知识点三　自然过程的方向性与熵
1.自然界的宏观过程具有________，是不可能________逆向进行的。要使它们逆向进行，就必须由______对它们施加作用。
(1)机械能与内能转化的方向性：机械能可自动转化为内能，反过来内能不可能自动地、并不引起任何变化地完全转化为机械能，必须通过热机才能实现。
(2)热传递的方向性：在热传递过程中，内能可以自发地从高温物体向低温物体转移，但不能自发地从低温物体向高温物体转移；内能必须要通过做功的方式才能从低温物体向高温物体转移，如电冰箱、空调制冷等。散失在周围环境中的内能不能回收再利用。
(3)第二类永动机：从单一热源(海洋、大气或宇宙)中吸热使之完全变成有用功而不产生其他影响的装置。
方向性
自动地
外界
2.开尔文及克劳修斯总结出重要的自然规律：自然发生的与____现象有关的一切宏观过程都是有________的不可逆过程。
3.熵是描述处于不同状态的物体，分子运动__________不同的物理量，熵越高，就意味系统越______；熵越低，就意味着系统越______。自发的宏观过程总是向着系统熵增加的方向进行。
热
方向性
无序程度
无序
有序
B
例4 关于能量的转化，下列说法正确的是(　　)
A.因为能量守恒，所以“第二类永动机”是存在的
B.摩擦生热的过程是不可逆过程
C.空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D.由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
解析　因为能量转化具有方向性，所以“第二类永动机”是不存在的，A错误；机械能向内能转化时具有方向性，内能不可能自发地、不引起任何变化地转化为机械能，即摩擦生热的过程是不可逆过程，B正确；热传递在自发进行时有方向性，总是从高温物体传递到低温物体，空调既能制冷又能制热是因为消耗了电能，C错误；能量的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是能量的转化过程无效能量增加了，可再次使用的能量减少了，因此要节约能源，D错误。
D
训练3 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
A.能量耗散说明能量会消失
B.能量耗散不符合能量守恒定律
C.能量耗散过程中能量不守恒
D.能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性
解析　能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用，其满足能量守恒定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。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，所以A、B、C错误，D正确。
随堂对点自测
2
B
1.(能源)下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的是(　　)
A.天然气 B.水能
C.核能 D.电能
D
2.(能量的转化与守恒)下列判断错误的是(　　)
A.古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能
B.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能
C.跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能
D.人走路时，没有力做功所以没有能量转化
解析　古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能，故A正确；举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能，故B正确；跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能，故C正确；人走路时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能，故D错误。
ABC
3.(自然过程的方向性)(多选)下列关于能量转移和转化的说法中，正确的是(　　 )
A.在自然界中不是所有能量都能利用
B.能量的利用是有条件的，也是有代价的
C.不同温度的物体自发地发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D.汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
解析　在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量还不能被人类所利用，故A正确；能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造成的危害极大，后果将不堪想象，故B正确；热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，能量转移具有方向性，故C正确；汽车刹车时，车的动能转化为内能，内能不可以自动地、不引起其他变化地完全转化为机械能，能量转化具有方向性，故D错误。
课后巩固训练
3
B
题组一　能源与能量
1.关于能源下列说法不正确的是(　　)
A.电能是二次能源 B.新能源是刚开采出来的能源
C.太阳能是清洁能源 D.石油是常规能源
基础对点练
解析　电能不能从自然界直接获取，所以电能属于二次能源，故A正确；新能源是指新近才开始使用的能源，故B错误；太阳能在能量转化过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的清洁能源，故C正确；石油是已经被人类利用多年且广泛使用的能源，是常规能源，故D正确。
B
2.现代生活中，人们出行的代步工具多种多样，消耗的能量类型各不相同。自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量类型分别是(　　)
