2020版高中物理 第五章 能源利用与环境问题 3 可持续发展战略学案 教科版选修3-3

2020版高中物理 第五章 能源利用与环境问题 3 可持续发展战略学案 教科版选修3-3

‎1　能源与人类生存的关系 ‎2　能源利用与环境问题 ‎3　可持续发展战略 ‎[学习目标]　1.了解能源及其分类．知道什么是能量耗散和能源危机.2.了解能源利用造成的环境问题(如温室效应、酸雨等).3.了解可持续发展战略，知道“节流”和“开源”的一些措施．‎ 一、能源与人类生存的关系 ‎1．能源的分类 ‎(1)一次能源和二次能源 ‎①一次能源：直接来自自然界未经加工、转换的能源，也叫初级能源．‎ ‎②二次能源：由一次能源直接或间接加工、转化而来的能源产品．‎ ‎(2)再生能源和非再生能源 ‎①再生能源：有天然的自我恢复能力的能源．‎ ‎②非再生能源：必须经历地质年代才能形成而短期内无法再生的能源．‎ ‎(3)常规能源和新能源 ‎①常规能源：当前开发技术上比较成熟、使用比较普遍的能源．‎ ‎②新能源：新近才开始大规模利用的，或正在研究以便广泛推广使用的能源．‎ ‎2．能量耗散 由高品质的能量转化为低品质能量的过程叫能量耗散．‎ 二、能源利用与环境问题 ‎1．温室效应 ‎(1)成因：温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的．二氧化碳主要由石油和煤炭的燃烧产生．‎ ‎(2)危害：全球温暖化；海平面上升；降水量变化；影响农业生产；影响气候带和植被分布；影响土地利用；影响人体健康．‎ ‎2．酸雨 ‎(1)‎ 8‎ 成因：现代工业、农业、交通和陆地、海洋天然排放的多种污染物，与尘埃一起升到高空，通过扩散、迁移、转化，经重力沉降到地面或经雨雪冲刷到达地面．‎ ‎(2)危害：导致土壤的酸性增强；破坏森林生态系统；使江河湖水酸化，鱼虾大量死亡；腐蚀建筑和艺术品；影响人体健康等．‎ ‎3．大气臭氧层厚度变薄 ‎(1)成因：氯氟烃类化合物在受到高能量的紫外线照射以后将产生氯原子和自由基，而氯原子能够连续破坏臭氧分子．‎ ‎(2)危害：臭氧层可以吸收99%的太阳紫外辐射中对生物最有害的部分．臭氧层破坏将导致地球受到强烈的紫外辐射，这会对植物、动物产生直接的破坏作用，对生态系统的结构和功能产生明显的影响，并有可能引起人体皮肤癌、眼病等．‎ ‎4．放射性污染 ‎(1)成因：核裂变能的开发和核技术在医疗、农业、工业和科学研究中应用时产生的放射性污染．‎ ‎(2)危害：危害人体健康；使动物、植物等发生变异．‎ 三、可持续发展战略 ‎1．可持续发展是指既满足当代人的需求，又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展．‎ ‎2．节约资源，发展自然资源的循环使用．‎ ‎3．节能新技术：三束技术、超导技术、燃料节能等．‎ ‎4．开发新能源 目前正在开发利用的新能源有太阳能、地热能、海洋能、风能以及核聚变能等．‎ ‎[即学即用]‎ 判断下列说法的正误．‎ ‎(1)能源是取之不尽、用之不竭的．(×)‎ ‎(2)能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等．(√)‎ ‎(3)冬天用电暖器取暖时电能转化为内能属于能量耗散．(√)‎ ‎(4)温室效应是由于大气里二氧化碳含量减少而形成的．(×)‎ ‎(5)酸雨会破坏森林的生态系统．(√)‎ ‎(6)臭氧层破坏将导致地球受到紫外线辐射减弱．(×)‎ 一、能源与人类生存的关系 ‎[导学探究]‎ 8‎ ‎　能量守恒定律说明了能量在转化和转移过程中是守恒的．那么，我们为什么还要节约能源呢？‎ 答案　能量与能源不是一个概念，能量虽不会减少，但能源会越来越少，因此我们要节约能源．‎ ‎[知识深化]‎ ‎1．对能量耗散的理解 ‎(1)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．