12.4能源与可持续发展（知识解读）（学生版） 2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019必修第三册）.pdf

12.4能源与可持续发展（知识解读）（原卷版）

•知识点1能量守恒定律、能量转移或转化的方向性

•知识点2能源的分类与应用

•知识点3能源与社会发展

•作业巩固训练

知识点1能量守恒定律、能量转移或转化的方向性

1、能量守恒定律内容：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。

2、能量守恒定律意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普

遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。

能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是在各种自然现象中普遍适用的一条规律。

3、能量守恒定律作用：指明了永动机的不可能被创造出来；发现各种自然现象之间能量的

相互联系与转化。

4、能量守恒的表达式

（1）初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和：E＝E。

初末

（2）某些能量的增加量等于其他能量的减少量：ΔE＝ΔE。

增减

5、能量耗散：自然界中有序度较高的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变为环境的

内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内

能重新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。

6、能量转移或转化的方向性：能量的耗散是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。各种形式的能量向内能的转化，是无序程度较小的状态向无序程度较大的状态

转化，这是自然界能够自动发生、全额发生的。

一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。

7、对能量耗散和品质降低的理解

（1）能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质降低。能量在利用过程中，总是

由高品质的能量最终转化为低品质的能量。

（2）内能比机械能、电能等能量低级，是一种低品质的能量。能量耗散只是导致了能量品

质降低，并不会导致能量总量减少，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不太可用的形

式。煤、石油、天然气等能源储存着高品质的能量，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。内能较之机械能、电能、光能、核能等是一种低品质能量。

各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么

巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了。能量的耗散

表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，从便于

利用的能源变成不便于利用的能源。能量的耗散导致可利用能源减少。

【典例1-1】能量守恒定律是人类认识自然的最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，下

列说法正确的是（）

A．不同形式的能量之间可以相互转化

B．能量可以被创生，也可以被消灭

C．因为能量是守恒的，所以不需要节约能源

D．因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机

【典例1-2】（多选）下面设想符合能量守恒定律的是（）

A．利用核动力，驾驶地球离开太阳系

B．做一条船，利用流水的能量逆水行舟

C．通过太阳照射飞机，即使飞机不带燃料也能飞行

D．利用永久磁铁间的作用力，造一台永远转动的机械

【变式1-1】下列关于能量守恒定律的认识不正确的是（）

A．某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

B．某个物体的能减少，必然有其他物体的能增加

C．不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机，不可能制成

D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明能量消失了

【变式1-2】（多选）关于能量守恒定律与能源，下面说法正确的是（）

A．人骑自行车是将生物质能转化为机械能

B．电动自行车和燃油汽车将汽油的化学能转化为机械能

C．只要有能量转移和转化，就一定遵从能量守恒定律

D．生物质能属于可再生能源，风能属于不可再生能源

知识点2能源的分类与应用

1、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。不可再生能源包括

煤炭、石油和天然气等。

2、能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。可再生能源包括水能、风能、潮汐能、太阳

能