①生物质能　②核能　③电能　④太阳能　⑤化学能
A.①④⑤ B.①③⑤ C.①②③ D.①③④
解析　①生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，自行车通过消耗储存在人体内的储能物质实现运动，故自行车消耗的能量类型为生物质能；②核能(原子能)是通过核反应释放原子核的能量；③电能指电以各种形式做功的能力，电动自行车消耗的能量类型为电能；④太阳能是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电；⑤化学能是物体发生化学反应时所释放的能量，包括煤和石油的燃烧等，普通汽车以汽油为原料，故消耗的能量类型为化学能。综上所述，B正确。
A
题组二　能量的转化与守恒
3.有一种叫“压电陶瓷”的电子元件，当对它进行挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。有一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV～20 kV的高压，放电形成火花，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是 (　　)
A.机械能转化为电能 B.内能转化为电能
C.光能转化为光能 D.化学能转化为电能
解析　当对“压电陶瓷”进行挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，根据功能关系可知，在挤压或拉伸的过程中，要消耗机械能对它做功，同时产生电能，所以该过程的能量转化是机械能转化为电能，故A正确。
C
4.两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图甲所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图乙所示。这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法中正确的是(　　)
A.都是把机械能转化为电能
B.都是把光能转化为电能
C.甲车把机械能转化为电能，乙车把光能
转化为电能
D.甲车把光能转化为电能，乙车把机械能
转化为电能
解析　甲车靠小型发电机，发电机是依据电磁感应原理工作的，在发电的过程中车轮转动，将车轮的机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板，把光能转化为电能，故C正确。
B
5.一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是(　　)
A.小风扇是用来给太阳能电池板散热的
B.太阳能电池板将太阳能转化为电能
C.小风扇是风力发电机，将电能转化为风能
D.蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
解析　“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯就可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，可用于路灯晚上照明使用，故A、C错误；“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，故B正确；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D错误。
ACD
题组三　自然过程的方向性与熵
6.(多选)下列关于能量转化的判断正确的是 (　　 )
A.热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
B.电能不可能全部变成内能
C.在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能
D.在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
解析　凡是与热量有关的宏观热现象都具有方向性。无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不可能自动地、不引起任何变化地全部转化为机械能”，A正确；由电流的热效应可知，电能可以全部转化为内能，B错误；火力发电时，能量转化的过程为化学能→内能→机械能→电能，因为内能转化为机械能的过程中会对外放出热量，所以燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确；在热传递中，热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，D正确。
AD
7.(多选)下列关于熵的说法中正确的是(　　)
A.熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
B.熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
C.熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
D.熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
解析　根据熵的意义可知，熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高。熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序，选项A、D正确。
D
8.关于能源的利用和节约，下列说法正确的是(　　)
A.根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
B.由于能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
C.节约能量只要提高节能意识就行，与科学进步无关
D.在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
