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- 2023-08-25 08:42:02 发布
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4. 能源与可持续发展
我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械
能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？
能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知
识应用于生活实际。
1.掌握并理解能量守恒定律。（物理观念）
2.了解能源的分类与应用。（科学思维）
3.了解能源与社会发展。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！进走 课 堂
……能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形
式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
这个规律叫作能量守恒定律（law of energy conservation）。
一.能量守恒定律
把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，
最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过
一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？
思考讨论：
二.能量转移或转化的方向性
实际上在大多数情况下，各种形式的能量最终会转化为内能，
但这些内能却很难被人类回收利用，这种现象叫作能量耗散。
便于利用的能量
不便于利用的能量
自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过
程都具有方向性。
机械能 内能
内能机械能
蒸汽机 内燃机
机械能 内能
100％
机械能 内能
100％
×
萨迪·卡诺
三.能源的分类与应用
煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作
化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。
水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再
生，叫作可再生能源。
1.太阳能发电
2.水力发电
三峡水电站葛洲坝水电站
3.风能发电
连云港临港产业区风车田
新疆达坂城风车田
4.核能发电
田湾核电站
大亚湾核电站
秦山核电站
四.能源与社会发展
1、火的使用是人类在能源使用上的第一个里程碑。
2、蒸汽机开始了人类文明的新纪元。
3、内燃机推动了机械化与电气化进程。
4、蒸汽轮机和燃气轮机的发展为大规模发电和航空事业奠定了基础。
能量
能量守恒定律
多种形式
转化：能量可以
从一种形式转化
为另一种形式
转化的不可逆性：一切
与热现象有关的宏观自
然过程都是不可逆的
分类
可再生能源
不可再生能源
能源与社会发展
1.如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附
近单位面积的能量 E0 为 7×103J/(m2 · s)。一台热水器的聚热面积为 2m2，
若每天相当于太阳直射热水器 4h，太阳能的 20% 可转化为水的内能，那
么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
2.某地区的风速为 14 m/s， 空气的密度为1.3 kg/m3。若使风力发电机转
动的风通过的截面积为400 m2，且风能的20%可转化为电能，则发电功
率是多少？
以时间 t 内通过横截面积为 400m2 的空气柱为研究对象
解：在 t 时间内通过横截面积为 400m2 的风能全部使风力发电机转动，
根据能量守恒定律，有：
其中：m＝ρV＝ρvtS，
其动能有20%转化为电能，故发电功率为：
3.三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库蓄水后，平均水
位落差约为 100 m，水的流量约为 1.35×104 m3/s。船只通航需要约 3500
m3/s 的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流
减少的机械能有 20% 转化为电能。
(1) 按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
(2) 根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城
市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？
解：
（1）用于发电的水流量Q＝1.35×104 m3/s －3500 m3/s＝1×104 m3/s
每秒约有 1×104m3 的水用来发电，每秒用来发电的水质量
m＝ ρV＝ 1×107kg
则发电平均功率约为P＝ mgh×20% ＝ 2×109W
（2）三口之家生活用电的平均功率为0.5kW
可供给用户数人口数N＝3n＝12×106
可以满足12个百万人口城市的生活用电
黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大
的奠基。
停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。
我们知道，内能可以转化成电能，电能可以转化成光能、内能或机械
能……既然能量是守恒的，不会凭空消失，为什么我们还要节约能源呢？
能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知
识应用于生活实际。
1.掌握并理解能量守恒定律。（物理观念）
2.了解能源的分类与应用。（科学思维）
3.了解能源与社会发展。（科学思维）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！进走 课 堂
……能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形
式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
这个规律叫作能量守恒定律（law of energy conservation）。
一.能量守恒定律
把刚煮好的热鸡蛋放在冷水中，过一会儿，鸡蛋的温度降低，水的温度升高，
最后水和鸡蛋的温度相同。是否可能发生这样的现象：原来温度相同的水和鸡蛋，过
一会儿水的温度自发地降低，而鸡蛋的温度上升？
思考讨论：
二.能量转移或转化的方向性
实际上在大多数情况下，各种形式的能量最终会转化为内能，
但这些内能却很难被人类回收利用，这种现象叫作能量耗散。
便于利用的能量
不便于利用的能量
自然界实际进行的与热现象有关的一切宏观过
程都具有方向性。
机械能 内能
内能机械能
蒸汽机 内燃机
机械能 内能
100％
机械能 内能
100％
×
萨迪·卡诺
三.能源的分类与应用
煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作
化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。
水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能。这些能源在自然界可以再
生，叫作可再生能源。
1.太阳能发电
2.水力发电
三峡水电站葛洲坝水电站
3.风能发电
连云港临港产业区风车田
新疆达坂城风车田
4.核能发电
田湾核电站
大亚湾核电站
秦山核电站
四.能源与社会发展
1、火的使用是人类在能源使用上的第一个里程碑。
2、蒸汽机开始了人类文明的新纪元。
3、内燃机推动了机械化与电气化进程。
4、蒸汽轮机和燃气轮机的发展为大规模发电和航空事业奠定了基础。
能量
能量守恒定律
多种形式
转化：能量可以
从一种形式转化
为另一种形式
转化的不可逆性：一切
与热现象有关的宏观自
然过程都是不可逆的
分类
可再生能源
不可再生能源
能源与社会发展
1.如图是架在屋顶的太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到地面附
近单位面积的能量 E0 为 7×103J/(m2 · s)。一台热水器的聚热面积为 2m2，
若每天相当于太阳直射热水器 4h，太阳能的 20% 可转化为水的内能，那
么这个热水器一天内最多能利用的太阳能为多少？
2.某地区的风速为 14 m/s， 空气的密度为1.3 kg/m3。若使风力发电机转
动的风通过的截面积为400 m2，且风能的20%可转化为电能，则发电功
率是多少？
以时间 t 内通过横截面积为 400m2 的空气柱为研究对象
解：在 t 时间内通过横截面积为 400m2 的风能全部使风力发电机转动，
根据能量守恒定律，有：
其中：m＝ρV＝ρvtS，
其动能有20%转化为电能，故发电功率为：
3.三峡水力发电站是我国最大的水力发电站。三峡水库蓄水后，平均水
位落差约为 100 m，水的流量约为 1.35×104 m3/s。船只通航需要约 3500
m3/s 的流量，其余流量可全部用来发电。水流冲击水轮机发电时，水流
减少的机械能有 20% 转化为电能。
(1) 按照以上数据估算，三峡发电站的发电功率最大是多少？
(2) 根据你对家庭生活用电的调查来估算，如果三峡电站全部用于城
市生活用电，它可以满足多少个百万人口城市的生活用电？
解：
（1）用于发电的水流量Q＝1.35×104 m3/s －3500 m3/s＝1×104 m3/s
每秒约有 1×104m3 的水用来发电，每秒用来发电的水质量
m＝ ρV＝ 1×107kg
则发电平均功率约为P＝ mgh×20% ＝ 2×109W
（2）三口之家生活用电的平均功率为0.5kW
可供给用户数人口数N＝3n＝12×106
可以满足12个百万人口城市的生活用电
黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂，对彩霞是伟大
的奠基。
停止前进的脚步，江河就会沦为一潭死水。