‎ ‎(2)能量耗散虽然不会使总能量减少，却会导致能量品质的降低，它实际上将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式．‎ ‎(3)能源储存着高品质的能量，如煤、石油、天然气等，在利用它们的时候，高品质的能量释放出来并最终转化为低品质的内能．‎ ‎(4)能量虽然不会减少但能源会越来越少，所以要节约能源．‎ ‎2．能源问题 ‎(1)世界性的能源问题主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机．‎ ‎(2)地球上有限的非再生能源储量已远远不能满足人类日益增长的长期需求，21世纪人类正面临着严重的传统能源枯竭的威胁.‎ 例1　(多选)能源利用的过程实质上是(　　)‎ A．能量的消失过程 B．能量的耗散过程 C．能量的转化和转移过程 D．能量的转化、传递并且逐渐消失的过程 答案　BC 解析　在利用能源的过程中，能源储存的高品质能量释放出来并最终转化为低品质的内能，所以能源利用过程是能量的耗散过程，B正确．能源利用的过程是做功或热传递的过程，前者是能量的转化，后者是能量的转移，在转化和转移过程中遵循能量守恒，故选项A、D错误，C正确．‎ 例2　(多选)下列对能量耗散理解正确的是(　　)‎ A．能量耗散说明能量在不断减少 B．能量耗散遵守能量守恒定律 C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但可以凭空消失 D．能量耗散从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性 答案　BD 解析　在发生能量转化的宏观过程中，其他形式的能量最终转化为流散到周围环境的内能，无法再回收利用，这种现象叫能量耗散．能量耗散并不违反能量守恒定律，宇宙中的能量既没有减少，也没有消失，它从能量角度反映出自然界的宏观过程具有方向性，故A、C错，‎ 8‎ B、D对．‎ 能量与能源的区别 ‎1．能量是守恒的，既不会增加也不会减少．‎ ‎2．能源是能够提供可利用能量的物质．‎ ‎3．能量耗散，能量总量不变，但能量品质会下降即能源减少，故我们要节约能源．‎ 二、能源利用与环境问题 ‎[导学探究]　随着能源消耗量的持续增长，能源消耗对环境带来的污染也日益严重，你能列举因能源利用带来的环境问题吗？‎ 答案　温室效应、酸雨、大气臭氧层厚度变薄等．‎ ‎[知识深化]‎ ‎1．做好环境保护工作 目前的任务是采用环境能源技术，解决突出的环境污染问题，例如：城市生活垃圾问题，变垃圾为能源；汽车尾气问题，达到废气“零”排放；环境污染的综合治理问题，解决废物、废水、废气等，要变废为宝．‎ ‎2．酸雨的成因、危害及防止 ‎(1)成因：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、氮氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨，煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质．‎ ‎(2)危害：酸雨影响人的健康，危害生态系统，使土壤酸化和贫瘠，腐蚀建筑物和艺术品等．‎ ‎(3)防止：①健全法规，强化管理，控制排放．②发展清洁煤技术，减少燃烧过程中SO2的排放；③通过改造发动机，安装汽车尾气净化装置，用无铅汽油代替含铅汽油等手段，控制汽车尾气排放．‎ 例3　(多选)能源利用对环境带来的污染有(　　)‎ A．水能的开发利用可能造成地面沉降、破坏生态系统、水质变化等 B．酸雨会破坏森林生态系统，使江河湖水酸化，使农作物减产 C．臭氧不是氧气，它的变化不会影响人类及地球上的其他生物 D．