高中物理 4.3-4.4新能源的开发 能源与可持续发展课件 新人教版选修1-2

高中物理 4.3-4.4新能源的开发 能源与可持续发展课件 新人教版选修1-2内容摘要：

1、三、新能源的开发 四、能源与可持续发展 情境导入 课程目标 汽车的尾气污染是个让所有人头疼的世界性难题 , 因为由氢作燃料的电动汽车与传统汽车相比 , 无尾气排放 , 无污染 , 能效高 , 所以很多发达国家政府和跨国公司目前都纷纷投入巨资研发这种新时代的交通工具。 其中我国拥有完全自主知识产权的氢燃料电池轿车 “ 超越三号 ” , 已达到世界先进水平 ,并加快向产业化的目标迈进。 你知道氢能具有哪些优点吗 ? 提示 : 具有原料来源广、易燃烧、热值高等优点。 1 . 了解太阳能、风能、生物质能、地热能、氢能等几种新能源。 了解这几种新能源在生活、生产中的应用及开发时存在的困难。 2 . 由于传统能 2、源趋向枯竭 , 了解新能源开发的重要意义 , 知道物理学是新能源开发与利用的理论基础。 3 . 了解能源的利用中所带来的一些负面影响 , 如 : 酸雨、失控的温室效应、热岛效应、臭氧层被破坏等。 4 . 知道解决能源的利用所带来的问题需要建立可持续发展的观念 , 在这一观念的指导下 , 人类的生产方式与生活方式都应进一步改变。 一 二 一、新能源的开发 1 . 太阳能 ( 1 ) 利用方式 光热 转换、 光电 转换、 光化学 转换是利用太阳能的几种方式。 在这几种方式中 , 技术最成熟、成本最低廉、应用最广泛的是 光热 转换。 ( 2 ) 存 在的缺点 太阳能的 分散 性、 间断 性特点 , 对 3、太阳能的大规模利用提出了挑战。 一 二 2 . 风能 ( 1 ) 特点 风能是一种 天然 能源 , 蕴藏量丰富 , 可以再生 , 永不枯竭 , 没有污染 , 随处都可以开发利用。 ( 2 ) 利用 风能的直接应用是把风能转变为 机械能 , 随着发电技术的进步 , 风力发电 成为风能最重要的应用。 ( 3 ) 弱点 风能的突出弱点是 密度 低、不稳定、 地区 差异大。 一 二 3 . 生物质能 ( 1 ) 概念 由 生物体 产生的能量就是生物质能 , 是以 化学能 的形式储存在生物体内的太阳能。 ( 2 ) 来源 :柴薪 、人畜粪便、城市垃圾和水生植物。 ( 3 ) 利用 :直接 燃烧 、 沼气 4、 生产、酒精制取、人造石油的制造、生物质能发电。 4 . 地热能 ( 1 ) 概念 :是地球内部释放出来的 内 能。 ( 2 ) 利用 :采暖 、温室养殖、水产养殖、医疗、地热 发电 等。 一 二 5 . 氢能 ( 1 ) 优点 便于 储存 和 携带 , 储量丰富 , 不污染环境 , 能代替石油。 ( 2 ) 开发利用需解决的两个难题 氢的 制备 , 需要一种价廉易行的方法。 氢的 储存和运输 要比较方便。 一 二 二、能源与可持续发展 1 . 常规能源对环境的影响 ( 1 ) 酸雨 概念 酸雨指 于 5. 6 的降水 , 有时也泛指以沉降形式从大气转移到地面的 酸性物质。 成因 酸雨的形成 5、是复杂的大气化学 和大气物理现象 , 是大气 污染 的结果。 危害 酸雨对建筑材料、金属制品、纺织品都有 腐蚀 作用。 酸雨会破坏土壤 ,使土壤 酸化。 酸雨直接危害人的 呼吸系统 、眼睛和皮肤。 一 二 ( 2 ) 失控的温室效应 温室效应 二氧化碳 、 水蒸气 这些能产生类似温室玻璃作用的气体 , 就是温室气体 ,它们的影响称为温室效应。 危害 失控的温室效应会造成全球气候 变暖 , 海平面 上升 等现象 , 危害自然生态系统 , 给人类带来威胁。 一 二 ( 3 ) 热岛效应 概念 大城市市区气温比郊区气温 高 的现象叫作热岛效应。 形成原因 在大城市 , 大量 烟尘 和 废气 使大气混浊 6、度增加。 