《第十八章 能源与可持续发展（复习课）》研学案 学校： 设计教师： 设计时间 知识点总结： 一、能源利用与社会发展 1.能源利用发展进程：火的利用、化石能源的利用、电能的利用、核能的发现和利用. 2.化石能源：由动植物经过漫长的地质年代形成的能源. 3.一次能源：可以从自然界直接获取的能源如：风能、太阳能、地热能、核能. 4.二次能源：通过一次能源的消耗才得到的能源. 如：电能. 5.生物质能：由生命物质提供的能量.如：食物中的化学能. 6.不可再生能源：不可能在短期内从自然界得到补充的能源.如：化石能源 、核能. 7.可再生能源：可以在自然界里得到补充的能源.如：水的动能、风能、太阳能、生物质能. 8.人类现在常用的能源是化石能源和电能. 9.在煤、石油、天然气、太阳能、地热能、核能、水能、风能、生物质能、电能中： ①属于一次能源的是：煤、石油、天然气、太阳能、地热能、核能、水能、风 能、生物质能. ②属于二次能源的是：电能 ③属于可再生能源的是：太阳能、地热能、水能、风能、生物质能. ④属于不可再生能源的是：煤、石油、天然气、核能. 二、核能 1.核能 （1）定义：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫核能，也叫原子核. 裂变：用中子轰击重核时，重核会分裂成大小相差不大的部分，同时释放核能. 原子弹：不可控核裂变. 聚变：较轻的核在超高温下结合成新核的过程同时释放巨大的能量. 氢弹：不可控核聚变. （2）核能获得的途径： ① 原子核的核裂变：核电站，属于可控核裂变. ② 原子核的核聚变：太阳能（太阳表核聚变面）的利用. 2.核电站 （1）利用核能发电的电站.已建成的核电站都是利用重原子核裂变释放的能量发电. （2）核电站具有的消耗的燃料少、运输量小、成本低、功率大的特点，但需防止 放射性物质泄漏，避免放射性污染，确保安全. 三、太阳能 1.太阳能：在太阳内部，氢原子核在超高温、超高压下发生聚变，释放出巨大的核能． ① 太阳能的优点是能量巨大、分布广阔、获取方便、没有污染． ②太阳能的缺点是强度弱、不稳定、不连续． 2.地球上的能源可概括为四大类 第一类是与太阳有关的能源．从广义的角度看，太阳能不仅包括直接投射到地球表面上的 太阳辐射能，而且还包括由它所引起的水能、风能、生物质能等．现在广泛开采并使用的 石油、天然气和煤等化石燃料，也都来自太阳能． 第二类是与地球内部的热运动有关的能源．如地热能． 第三类是与原子核反应有关的能源．如核能． 第四类是与地球、月球相互作用有关的能源．如潮汐能． 地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有能量，几乎都来自于太阳． 3.利用太阳能的三种方式 ①光热转换：如太阳能热水器，将太阳能转化为内能． ②光电转换：如太阳能电池，将太阳能转化为电能． ③光化转换：如绿色植物的光合作用，将太阳能转化为化学能． 四、能量转化的基本规律 1.能量的转化和守恒定律 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只能从一种形式转化为另一种形式，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，能的总量保持不变，这就是能量转 化和守恒定律．它是自然界中最普遍最根本的规律之一． 2.能量转移和转化的方向性 自然界中许多自发的过程都是有方向的，或者说能量的转化和转移也是有方向性的 .如 热传递过程，气球自由膨胀过程等. 由于我们是在能量的转化和转移过程中利用能量的，而在这个过程中，总会有一部分 能量转化成热散失在周围环境中，这些能量虽然还在自然界中，但却无法自动转化为其它 形式的能量，因而很难或无法再利用.也就是说，能量经转化后，可利用的能量，只会减少， 而不会增加，因此节能和如何有效地利用能源是当前重要的课题. 五、能源与可持续发展 1.能量转化与效率：通常，能量转换装置的效率可以用下式计算： 2.能源与可持续发展 大量化石能源的燃烧是造成大气污染、酸雨和温室效应等的罪魁祸首． 我国目前的能源结构以化石燃料为主，必然会面临着两个严峻的问题：一是化石燃料的 蕴藏量有限，社会对能源的大量需求导致能源资源的枯竭；二是大量化石燃料的生产和消 费导致严重的环境污染和生态破坏． 所谓可持续发展，就是既要考虑当前发展的需要，又要考虑未来发展的需要，不能以 牺牲后人的利益为代价来满足当代人的需求．显然，可持续的能源生产和消费，已成为社 会、经济可持续发展的重要前提之一．依靠科技进步，改变能源结构，开发和推广清洁的 可再生能源，提高能源利用效率，减少环境污染，已成为我国实现可持续发展的当务之急． 人类将优先开发和利用的五种新能源：太阳能、风能、地热能、波浪能、核能． 针对性练习： 1.下列四种能源中属于二次能源的是（　 　） A．电能 B．风能 C．水能 D．太阳能 2.关于能源、信息和材料，下列说法正确的是(　 　) A.我国的北斗卫星导航系统是利用超声波来传递信息的 B.二极管、三极管使用了硅、锗等半导体材料 C.随着科技发展，将来可以制造出不消耗能量而不停对外做功的机器 D.煤、石油、天然气等化石能源蕴藏较大，属于可再生能源 3.有关“能源与可持续发展”的说法中正确的是( ) A．能量是守恒的，故不会有能源危机 B．