解析　能源的利用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是能量损失部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，A错误，D正确；根据能量转化的方向性可知，能量转化后，可利用的能只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同时只有节能意识是不够的，必须利用科技手段来提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，B、C错误。
BCD
9.(多选)(2024·云南马关县高二开学考试)下列关于能源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.能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用
C.各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
D.能量耗散导致能量品质的降低
解析　能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，D正确；耗散的内能很难再被利用，选项B正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确。
BC
10.(多选)如图所示，新安江水电站是我国最早自行设计
建设的水电站，水库年径流量113亿立方米(1亿＝1×108)，
年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73 m，里面
装有九台水电机组，装机总容量(即九台机组一起工作时的功率)662.5兆瓦(1兆＝1×106)，只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是(　　)
综合提升练
A.一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能
B.新安江水电站可以为7.75×105户家庭供电
C.一年平均开启的发电机组约3台
D.水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
11.如图甲所示，质量为2 kg的木板B静止放在光滑的水平面上，一质量同样为2 kg的物块A以3 m/s的水平速度从B的左侧冲上木板，在随后的运动过程中，它们的v－t图像如图乙所示。g取10 m/s2，物块可以看作质点。求：
(1)物块的加速度大小；
(2)从A冲上B到滑离B，系统损失多少机械能？能量耗散了多少？
答案　(1)1 m/s2　(2)4 J　4 J第6章　第1节　能量的多种形式
第2节　能量的转化与守恒
第3节　珍惜大自然
选择题1～10题，每小题9分，共90分。
基础对点练
题组一　能源与能量
1.关于能源下列说法不正确的是(　　)
电能是二次能源
新能源是刚开采出来的能源
太阳能是清洁能源
石油是常规能源
2.现代生活中，人们出行的代步工具多种多样，消耗的能量类型各不相同。自行车、电动自行车、普通汽车消耗的能量类型分别是(　　)
①生物质能　②核能　③电能　④太阳能　⑤化学能
①④⑤ ①③⑤
①②③ ①③④
题组二　能量的转化与守恒
3.有一种叫“压电陶瓷”的电子元件，当对它进行挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应。有一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的。只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10 kV～20 kV的高压，放电形成火花，从而点燃可燃气体。在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是 (　　)
机械能转化为电能
内能转化为电能
光能转化为光能
化学能转化为电能
4.两种共享单车采用了不同的方式获取电能：甲车靠小型发电机——踩动单车时，线圈在磁场中转动，产生电能，如图甲所示；乙车靠车筐底部的太阳能电池板——有光照时，产生电能，如图乙所示。这两种共享单车获取电能时，都是把其他形式的能转化为电能。关于它们的能量转化，下列说法中正确的是(　　)
都是把机械能转化为电能
都是把光能转化为电能
甲车把机械能转化为电能，乙车把光能转化为电能
甲车把光能转化为电能，乙车把机械能转化为电能
5.一种新型节能路灯如图所示，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板。关于节能路灯的设计解释合理的是(　　)
小风扇是用来给太阳能电池板散热的
太阳能电池板将太阳能转化为电能
小风扇是风力发电机，将电能转化为风能
蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
题组三　自然过程的方向性与熵
6.(多选)下列关于能量转化的判断正确的是 (　　)
热机中燃气的内能不可能全部变成机械能
电能不可能全部变成内能
在火力发电中，燃气的内能不可能全部变成电能
在热传递中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温物体
7.(多选)下列关于熵的说法中正确的是(　　)
熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
熵值越小，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高
熵值越大，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序
8.关于能源的利用和节约，下列说法正确的是(　　)
根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
由于能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，总是守恒的，所以节约能源的意义不大