这些尘粒 作为凝结核又促进了 雾 和 云 的形成 , 致使城市上空大气变得更为混浊 , 阻碍了地表 热量 向外辐射。 另外 , 城市中的建筑物、混凝土和沥青路面 , 改变了地表的反射率和蓄热能力 ; 工厂、办公室、居民生活中使用的电器设备向环境 散热 , 等等。 影响 热岛效应虽然可以降低冬季 采暖 能耗 , 但是在夏季 , 热岛效应使 气温 升得更高 , 不仅增大城市 用水 量和 用电 量 , 还会使人心脏、脑血管和呼吸系统等疾病的发病率上升。 一 二 2 . 能源与可持续发展 ( 1 ) 造成能源短缺的原因 一是能源的消费需求 过大 ; 二是不可再生能源本身 储量 有限 , 而开采的 7、规模却越来越大。 ( 2 ) 可持 续发展思想的几个观点 第一 , 寻求自然资源及其开发利用之间的 平衡 , 既要发展又要考虑到环境系统的再生能力。 第二 , 人类的生产方式与生活方式要与地球承载能力保持平衡 , 既要创造美好的生活 , 又要 合理 地利用自然资源。 第三 , 要提高 技术水平 , 提高 经济生产 能力。 探究 一 探究 二 新能源的开发 问题导引随着人类社会和经济的发展 , 人们对能源的需求日益增加 , 人类即将面临传统能源枯竭的威胁 , 因此开发研究新能源就成为当务之急 , 那么除太阳能外 , 还有哪些形式的能可供我们开发和利用呢 ? 提示 :风能、生物质能、地热能、氢能等。 8、探究 一 探究 二 名师精讲1 . 各种能源 ( 1 ) 概念 能源是提供可利用能量的物质资源或自然过程 , 它是人类赖以生存和生活的重要物质基础。 ( 2 ) 分类 能源家庭从不同的角度可以划分为不同的成员 , 按产生方式可分为一次能源和二次能源 , 按能否再利用可分为可再生能源和不可再生能源 , 按是否造成环境污染可分为污染能源和清洁能源 , 按能源利用技术又可分为常规能源和新能源。 探究 一 探究 二 一次能源中有可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源等。 其中 , 煤炭、石油和天然气是当今世界中一次能源的三大支柱 , 构成了全球能源家庭结构的基本框架。 另外 , 一次能源中还有 9、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及核能。 二次能源中有电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等等。 污染能源包括像煤炭、石油等 ; 清洁能源包括水力、电力、太阳能、风能、核能等。 常规能源包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等 , 新能源包括太阳能、 风能、地热能、海洋能、生物质能以及核能。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 来源 地球上的能源绝大部分直接或间接来自太阳能 , 如生物质能、煤、石油、天然气、水能、潮汐能、海洋能等都是由太阳能转化来的。 探究 一 探究 二 2 . 新能源及开发 ( 1 ) 新能源 人类正在开发和利用的新能源是核能、太阳能、 10、风能、生物质能、地热能和氢能。 ( 2 ) 物理学与能源开发 开发新能源是解决日益增长的能源需求的根本途径。 能源的开发问题不仅是一个技术问题 , 还是一个带有综合性的社会问题。 能源科学技术和自然科学、技术科学、环境科学、社会科学等都有密切的关系。 但能源的开发和利用的理论基础是物理学。 物理学曾经为人类能源开发作出过巨大贡献 , 在当今人类社会以化石能源 ( 煤、石油、天然气等 ) 为主的常规能源时期 ,向以核能及可再生能源 ( 太阳能、风能、生物质能等 ) 为主的新能源时期的过渡中 , 物理学仍将发挥指导作用。 探究 一 探究 二 【例题 1 】 下列说法正确的是 ( ) A. 