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第二十章已返定稿
第二十章能量和能源
能量是一个既古老又新鲜的一个物理量，在古代人们就不断尝试使用各种能源，直到今天人们对能源的开发和利用也一刻没有停止过，可见能源在生活生产中的是多么的重要，通过本章的学习，你将了解到：
1、知识重点：
理解能量守恒定律，并能解释有关现象；知道自然界中能源的分类以及能源的合理开发和利用；了解生活中新能源的开发和使用情况；
2、知识难点：
善于用能量守恒的观点解释自然、社会中的相关问题；
3、能力重点：
培养开发和利用能源必须走可持续发展道路的意识；
第一节能量的转化和守恒
【教材解读区】
【知识图解】
【教材精讲】
一、机械能：
物体因为运动、被举高、发生弹性形变
举例：
空中飞行的飞机、发生形变的弹簧
二、化学能：
由于发生化学反映，物质的原子核结构发生不转变而产生的能量
举例：
燃料的燃烧、人运动消耗的能量
①问题试探：
一个物体可否同时具有多种能量
能够.能量以不同的形式存在，一个物体能够同时具有两种能量，也能够同时具有多种能量，如空中飞行的飞机，同时具有动能、重力势能、内能.
②知识点睛：
核反映时为何会产生超级大的能量？
质子、中子依托壮大的核力紧密地结合在一路，因此原子核十分牢固，要使它们割裂或从头组合是极为困难的，可是一旦使原子核割裂或聚合就可以释放出惊人的能量.
【交流与讨论】答案：
（a）重力势能、内能（b）动能、内能（c）内能（d）化学能、内能（e）电能
【典例1】现代人类的生活离不开能量，而且能量的种类多种多样，如：
①电能；②太阳能；③化石能；④核能.下列是生活顶用到的一些器具或生产工具，其中别离用到了哪一种能量，填入序号.
（1）太阳能热水器；
（2）煤气灶；
（3）电冰箱；（4）原子弹.
【思路点拨】关键明确上述事例中物体工作时的能量来源，具体思路如下：
【参考答案】
（1）②
（2）③（3）①（4）④
1、能量转移：
能量从一个物体转移到另一个物体，或由物体的一部份转移到另一部份
2、能量转化：
一种形式的能量在必然条件下转化为另一种形式的能量
3、能量守恒定律：
能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一物体，而能量的总量维持不变.
①问题试探：
擅长动脑筋的小亮通过计算发此刻家里烧水时，燃料燃烧时放出的热量要比水实际吸收的热量要大，他以为这不遵循能量守恒定律，你以为对吗？
不对.因为燃料燃烧时，将化学能转化为内能，可是其中的一部份内能会被损耗掉，如：
燃料燃烧时冒出的烟就会带走一部份内能；烧水壶、炉子周围的物体和空气也会吸收一部份内能；炉中的燃料也不会完全燃烧，因此被水吸收的内能仅仅是总内能中的一部份，若是不考虑损耗掉的内能，燃料完全燃烧所放出的热量就等于水吸收的热量，能量守恒定律成立的条件就是不考虑能量发生转移或转化时的能量损耗.
②概念辨析：
能量转移和能量转化
能量的转移是指一种能量从一个物体转移到另一个物体，或由物体的一部份转移到另一部份；能量的转化是指一种形式的能量在必然条件下转化为另一种形式的能量.由此可见，能量发生转移时，能量的形式没有发生转变，而能量发生转化时，能量的形式已经发生了转变.
③误区警示：
用消耗更少能量的方式不能取得更大的能量
按照能量守恒定律可知，能量发生转化或转移时，消耗（放出）多少能量（热量）就会转化为等量的另一种能量或吸收等量的热量，这一进程中能量的总量维持不变，因此上述想法是不可能成立.
④知识点睛：
无法实现的理想——永动机
能量的转化是有方向的，自然界里无论什么东西运动都会产生热，热向周围扩散而白白浪费掉，若是不能补给能量，任何运动着的机械都会停下来，因此不消耗能量而永久运动的“永动机”是不可能制造出来的.