能量的转移与转化具有方向性，如消耗掉的内能不能收集起来再利用，因此要节约能 源 C．因水能清洁、安全，因此修建水电站利用水能发电，有百利而无一害 D．风能、水能、太阳能、核能都可以在自然界源源不断地得到，它们都是可再生能源 4. 如图所示，是我校新安装的太阳能路灯，关于太阳能路灯，下列表述不 正确的是（　　） A．太阳能电池板将太阳能转化为电能 B．灯泡将电能转化为光能 C．蓄电池白天将化学能转化为电能 D．在使用太阳能路灯整个过程中，能量是守恒的 5.如图是核能发电原理图，下列说法正确的是（　　） A.核能是可再生能源 B.核反应堆将核能转化为电能 C.汽轮机将内能转化为机械能 D.发电机将电能转化为机械能 6.下图为核电站发电流程图.在核电站的发电过程中，能的转化顺序正确的是（　　） A. 核能—内能—机械能—电能 B. 核能—电能—机械能—内能 C. 核能—机械能—内能—电能 D.核能—内能—电能—化学能 7.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是（ ） A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 8.下列设备在工作时，将电能转化为内能的是（　　） A．电饭锅 B．抽水机 C．核反应堆 D．太阳灶 9.内能的利用在人类社会发展史上具有重要意义，人类第一次工业革命的标志是（ A．汽油机 B．发电机 C．电动机 D．蒸气机 10.节约能源，保护环境，下列做法或现象中需要改进的是（ A．及时关掉未关紧的水龙头，尽量做到一水多用 B．将废纸、矿泉水瓶等卖给废品收购站 C．养成人走灯灭的习惯，利用垃圾焚烧发电 D．汽车排出黑色的尾气. ） ） 11. “能源危机”是当今世界共同面临的问题，以下解决危机问题措施切实可行的是（ A．人人都要节约用水、用电，不浪费能源和人为毁坏物品 B．关闭全部现有的火力发电站 C．停止使用石油、煤炭资源，而改用核能和太阳能 D．各地都要大力兴建水力和风力发电站 ） 12. 2020 年李克强总理做政府工作报告时，全文中 5 次提及“生态”，分别是：生态环境总体 改善，黄河流域生态保护，提高生态治理成效，实施重要生态系统保护，促进生态文明建 设。以下有关说法错误的是（　　） A．加强大气质量监测，改善环境状况 B．禁止煤等化石燃料的使用 C．控制 PM2.5 的排放以减少雾霾天气 D．积极植树、造林、种草等 13.关于新材料，新技术及其应用，下列说法正确的是（ ） A．超导材料可用来做保险丝 B．纳米技术是纳米尺度内的科学技术，纳米材料具有某些特殊性能 C．收音机中没有用到半导体材料 D．核能的利用一定不会造成环境污染 能源（选填“可再生”或“不可再生”），路灯上安装的光电池板是 材料制成的(选填“超导体”或“半导体”). 14.煤和石油都属于 用 15. 物理应用广泛，广告中也常蕴含着物理知识.例如：“你觉得美味，别人呢？”倡议人 们不要在公交、地铁上用餐，因为食物气味会弥漫在整个车厢，这是 现象；又 如“开发新型能源，共创碧水蓝天”.太阳能等新型能源的开发利用是解决社会发展的 能源危机、环境污染、气候变化等问题的必由之路，太阳能属于 （选填“可再 生”或“不可再生”）能源. 16. 在煤、太阳能、风能、水能中，属于不可再生能源的是　　 次能源的是　　　　　 　. 　　　　，属于一 17.2011 年 3 月 11 日，日本发生 9.0 级大地震并引发海啸.在地震中福岛第一核电站 1～4 号 机组由于冷却系统遭到破坏而发生氢气爆炸导致核泄漏，使核能这种　　　　　（选填“可 再生”或“不可再生”）能源受到巨大损失，同时产生很强的　　　　　波，加上核辐射的影 响，对人类造成了影响数代人健康甚至生存的问题！ 17. 核能发电是利用核燃料发生　　　　　（选填“核聚变”或“核裂变”）释放出大量的 能量，核能属于　　　　　（选填“可再生”或“不可再生”）能源. 18.氢弹是利用原子核　　　　　（选填“裂变”或“聚变”）在瞬间释放出巨大能量的一种武 器；自然界中能量的形式有很多，其中“水能”属于　　　　　（选填“可再生”或“不可再 生”）能源． 19.人类生存离不开能源，下列能源中：水能、煤、太阳能、石油、核能.可再生能源有　　 ；化石能源有　　　　　　　　　　. 20.能源是人类社会存在和繁荣的物质基础之一．图甲为近两个多世纪以来，人类能源消 耗 的 曲 线 图 ， 图 乙 为 某 燃 煤 电 厂 全 景 图 ． 据 图 回 答 ： (1) 由 图 甲 可 知 ， 自 1950 年 以 来 ， 人 类 能 源 消 耗 的 情 况 是 ( ) A. 显 著 增 长 B. 平 衡 增 长 C. 稳 中 有 降 D ． 显 著 减 少 7 (2)图乙中的电厂发电功率为 1×10 kW，则该电厂每小时可输出的电能是 J．要维持这 6 样的发电功率，该厂每小时约需燃烧 5×10 kg 煤，这些煤完全燃烧可产生的热量大约是 l.5×1014J．煤燃烧过程中，排放到大气中的有害物质可达 1.2×106kg．从环保角度分析，这 种燃煤电厂存在的主要问题是 ． 21.电能可以使电灯发光，同时产生的内能散失在空气中，但这些内能却无法自动转化为 电能．汽车制动过程中，动能转化为地面、轮胎、空气的内能，这些内能同样无法自动地 转化为机械能再用来开动汽车．这些现