节约能量只要提高节能意识就行，与科学进步无关
在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失掉
9.(多选)(2024·云南马关县高二开学考试)下列关于能源耗散的说法正确的是(　　)
能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律
能量耗散是指耗散在环境中的内能很难被人类利用
各种形式的能量向内能的转化，是能够自动全额发生的
能量耗散导致能量品质的降低
综合提升练
10.(多选)如图所示，新安江水电站是我国最早自行设计建设的水电站，水库年径流量113亿立方米(1亿＝1×108)，年发电量为18.6亿千瓦时，上下游高度差约73 m，里面装有九台水电机组，装机总容量(即九台机组一起工作时的功率)662.5兆瓦(1兆＝1×106)，只有在用电高峰期才会开启九台机组。设每户人家平均每月用电为200度，我们平时所说的一度电即为1千瓦时的电能，根据以上信息，以下分析正确的是(　　)
一度电的能量约为10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能
新安江水电站可以为7.75×105户家庭供电
一年平均开启的发电机组约3台
水电站是将水的机械能转化为电能，该发电站的转化效率约为32%
11.(10分)如图甲所示，质量为2 kg的木板B静止放在光滑的水平面上，一质量同样为2 kg的物块A以3 m/s的水平速度从B的左侧冲上木板，在随后的运动过程中，它们的v－t图像如图乙所示。g取10 m/s2，物块可以看作质点。求：
(1)(5分)物块的加速度大小；
(2)(5分)从A冲上B到滑离B，系统损失多少机械能？能量耗散了多少？
第1节　能量的多种形式
第2节　能量的转化与守恒
第3节　珍惜大自然
1.B　[电能不能从自然界直接获取，所以电能属于二次能源，故A正确；新能源是指新近才开始使用的能源，故B错误；太阳能在能量转化过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的清洁能源，故C正确；石油是已经被人类利用多年且广泛使用的能源，是常规能源，故D正确。]
2.B　[①生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量，自行车通过消耗储存在人体内的储能物质实现运动，故自行车消耗的能量类型为生物质能；②核能(原子能)是通过核反应释放原子核的能量；③电能指电以各种形式做功的能力，电动自行车消耗的能量类型为电能；④太阳能是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电；⑤化学能是物体发生化学反应时所释放的能量，包括煤和石油的燃烧等，普通汽车以汽油为原料，故消耗的能量类型为化学能。综上所述，B正确。]
3.A　[当对“压电陶瓷”进行挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，根据功能关系可知，在挤压或拉伸的过程中，要消耗机械能对它做功，同时产生电能，所以该过程的能量转化是机械能转化为电能，故A正确。]
4.C　[甲车靠小型发电机，发电机是依据电磁感应原理工作的，在发电的过程中车轮转动，将车轮的机械能转化为电能；乙车靠车筐底部的太阳能电池板，把光能转化为电能，故C正确。]
5.B　[“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯就可以发电，填补了阴天和晚上不能发电的空白，可用于路灯晚上照明使用，故A、C错误；“肩扛”太阳能电池板可以把太阳能转化为电能，故B正确；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能，故D错误。]
6.ACD　[凡是与热量有关的宏观热现象都具有方向性。无论采用任何设备和手段进行能量转化，总是遵循“机械能可全部转化为内能，而内能不可能自动地、不引起任何变化地全部转化为机械能”，A正确；由电流的热效应可知，电能可以全部转化为内能，B错误；火力发电时，能量转化的过程为化学能→内能→机械能→电能，因为内能转化为机械能的过程中会对外放出热量，所以燃气的内能必然不能全部变为电能，C正确；在热传递中，热量总是自发地从高温物体传递给低温物体，D正确。]
7.AD　[根据熵的意义可知，熵值越大，意味着系统越“混乱”和“分散”，无序程度越高。熵值越小，意味着系统越“整齐”和“集中”，也就是越有序，选项A、D正确。]
8.D　[能源的利用在任何情况下都不可能达到理想状态，做到没有任何损失，虽然遵从能量守恒定律，但它指的是能量损失部分和被利用部分总和与原来的能量总量相等，A错误，D正确；根据能量转化的方向性可知，能量转化后，可利用的能只可能减少，不可能增加，因此节能的意义重大，同时只有节能意识是不够的，必须利用科技手段来提高能源的利用率，不断开发新能源，以满足人类社会可持续发展的需要，B、C错误。]
9.BCD　[能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，选项A错误，D正确；耗散的内能很难再被利用，选项B正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确。]
10.BC　[10立方米的水从水库上游流下时减少的重力势能为Ep＝mgh＝ρVgh＝7.3×106J，而一度电1 kW·h＝3.6×106J，选项A错误；由200×12×n＝18.6×108，可得n＝7.75×105，B正确；由18.6×108×103＝P×365×24，得P＝212兆瓦，大约3台发电机组的功率，C正确；转化效率η＝×100%＝81%，D错误。]
11.(1)1 m/s2　(2)4 J　4 J
解析　(1)由图像斜率可以得出物块的加速度大小a＝＝1 m/s2。
(2)系统损失的机械能E损＝m物v－(m物v＋m板v)，其中v0＝3 m/s，v1＝2 m/s，v2＝1 m/s，解得E损＝4 J，能量耗散Q＝E损＝4 J。第1节　能量的多种形式
第2节　能量的转化与守恒
第3节　珍惜大自然