【交流和讨论】答案
弹性势能转化为动能
【典例2】下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（）
A．高山上滚下的石块愈来愈快，说明重力势能转化为动能
B．酒精燃烧时，将化学能转化为内能
C．发电机发电时，将机械能转化为电能
D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量能够凭空产生
【精讲精析】选B.解题的关键是肯定能量发生转化时，哪一种能量被消耗，哪一种能量会增加，在这一进程中能量的总量维持不变.
对比可知选项B正确.
【失误导学台】
【典例1】下列现象中，发生能量转化的是（）
A．两手彼此摩擦，手发烧
B．用火炉烧水，水的温度升高
C．阳光照射石板，石板温度升高
D．用热水泡脚，脚感觉暖和
【易错答案】B、C、D
【纠错剖析】正确理解能量转化和能量转移是解题的关键
选项
易错角度
纠错剖析
B
误认为火炉将能量转化给了水
这一过程是同种能量——内能的转移
C
误认为太阳将能量转化给了石板
这一过程是同种能量——内能的转移
D
误认为热水将能量转化给了脚
这一过程是同种能量——内能的转移
【正确答案】A.能量转移的实质是同种能量在不同物体之间或同一物体的不同部份之间的转移；能量转化的实质是不同能量在不同物体之间的转化。
两手彼此摩擦属于克服摩擦做功，这一进程中将机械能转化为内能，属于能量的转化。
【策略点睛】能量的转移发生在同种能量之间，能量的转化发生在不同能量之间。
【变式-1】燃料氢的热值比较高，常常作为航空航天器的燃料来利用，以下说法中正确的是（）
A.将燃料的化学能转化为内能，内能再转化为火箭的机械能
B.将燃料的化学能转移为火箭的内能
C.将燃料的内能转化为火箭的化学能
D.将燃料的机械能转化为火箭的内能
解析：
选A.火箭点火后氢燃料开始燃烧，产生高温高压的燃气，这一进程将化学能转化为内能，燃气向下喷射出时也推动火箭加速向上运动，即物体对外做功，将氢燃料的内能转化为火箭的
机械能.
【典例2】某汽油机的效率为30%，关于这一事实，下列说法中正确的是（）
%左右的能量消失了
B.汽油的化学能只有70%左右被转化了
C.汽油的化学能完全转化为其他形式的能量
D.其余70%的左右的能量转化为其他形式的能量了，总能量仍是守恒的
【易错答案】A、B、C
【纠错剖析】
选项
易错角度
纠错剖析
A
误认为汽油燃烧时放出的总热量只有30%被利用，其余的热量消失了
能力既不会创生也不会消失
B
误认为汽油机的效率是未被转化的能量
汽油机的效率是指汽油机转化为有用功的能量与汽油完全燃烧放出的总热量之比
C
不能正确的理解汽油机的效率
汽油完全燃烧时放出的热量的30%被汽油机用来做有用功，70%转化为其他形式的能量
【正确答案】D选.汽油机属于热机，热机的效率是指转化为有效功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，那个汽油机的效率是30%，说明汽油完全燃烧放出的热量中只有30%被有效利用，而其它70%的能量转化为其它形式的能量，那个进程中能量的总量是维持不变的.
【策略点睛】热机的效率反映了有效利用的能量与燃料放出总能量的比，那个比值的大小表示热机效率的高低，但无论热机的效率高与低，能量发生转化时都遵循能量守恒定律.
【变式-2】关于能量，下列说法中正确的是（）
A.能量只会发生转化不会发生转移
B.能量只会发生转移不会发生转化
C.能量在转化或转移的进程中，总能量必然减少
D.能量既能够发生转化又能够发生转移
解析:
选D.由能量守恒定律可知，能量既能够发生转化也能够发生转移，在转化或转移的进程中能量的总量维持不变.