核能带给人类巨大利益，人类可以无节制的开发利用 答案　AB 解析　水能的开发利用要改变原有河流的结构，会引起地面沉降等，A正确；酸雨是呈酸性的降水，有腐蚀性，会破坏森林生态系统，使江河湖水酸化等，B正确；臭氧层可以吸收99%的太阳紫外辐射中对生物最有害的部分，是地球生命的保护伞，故C 8‎ 错误；核能技术，尽管在反应堆方面已有了安全保障，但核废料的处理问题没有完全解决，故不能无节制的开发利用，D错误．‎ 三、可持续发展战略 ‎[导学探究]　传统的生产模式和消费模式的特征是“高投入、高消耗、高污染”，所以在人类对能源利用的过程中，其中有很大一部分能量被损耗浪费了．面对现在面临的能源危机，你认为我们现在利用能源应本着怎样的原则？‎ 答案　节约能源，大力发展能源的循环使用；开创节能新技术，提高能源的利用率；开发新能源．‎ 例4　关于能源的开发和利用，下列观点不正确的是(　　)‎ A．能源是有限的，无节制的利用能源，是一种盲目的短期行为 B．根据能量守恒定律，能源是取之不尽、用之不竭的 C．在对能源进行开发和利用的同时，必须加强对环境的保护 D．不断开发新能源，是缓解能源危机、加强环境保护的主要途径 答案　B 解析　能量是守恒的，但由于能量的降退，使得能利用的能源越来越少．‎ ‎1．(能源与人类关系)下列哪些现象属于能量耗散(　　)‎ A．利用水能发电转化为电能 B．电能通过灯泡中的电阻丝转化为光能 C．电池的化学能转化为电能 D．火炉把房子烤暖 答案　D 解析　能量耗散是指其他形式的能转化为内能，最终流散在周围环境中无法重新收集并加以利用的现象，能够重新收集并加以利用的能不能称为能量耗散．本题中的电能、光能都可以重新收集并加以利用，如用光作能源的手表等．只有当用电灯照明时的光能被墙壁吸收之后变为周围环境的内能，才无法重新收集并加以利用，但本题没有告诉该光能用来做什么，故不能算能量耗散．火炉把房子烤暖后使燃料的化学能转化成内能并流散在周围的环境中，无法重新收集并加以利用，属于能量耗散．‎ ‎2．(能源的开发与利用)(多选)下列关于能源的说法中正确的是(　　)‎ A．能源是取之不尽，用之不竭的 B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等 C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 8‎ D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大 答案　BC ‎3．(能源与环境)(多选)关于温室效应，下列说法中正确的是(　　)‎ A．太阳能源源不断地辐射到地球上，由此产生了温室效应 B．石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了温室效应 C．温室效应使得地面气温上升、两极冰雪融化 D．温室效应使得土壤酸化 答案　BC 解析　温室效应的产生是由于石油和煤炭在燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，它的危害是使地面气温上升、两极冰雪融化、海平面上升淹没沿海城市、海水和河流倒灌、耕地盐碱化等，故选项B、C正确．‎ ‎4．(可持续发展)下列供热方式最有利于环境保护的是(　　)‎ A．用煤做燃料供热 B．用石油做燃料供热 C．用天然气或煤气做燃料供热 D．用太阳能灶供热 答案　D 解析　煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能．但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧的不充分，使得废气中含有粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大为推广，故答案应选D.‎ 考点一　能源与人类关系 ‎1．下列属于新型能源，又是再生能源的是(　　)‎ A．太阳能 B．石油 C．天然气 D．核能 答案　A ‎2．水力发电站的电能最终来自于(　　)‎ A．太阳能 B．水的动能 C．水的势能 D．