学习目标　1.了解不同形式的能，水能、风能、核能、太阳能等。2.了解可再生能源和不可再生能源、一次能源和二次能源的分类。3.知道不同形式的能量可相互转化，在转化过程中能量总量保持不变。4.知道能量的转化具有方向性。5.了解熵的概念。
知识点一　能量的多种形式
1.能量以各种各样的形式存在，如　　　　　　、　　　　、　　　　　、
　　　　　、　　　　　和　　　　等。
2.机械能包括　　　　、　　　　　　和　　　　　　　　等。内能指分子无规则运动的动能和分子势能的总和。　　　　是指电以各种形式做功的能力。光能是　　　　具有的能量。　　　　是储存在食物或燃料等物质中的能量。核能是由于物质的原子核结构发生变化而释放的能量。
3.能源可分为　　　　　　和　　　　　　。
4.一次能源是指直接取自自然界，未经加工转化的能源，如　　　　、　　　　、　　　　等。
5.二次能源是指由一次能源加工转化而成的能源产品，如电、煤气、蒸汽及各种石油制品等。
6.一次能源又分为可再生能源（太阳能、水能、风能及生物质能、海洋能等）和不可再生能源（煤、石油、天然气、油页岩等）。
7.地球上的绝大部分能源来源于太阳的辐射能
8.能源的分类
能源的分类 分类名称 特点 实例
按形成或转换特点　 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能
二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能
按可否再生 可再生能源 可循环使用、不断补充 太阳能、水能、风能、生物质能、地热能
不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料
按利用技术 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能
新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气、风能
按对环境污染情况 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能
污染能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油)
【思考判断】
1.由于自然界能量守恒，所以不需要节约能源。（　　）
2.能量耗散说明能量在转化过程中没有方向性。（　　）
3.在利用能源的过程中，能量在数量上并未减少。（　　）
例1 下列物质是能源的是（　　）
训练1 下列能源中，属于二次能源的是（　　）
A.煤 B.汽油
C.太阳能 D.石油
知识点二　能量的转化与守恒
以下情境中能量如何转化？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.能量的转移与转化：能量可以从一个物体　　　　到其他物体，也可以从一种形式　　　　　为其他形式。
2.能量守恒定律：在一个孤立系统里，能量既不能凭空　　　　　，也不能凭空　　　　　，它只能从一种形式　　　　为其他形式，或者从一个物体　　　　到其他物体，在转化或转移的过程中，能量的总量　　　　　　。
3.第一类永动机：不需要任何动力或燃料就能不停地运动，甚至对外做功的机器。
例2 下列说法正确的是（　　）
A.随着科技的发展，永动机是可以制成的
B.太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空间的能量都消失了
C.“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的
D.有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 （2024·山东济南一中学业考试）某地强风的风速约为v，空气的密度为ρ，如果把通过横截面积S的风的动能完全转化为电能，则用上述已知量计算电功率的公式为（　　）
A.P＝ρSv B.P＝ρSv2
C.P＝ρSv3 D.P＝ρSv4
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 有一种太阳能草坪节能灯，太阳能电池板供一只“10 V　9 W”的电子节能灯工作，若太阳能电池板接收太阳能的有效面积为0.3 m2，平均1小时得到的太阳辐射能为0.4×106J，太阳光平均一天按8小时计算，恰好可以供电子节能灯工作10小时。问：
(1)太阳能节能灯的能量转化情况；
(2)太阳能电池板单位面积上接收太阳能的功率为多少？
(3)太阳能节能灯利用太阳能的效率大约是多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点三　自然过程的方向性与熵
1.自然界的宏观过程具有 ，是不可能 逆向进行的。要使它们逆向进行，就必须由 对它们施加作用。
(1)机械能与内能转化的方向性：机械能可自动转化为内能，反过来内能不可能自动地、并不引起任何变化地完全转化为机械能，必须通过热机才能实现。
(2)热传递的方向性：在热传递过程中，内能可以自发地从高温物体向低温物体转移，但不能自发地从低温物体向高温物体转移；内能必须要通过做功的方式才能从低温物体向高温物体转移，如电冰箱、空调制冷等。散失在周围环境中的内能不能回收再利用。
(3)第二类永动机：从单一热源(海洋、大气或宇宙)中吸热使之完全变成有用功而不产生其他影响的装置。
2.开尔文及克劳修斯总结出重要的自然规律：自然发生的与 现象有关的一切宏观过程都是有 的不可逆过程。
3.熵是描述处于不同状态的物体，分子运动 不同的物理量，熵越高，就意味系统越 ；熵越低，就意味着系统越有序。自发的宏观过程总是向着系统熵增加的方向进行。
例4 关于能量的转化，下列说法正确的是(　　)
A.因为能量守恒，所以“第二类永动机”是存在的
B.摩擦生热的过程是不可逆过程
C.空调既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性
D.由于能量的转化过程符合能量守恒定律，所以不会发生能源危机
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练3 热现象过程中不可避免地出现能量耗散的现象。所谓能量耗散是指在能量转化的过程中无法把散失的能量重新收集、加以利用。下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)