知能梯级练
【知能训练】
一、下列所描述的场景中，发生能量转移的是（）
A．冬季人们搓手取暖
B．小孩从滑梯上滑下时臀部感觉到热
C．加重的温室效应使得连年的积雪融化了
D．古代的人钻木取火
答案：
C
2、如图所示，在空可乐瓶内滴一滴酒精，用装有气门芯的橡皮塞塞紧瓶口，
再用打气筒通过气门芯向瓶内打气.当瓶内气压达到足够大时，塞子将从
瓶口冲出，且原来透明的瓶内充满了白雾，这一实验现象表明（）
A．气体对外界做功，瓶内温度升高，内能减少
B．外界对气体做功，瓶内温度升高，内能增加
C．气体对外界做功，瓶内温度降低，内能减少
D．外界对气体做功，瓶内温度降低，内能增加
解析：
选C.用打气筒向瓶内大气的进程中，瓶中气体的气压逐渐增大，最终推动瓶塞做功，将内能转化为机械能，结果瓶内温度降低，瓶内气体的内能减小.
3、下列事例与对应的能量转化错误的是（）
A.电熨斗通电——电能转化为内能
B.行驶的汽车急刹车——机械能转化为内能
C.水蒸气将壶盖顶起——内能转化为机械能
D.高空中急速下滑的过山车——动能转化为重力势能
解析：
选D.高空中急速下滑的过山车质量不变，速度愈来愈快，动能增大，距水平地面的高度愈来愈低，重力势能减小，这一进程中将重力势能转化为动能，故选D.
4、学习了内能及能量的转化和守恒后，同窗们一路梳理知识交流了一下想法，你以为错误的是（）
A.做功改变物体的内能是不同形式能量的转化
B.热传递改变物体的内能是不同形式能量的转化
C.各类形式的能在必然条件下都能够彼此转化
D.能量在转移的进程中总会有损耗，但能量的总量维持不变
解析：
选B.做功改变内能的实质是能量发生了转化，热传递改变内能的实质是能量发生了转移，因此选项A正确，B错误；选项C、D都符合能量守恒定律，因此选项C、D都正确.
5、如图所示实验中，当塞子从试管口喷出时，水蒸气的能转化成为塞子的能。
解析：
当塞子从试管口喷出时，水蒸气向外推动塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子运动的机械能.
答案：
内（能）机械（能）
6、自然界中的能量以各类不同的形式存在，奔涌的黄河水具有能，天然气燃烧时将贮存的能转化为能和能.
答案：
机械能化学内光
7、永动机是人们为节约能源深切而深切试探后而想象出的一种完美的机械，这种机械的制作实现（选填“能”或“不能”），原因是.
解析：
机械运转时因为摩擦生热要损耗一些能量，若是不能补给能量，任何运动着的机械都会停下来.
答案：
不能违背能量守恒定律
8、请仔细阅读下文，并回答文后的问题
据报导，随着2010年广州亚运会揭幕和一系列能源项目的投入利用，多种能源互补的能源进展和保障体系已使广州亚运会成为新型能源的展台.
在亚运村，新型公交车将用上太阳能，这种清洁能源能有效减少能源的污染.盛会期间产生的垃圾全数采用分类焚烧发电的方式进行处置，节能环保、替代型能源有了新的冲破，目前焚烧1吨垃圾能发电220kWh，可供家庭利用一个月.另外增设风力发电机组，极大地知足了亚运村用电需求的同时，也成为一道亮丽的风光.
（1）公交车利用太阳能的益处是.文中涉及到节能环保、变废为宝的做法是利用发电.
（2）风力发电是将能转化为电能.与火力发电相较，核能发电的长处是
答案：
（1）能有效的减小空气污染垃圾
（2）机械（或风）只需消耗很少的核燃
料，就可以产生大量的电能.
【感悟中考】
一、（2010·绍兴中考）下列有关能量转化的叙述，不正确的是（）
A.射箭是将势能转化成动能B.核电站发电是将核能转化成电能
C.蓄电池充电是将化学能转化成电能D.钻木取火是将机械能转化成内能
答案：
C
二、（2010·崇左中考）2009年末在丹麦哥本哈根气候转变大会上，各国就削减全世界温室气体排放达到了共识，新能源开发和利用已成为此后的进展趋势。
太阳能汽车作为以新能源为动力交通运输工具的代表迅速崛起，这一种新型的太阳能汽车，当太阳光照射到该车顶部的电池集热板上时，电池贮存电能，使电动性能够对汽车提供动力，则下列有关说法中正确的是（）
A．该太阳能汽车只能在白天利用
B．该太阳能汽车一样需要排放尾气
C．该太阳能汽车是将太阳能转化为电能，再将电能转化为动能
D．该太阳能汽车电动机产生的热量越多越好
答案：
C
3、（2009·温州中考）利用焚烧垃圾来发电，此进程中的能量如何转化（）
A.化学能→内能→电能B．太阳能→内能→电能
C.核能→内能→电能D．电能→太阳能→内
答案：
A
4、（2010·宁夏中考）能量的转化和转移具有 .热量自发地从低温物体传
给高温物体；汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能自动地再次开动汽
车（后两空选填“能”或“不能”）.