煤、石油、天然气 11、等燃料的最初来源可追溯到太阳能 B. 汽油是一种清洁能源 C. 水能是可再生能源 D. 煤、石油等常规能源是取之不尽、用之不竭的 解析 :煤、石油、天然气等是动植物转化成的 ,其来源可追溯到太阳能 , 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 ;水能是可再生能源 , C 对 ;煤、石油等存量是有限的 ,是不可再生能源 , D 错。 故正确选项为 答案 : 探究 一 探究 二 题后反思 明确能源的分类 ,知道能源的来源以及不同种类的能源在使用过程中对环境的危害是解答此题的关键。 探究 一 探究 二 能源与可持续发展 问题导引如图是锅炉工作时的外景 , 从节约能源和环境保护 12、角度来看 , 分析存在的主要问题是什么。 探究 一 探究 二 提示 :由图中的浓烟滚滚 ,可以发现存在的主要问题有两个 ,一是燃料燃烧不充分 ,且烟气带走大量的热量 ,造成能量损失 ; 二是造成大气污染。 名师精讲 1 . 常规能源对环境的影响 ( 1 ) 酸雨 人类生活和生产的主要能源是化石燃料 , 煤和石油中的硫、氮等元素 ,在燃烧过程中产生二氧化硫、一氧化氮等气体。 二氧化硫是酸性氧化物 ,一氧化氮在常温下很容易与空气中的氧化合 , 形成二氧化氮 , 一旦遇到降水 ,二氧化硫和二氧化氮与雨水化合 , 形成硫酸和硝酸。 酸雨中含有硫酸、硝酸、水等物质。 危害 : 酸雨影响人的健康 , 危害生态 13、系统 , 使土壤酸化和贫瘠 , 腐蚀建筑和艺术品等。 防治 : a. 健全法规 , 强化管理 , 控制排放。 b. 发展清洁煤技术 , 减少燃烧过程中 的排放。 c. 通过改造发动机 , 安装汽车尾气净化装置 , 控制汽车尾气排放。 探究 一 探究 二 探究 一 探究 二 ( 2 ) 失控的温室效应 成因 : 温室效应失控是由于大气里温室气体 ( 二氧化碳等 ) 含量增大而形成的 , 石油和煤燃烧时产生二氧化碳。 危害 : 温室效应失控会导致全球变暖、海平面上升、疾病增多等。 改善措施 : 调整能源结构 , 控制二氧化碳的过量排放。 具体实施时可以从以下两方面进行 : 一是提高能源利用率 , 如 14、改进设备、技术、树立节约能源的消费观等 ; 二是开发新能源 , 如多使用核能、太阳能、风能等。 探究 一 探究 二 ( 3 ) 热岛效应 热岛效应 :城市气温比郊区高的现象。 形成原因 : 在大城市 , 大量烟尘和废气使大气混浊度增加 , 这些尘粒作为凝结核又促进了雾和云的形成 , 致使城市上空大气变得更为混浊 , 阻碍了地表热量向外辐射。 城市中的建筑物、混凝土和沥青路面 , 改变了地表的反射率和蓄热能力 ; 工厂、办公室、居民生活中使用的电气设备向环境散热。 导致了城市的气温比周围农村的气温高 , 形成明显的温度差。 探究 一 探究 二 2 . 能源与可持续发展 能源短缺的原因 :( 1 15、) 能源的消费需求过大。 ( 2 ) 不可再生能源本身储量有限 , 而开采的规模却越来越大。 可持续发展思想包括以下几个观点 : ( 1 ) 寻求自然资源及其开发利用之间的平衡 , 既要发展又要考虑到环境系统的再生能力。 ( 2 ) 人类的生产方式与生活方式要与地球承载能力保持平衡 , 既要创造美好的生活 , 又要合理地利用自然资源。 ( 3 ) 要提高技术水平 , 提高经济生产能力。 探究 一 探究 二 【例题 2 】 怪脾气 ” , 它几乎不吸收太阳的短波辐射 , 大气中 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 , 大气中二氧化碳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。 这种大气中以 ) A. 光热效应 B. 光电效应 C. 光气效应 D. 温室效应。