A.能量耗散说明能量会消失
B.能量耗散不符合能量守恒定律
C.能量耗散过程中能量不守恒
D.能量耗散是从能量转化的角度，反映出自然界中的宏观过程具有方向性
随堂对点自测
1.(能源)下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的是(　　)
A.天然气 B.水能
C.核能 D.电能
2.(能量的转化与守恒)下列判断错误的是(　　)
A.古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能
B.举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能
C.跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能
D.人走路时，没有力做功所以没有能量转化
3.(自然过程的方向性)(多选)下列关于能量转移和转化的说法中，正确的是(　　)
A.在自然界中不是所有能量都能利用
B.能量的利用是有条件的，也是有代价的
C.不同温度的物体自发地发生热传递时，热传递的方向只能从高温物体到低温物体，不会相反
D.汽车刹车时，车的动能转化为内能，这些内能可以收集起来，再作为车行驶的动力
第1节　能量的多种形式
第2节　能量的转化与守恒
第3节　珍惜大自然
知识点一
1.机械能　内能　电能　光能　化学能　核能　2.动能　重力势能　弹性势能　电能　光　化学能　3.一次能源　二次能源
4.煤　石油　天然气
[思考判断]
1.×　2.×　3.√
例1 C　[铁块不能直接给人类生活提供能量，所以A错误；花岗石不能向自然界提供能量，所以B错误；人类可以利用太阳能发电、取热，为人类提供生活能量，所以C正确；沙漠中的沙不能直接给人类生活提供能量，所以D错误。]
训练1 B　[所谓一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能源，它包括：原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能、风能、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等。由一次能源经过加工转换以后得到的能源，称为二次能源，例如：电能、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，故A、C、D错误，B正确。 ]
知识点二
导学
提示　瀑布中水的重力势能转化为水的动能；弓箭中弓弦的弹性势能转化为箭的动能；原子弹爆炸是原子核能转化为内能、机械能和光能等；铁在氧气中燃烧是化学能转化为内能、光能。
知识梳理
1.转移　转化　2.产生　消失　转化　转移　保持不变
例2 C　[永动机是指不消耗或少消耗能量，而可以大量对外做功的装置，历史上曾出现过各式各样的所谓永动机的发明，结果都以失败告终，原因就是违背了能量守恒定律，即使以后科技再发达，也要受自然规律的制约，所以永动机是永远不可能制成的，A错误；太阳辐射大量的能量，地球只吸收了极小的一部分，就形成了风、云、雨、雪，使万物生长。但辐射到星际空间的能量也没有消失，一定是转化成了别的能量，B错误；马和其他动物，包括人，要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物能，C正确；所谓“全自动”手表内部还是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝弹簧补充能量，才会维持手表的走动，D错误。]
例3 C　[时间t内通过横截面积S的空气质量为m＝ρV＝ρSvt，则时间t内通过横截面积S的动能为Ek＝mv2＝ρSv3t，因风的动能全部转化为电能，故电功率为P＝＝ρSv3，A、B、D错误，C正确。]
训练2 (1)太阳能→电能→光能　(2)370.4 W　(3)10%
解析　(1)能量转化：太阳能→电能→光能。
(2)电池板单位面积上接收功率
P＝W＝370.4 W。
(3)节能灯效率
η＝×100%＝10%。
知识点三
1.方向性　自动地　外界　2.热　方向性　3.无序程度　无序　有序
例4 B　[因为能量转化具有方向性，所以“第二类永动机”是不存在的，A错误；机械能向内能转化时具有方向性，内能不可能自发地、不引起任何变化地转化为机械能，即摩擦生热的过程是不可逆过程，B正确；热传递在自发进行时有方向性，总是从高温物体传递到低温物体，空调既能制冷又能制热是因为消耗了电能，C错误；能量的转化过程虽然符合能量守恒定律，但是能量的转化过程无效能量增加了，可再次使用的能量减少了，因此要节约能源，D错误。]
训练3 D　[能量耗散是指能量在转化的过程中扩散到周围环境中无法再收集起来加以利用，其满足能量守恒定律，能量在数量上并未减少，但在可利用的品质上降低了。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，所以A、B、C错误，D正确。]
随堂对点自测
1.B
2.D　[古代的钻木取火是通过摩擦力做功将其他能转化为内能，故A正确；举重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能，故B正确；跳高运动员起跳时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能，故C正确；人走路时，通过体内肌肉做功，体内的部分化学能转化为人的动能，故D错误。]
3.ABC　[在自然界中不是所有能量都能利用，例如雷电带来的能量还不能被人类所利用，故A正确；能量的利用是有条件的，也是有代价的，例如利用核能来发电，一旦核泄漏造成的危害极大，后果将不堪想象，故B正确；热量可以自发地从高温物体传递给低温物体，但却不能自发地从低温物体传递到高温物体，能量转移具有方向性，故C正确；汽车刹车时，车的动能转化为内能，内能不可以自动地、不引起其他变化地完全转化为机械能，能量转化具有方向性，故D错误。]

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