答案：
方向性不能不能
5、（2010·常州中考）截至目前，中国第一大地热发电站西藏羊八井地热电站已累计发电超过24亿千瓦时．分析右图，从地下井→汽轮机→发电机，其能量转化进程是：
内能→能→能．
答案：
机械电
六、（2010·泸州中考）如图为泸州市某风光区山中的一段盘山公路照片。
以汽油为燃料的参观汽车沿该盘山公路（盘山公路近似处置为斜面）以36Km/h的速度匀速行驶，通过15min从山脚抵达山顶；汽车上山时沿路面取得的牵引力恒为×103N。
已知汽油完全燃烧释放的热量转化为汽车牵引力做功的效率为30%，汽油热值q=×107J/Kg，求：
（1）汽车上山时牵引力发挥的功率为多大.
（2）汽车从山脚到山顶消耗了多少千克的汽油.
解析：
（1）
牵引力的功率
（2）汽油完全燃烧放出的热量为
消耗汽油的质量为
答案：
（1）汽车上山时牵引力发挥的功率为
（2）汽车从山脚到山顶消耗了6kg的汽油.
【物理趣味园】
人一天需要消耗多少能量
正如电脑要耗电，卡车要耗油，人体的日常活动也要消耗热量.热量除给人在从事运动、日常工作和生活所需要的能量外，一样也提供人体生命活动所需要的能量，血液循环，呼吸，消化吸收等等.
成人每日需要的热量等于人体基础代谢的需要的大体热量加体力活动所需要的热量加消化食物所需要的热量.
消化食物所需要的热量=10%×（人体基础代谢的需要的最低热量+体力活动所需要的热量）
成人每日需要的热量=×（人体基础代谢的需要的最低大体热量+体力活动所需要的热量）
【教材答疑站】
：
雷电发生时将电能转化为光能、声能和内能.肯定光能的存在是因为看到了闪电；肯定声能的存在是因为听到了雷声；肯定内能的存在是因为雷电产生的进程向周围释放出了热量.
第二节能源与社会
【教材冲破区】
【知识图解】
【教材精讲】
一、能源：
提供生产生活所需的能源
二、能源的分类
分类标准
能源类别
注解
举例
是否可再生
可再生能源
可以长期提供或可以再生的能源
太阳能、风能、水能、生物质能等
不可再生能源
消耗后很难再生的能源
煤、石油、天然气等
获取方式
一次能源
从自然界中直接获取的能源
化石能（煤、石油、天然气）、水能、地热能、核能
二次能源
无法从自然界中直接获取，必须通过一次能源的消耗间接而来的能源
电能、火药、汽油、煤油、酒精
开发时间和使用况
常规能源
人类已利用多年的能源
煤、石油、天然气
新能源
新近人类才开始使用的能源
太阳能、朝夕能、地热
①问题试探：
能源与能量是一回事吗？
不是.能够直接或通过转换而取得能量的资源称为能源，比如：
石油、天然气、煤炭等；能量与功有着紧密的联系，能量是指物体做功本领的大小，一个物体的做功本领越强，那个物体具有的能量也就越大，比如：
机械能、内能等.
②概念辨析：
如何区分化石能源和生物质能？
古代动物或植物的尸体通过地质变迁发生沉淀，通过漫长的年代以后就形成了煤炭、石油、天然气，这就是化石能源的成因；生物质能是生命物质提供能量的总称，比如贮存在动物和植物体内的化学能.