水的内能 答案　A 解析　煤、石油、水力等能源最终来自于太阳能．是太阳能将水蒸发到高处，然后再降落到地面各处，汇成江河湖海，高处的水向低处流就具有了水能，从而用于发电．‎ ‎3．(多选)下列关于能量耗散的说法中正确的是(　　)‎ 8‎ A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指流散在环境中的内能再也不能收集起来被人类利用 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 答案　BCD ‎4．作为新能源，从环保角度来看，氢气具有的突出特点是(　　)‎ A．在自然界里存在氢气 B．氢气轻，便于携带 C．燃烧氢气无污染 D．氢气燃烧发热量高 答案　C ‎5．以下说法正确的是(　　)‎ A．热量自发地从甲物体传到乙物体，甲的内能不一定比乙大 B．汽油是一种清洁能源 C．水能是可再生能源，所以可制造一台利用水能的机器，效率可达100%‎ D．煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的 答案　A 解析　热量自发地从甲传到乙，说明甲的温度高于乙的温度，但物体的内能除与温度有关外，还与物体的体积及物质的量等因素有关，甲的内能不一定大于乙的内能，A对；汽油燃烧会引起一些化合物的产生，导致有毒气体的生成，B错；水能虽然是可再生能源，由热力学第二定律可知，热机的效率不可能达到100%，C错；煤、石油等的储存量是有限的，是不可再生能源，D错．‎ ‎6．某同学决定利用身边的材料制作一个简易的太阳能热水器，容器壁的其中两个面用玻璃板替代，以便利于阳光射入，其设计结构如图1所示，为了更有效地利用太阳能，提高热水温度，下列措施中不合理的是(　　)‎ 图1‎ A．容器容积一定时，增大日光入射的有效面积 B．尽量使用有效采光面与太阳光垂直 C．将除玻璃板之外的内壁涂黑 D．将除玻璃板之外的内壁涂上一层反射面 答案　D 解析　若将玻璃板之外的内壁涂上一层反射面则不利于对阳光的吸收，应涂成黑色，因为黑色的吸热效果较好．‎ 考点二　能源与环境 8‎ ‎7．酸雨对植物的正常生长影响很大，为了减少酸雨的影响，应采取的措施是(　　)‎ ‎①少用煤作燃料　②燃料脱硫　③在已经酸化的土壤中加石灰　④多种植美人蕉、银杏等植物　⑤开发新能源⑥多种植法国梧桐、柠檬等植物 A．①②④⑤ B．①②⑤⑥‎ C．①②③④⑤ D．①②③⑤⑥‎ 答案　A 解析　酸雨主要是由煤、石油等燃料尤其是煤燃烧所释放的SO2和氮氧化物在降水过程中溶入雨水形成的．因而为减少酸雨的影响，少用煤作燃料和燃料脱硫是有效的方法．开发新能源也是减少煤的使用量的方法，另外美人蕉和银杏对SO2有较强的吸收能力，所以①②④⑤正确，应选A.‎ ‎8．下列叙述中不正确的是(　　)‎ A．一般将pH小于5.6的降水称为酸雨 B．无氟冰箱的使用会使臭氧层受到不同程度的破坏 C．大气中CO2含量的增多是引起温室效应的主要原因 D．“白色污染”是当前环境保护亟待解决的问题之一 答案　B ‎9．下述化学物质中，对大气臭氧层破坏最大的是(　　)‎ A．氟利昂 B．二氧化碳 C．二氧化硫 D．一氧化碳 答案　A ‎10．CO2气体几乎不吸收太阳的短波辐射，大气中CO2浓度增加能使地表温度因受太阳辐射而上升；另外，它还有强烈吸收地面红外热辐射的作用，阻碍了地球周围的热量向外层空间的排放，使整个地球就像一个大温室一样，因此，大气中CO2气体浓度的急剧增加已导致气温的逐步上升，使全球气候变暖．‎ ‎(1)这种大气中以CO2为主的气体产生的效应称为(　　)‎ A．光热效应 B．光电效应 C．光气效应 D．温室效应 ‎(2)导致大气中CO2浓度增加的主要原因是(　　)‎ A．大量植物和生物物种灭绝 B．大量燃料如石油、煤炭、天然气等的燃烧 C．人口剧增，呼出的CO2增多 D．自然因素破坏了地球环境的生态平衡 答案　(1)D　(2)B 8‎