③误区警示：
能源的种类辨析
（1）辨别一次能源与二次能源的依据：
一次能源是从自然界中直接取得天然能源；二次能源不能从自然界中直接取得，必需通过一次能源的消耗才能够取得
（2）常规能源和新能源的划分是相对的：
常规能源是指已经能大规模生产和普遍利用的一次能源；新能源是在新技术基础上系统的开发利用的能源（3）可再生能源与不可再生能源都是相对一次能源而言的，只有自然界中现存的、可直接取用的能源才属于这一范围.
【典例1】（2010·广州中考）下列能源中属于可再生能源的是（）
A．风能B．核能
C．石油D．天然气
【精讲精析】选B.明确能量分类的标准是关键，可对照如下思路进行分析
对比分析可知，选项A正确.
一、能源开发与利用的益处：
增进生产力的进展晕提高
二、能源开发与利用短处：
造成环境污染和生态波破坏
①问题试探：
如何理解温室效应
大气中的二氧化碳等气体的浓度增加，破坏大气层与地面之间的红外线辐射的正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，阻止地球热量的散失，使地表气温升高。
②误区警示：
正确理解能源与环境的关系
理解能源与环境的关系时要注意，不能因为利用能源会造成环境污染而停止利用能源；不能因为能源的利用错金文明和社会的进步而无穷制的利用能源；利用能源与环境保护要做到和谐、统一的进展.
【典例2】（2010·无锡中考）为了响应国家“节能减排”的号召，同窗们讨论家用汽车
的节能方式，你以为下列方式不合理的是（）
A．开车进程中不宜频繁的急加油和急刹车
B．按期清理汽车后备箱中的不常常利用物品，减小汽车负载
C．夏天开车打空调时，空调的温度不宜太低
D．驾车长期低速行驶
【精讲精析】选D.开车进程中频繁的急加油和急刹车、长期低速行驶、夏天车内利用空调时设置的温度太低、汽车超负荷行驶，耗油量会显著增加，加大了废气的排放，无益于环保.
【失误导学台】
【典例1】研究能源利用，实现可持续进展已成为21世纪世界各国一路的任务.能源按不同的分类方式可进行不同分类.下列四组能源中，能归入如图所示阴影部份的一组是（）
A．煤炭、地热能、沼气
B．太阳能、风能、海洋能
C．水能、木材、天然气
D．石油、海洋能、核能
【易错答案】A、C、D
【纠错剖析】明确各类能量的划分标准即可肯定正确答案
选项
易错角度
纠错剖析
A
不理解各类能源的界定，将沼气和煤炭进行错误归类
煤炭是不可再生能源、地热能是新能源、沼气是可再生能源
C
不理解各类能源的界定，将天然气进行错误归类
水能是可再生能源、天然气是不可再生能源、
D
不理解各类能源的界定，将石油进行错误归类
海洋能是新能源、石油是不可再生能源、核能是一次能源
【正确答案】选B.太阳能是来自太阳能辐射的能量，属于新能源——新近人类才利用的能源；风能和海洋能既属于新能源——新近人类才利用的能源，也属于可再生能源——能够长期提供或再生的能源.
【策略点睛】明确各类能源的划分标准和相似能源的区别，比如一次能源与二次能源的却别主要在于可否从自然界中直接获取；还应注意不同种类能源之间的交叉性，比如：
煤和石油既属于不可再生能源又属于一次能源.
【变式-1】最近，国家出台了许多有关新能源开发与利用的政策，以保护环境，增进人类的可持续进展.下列各组能源中，均为不可再生能源的是（）
A．煤、石油、天然气B．太阳能、地热能、风能
C．电能、地热能、风能D．核能、水能、生物质能
解析：
选A.煤、石油、天然气属于不可再生能源；地热能、核能属于一次能源；太阳能、生物质能、风能、水能属于可再生能源；电能属于二次能源.
【典例2】关于能源与环境，下列说法正确的是（）
A．光的应用不会造成环境污染，城市建筑能够随意利用玻璃幕墙
B．彩电、空调、电话等家用电器在利用中，对人和环境不会产生任何不利的影响
C．石油、煤、天然气的开采和利用不会造成环境污染和生态破坏
D．太阳能是一种既无污染，又取之不尽的新能源
【易错答案】A、B、C
【纠错剖析】能源在开发与利用的进程中大体上都会给环境带来不同程度的污染，这一点是分析此题的关键
选项
易错角度
纠错剖析
A
只关注光给生活带来的便捷而忽视的光污染的存在
玻璃幕墙的反射性能很好，严重影响了人们的生活
B
误认为家用电器只消耗电能，用电不慎时会造成触电事故，但会环境构没有影响
家用电器在使用的过程中会产生电磁波；被随便丢弃的费电器对环境都会造成不利影响
C
石油、煤、天然气都属于不可再生能源，误认为用完这些能源，在开发其他能源就可以
使用过程中会产生大量的有害物质，对环境造成的污染最为严重
【正确答案】选D.太阳能属于可再生能源，也属于新能源，它在开发、利用的进程不会对环境造成污染，且取之不尽用之不竭.
【策略点睛】所有的能源都有其优势和缺点，大多数能源的开发和利用都会对环境造成必然的污染，只是程度不同算了.
【变式-2】（2010·泸州中考）环境保护、开发新能源是未来能源利用的主旋律。
下列做法中最有利于环境保护的是（）
A、开发太阳能取代煤、天然气等能源B、用天然气代替煤和石油
C、用核能代替水力发电D、废电池与其他废品一路填埋
解析：
选A.太阳能取之不尽用之不竭，利用进程中又没有污染，是理想的能源；可是天然气、核能的利用都会不同程度的造成环境污染；不能将废电池等同于垃圾，处置不妥会造成超级严峻的环境污染.
知能梯级练
【知能训练】
一、能源危机是人类社会面临的一个重大问题。
有的能源消耗完了以后，不可能在短时刻内从自然界取得补充，咱们称此类能源为“不可再生能源”.下列各类能源中属于“不可再生能源”的是（）
A．太阳能B．电能C．风能D．化石能源
解析：
选D.太阳能、电能、风能能够长期提供或能够再生的能源，属于可再生资源，化石能源不可能在短时刻内生成，属于不可再生能源.
二、下列能源在利历时对环境污染最大的是（）
A．太阳能B．风能C．煤D．电能
解析：
选C.太阳能和风能在利用的进程中不会造成环境污染；利用电能时
3、第41届世博会已于2010年5月1日在上海揭幕.为了表现“城市，让生活更美好”的世博会主题精神，某校同窗提出下列环保建议，其中你以为可行的是（）
①开发新能源，减少化石燃料的燃烧；②提倡利用一次性发泡塑料餐具和塑料袋；③开发生产无汞电池；④提倡利用手帕，减少餐巾纸的利用；⑤分类回收垃圾
8、①③⑤B.①③④⑤C.①②③⑤D.①②③④⑤
答案：
B
4、人类开发和利用新能源是现代社会进展面临的重要课题．以下列出的几种能源中：
①煤②风能③太阳能④石油，属于不可再生能源的是；属于清洁能源的是（填序号）．
答案：
①④②③
五、在南昌市红谷滩新区人们可免费租借自行车出行，这是现今提倡低碳生活的一种具体表现.低碳生活是指生活作息时所耗用的能量要减少，从而减低碳专门是二氧化碳的排放.低碳生活，对于咱们普通人来讲，是一种态度，而不是一种能力，咱们应该踊跃提倡并践行.请你从物理学的角度再列举三个低碳生活的事例.
（1）；
（2）；
（3）.
答案：
（1）顺手关灯；
（2）利用空调时关紧门窗；（3）电视机音量不要开得太大等
6、阅读短文，回答问题
热岛效应
现在的人们会感觉到城市的温度高于郊区，这就是常说的热岛效应.分析城市“热岛效应”的主要原因：
一是工厂、交通工具、电气设备和人群排放的热量；二是建筑群、马路中的矿石、水泥，在相同的日照条件下温度升高更明显；三是城区内有然水的面积小，水的蒸发少，降温作用减弱；四是城区内楼群林立，难以形成空气对流.
为了改善城市的人居环境，人们应采取一些有效的办法，例如植树造林，提高资源利用率，更多的利用太阳能、水能、风能，都能够控制环境的热污染.
（1）在我国，随着轿车大量走进锦亭，热污染加倍严峻.汽车的“发动机”把能转化为
能；
（2）建筑群、马路中的矿石、水泥的
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