第六章內(nèi)能的利用能源與可持續(xù)發(fā)展

2022課程標(biāo)準(zhǔn)

?了解能量及其存在的不同形式，能描述不同形式的能量和生產(chǎn)生活的聯(lián)系。

?通過實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。

了解熱機(jī)的工作原理，知道內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史中的重要意義。

知道能量守恒定律,列舉日常生活中能量守恒的實(shí)例。有用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析問

題的意識(shí)。

列舉能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性的常見實(shí)例。

列舉常見的不可再生資源和可再生資源。

知道核能的特點(diǎn)和核能利用可能帶來(lái)的問題。

從能源開發(fā)與利用的角度體會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要性。

教材考點(diǎn)?深度梳理

考點(diǎn)一熱機(jī)及熱機(jī)效率

熱值

(1)定義:燃料①放出的熱量與燃料質(zhì)量的②，叫做這種燃料的熱值。

(2)公式及單位:q=*變形式:。=/nq。單位:③，符號(hào)是④o

■

(1)對(duì)于氣體燃料來(lái)說，熱值q=*熱值單位為J/m3o

(2)熱值是燃料本身的一種特性，它與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、體積、是否完全燃燒等沒有

關(guān)系。

?熱機(jī)及熱機(jī)效率

(1)內(nèi)燃機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中包括⑤、⑥、⑦、⑧四個(gè)沖程;

一個(gè)工作循環(huán)中的做功沖程是利用燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，把⑨能轉(zhuǎn)化為⑩能，壓縮

沖程把?能轉(zhuǎn)化為?能。

(2)熱機(jī)效率

定義:熱機(jī)用來(lái)做?的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比。

公式：77="-或//=—o

qmqV

提高熱機(jī)效率的途徑:讓燃料盡可能充分燃燒,如:將煤粒磨成煤粉，加大送風(fēng)量等;利用廢氣的能量;

機(jī)件間保持良好的潤(rùn)滑，減小摩擦。

商援j除了做功沖程是靠燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功外,其他三個(gè)沖程都是靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性

來(lái)完成的。

考點(diǎn)二能量的轉(zhuǎn)化和守恒

能量的轉(zhuǎn)化

在一定條件下，各種形式的能量是可以相互?的。

能量守恒定律

能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生,它只會(huì)從一種形式?為其他形式,或者從一個(gè)物

體?到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量?

考點(diǎn)三能源與可持續(xù)發(fā)展

能源分類

分類

類型定義實(shí)例

標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)能、太陽(yáng)

一次

可以?從自然界獲取的能源能、核能、化

獲取能源

石能源等

方式

二次無(wú)法從自然界直接獲取，必須通過消耗?_________才能

電能

能源得到的能源

可再

風(fēng)能、太陽(yáng)能

生能?_______從自然界源源不斷地得到的能源

等

可否源

再生不可

核能、化石能

再生在短期內(nèi)?_______從自然界得到補(bǔ)充的能源

源等

能源

核能

⑴裂變:用中子轟擊質(zhì)量比較大的原子核，使其發(fā)生?，釋放出巨大的能量。

⑵核電站:利用?發(fā)電，其能量轉(zhuǎn)化:核能一?一?-電能。

⑶鏈?zhǔn)椒磻?yīng):核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是?控制的，利用不加控制的核裂變可制造毀

滅性武器——?o

（4）核聚變:將某些質(zhì)量很小的原子核，在超高溫下結(jié)合成新的原子核，釋放出巨大的核能，這就是聚

變，也稱為?。?和太陽(yáng)能就是利用聚變釋放能量。

太陽(yáng)能

⑴來(lái)源:氫原子核在超高溫下發(fā)生?，釋放出巨大的核能。

⑵利用:太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為?，如太陽(yáng)能熱水器;太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為?，如太陽(yáng)能電池。

能源與可持續(xù)發(fā)展

⑴能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性:能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化是有國(guó)的，最終轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢衫玫哪芰?

因此要節(jié)約能源。

⑵能源的可持續(xù)發(fā)展:提高能源的利用率，減少能源使用對(duì)環(huán)境的破壞;發(fā)展新能源。

教材圖片?解讀延伸

命題點(diǎn):能量的轉(zhuǎn)化

如圖,酒精燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量傳給了水和水蒸氣，這是化學(xué)能轉(zhuǎn)化

為能。塞子受到水蒸氣的壓力而沖出去，水蒸氣的

（人教九全圖14.1-1）能轉(zhuǎn)化為塞子的能。利用此原理的機(jī)械是o

命題點(diǎn):能量的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律

如圖,小球下落后再?gòu)椘鸬母叨仍絹?lái)越低，說明有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)

化為能，總的能量是的。

（人教九全圖14.3-2）

命題點(diǎn):核能的獲取方式及應(yīng)用

?如圖，晁核、笊核在超高溫下聚合成氨核，釋放出核能。所發(fā)生的

形成氨修,被釋放的中子

核反應(yīng)是,利用的就是這種反應(yīng)在瞬間釋放的能

釋放能量?

（人教九全圖22.2-5）量。核能屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源，核電

（教科九下圖11-4-7）站獲取能量的途徑是。

命題點(diǎn):能源的分類和能量轉(zhuǎn)化

太陽(yáng)能汽車是一種靠太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)的汽車，太陽(yáng)能是清潔

（人教九全圖22.3-7）的0行駛中的太陽(yáng)能汽車，其太陽(yáng)能電池將

能轉(zhuǎn)化為能,進(jìn)而再轉(zhuǎn)化為汽車的。

命題點(diǎn):能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性

汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了輪胎、地面和空氣

的，這些消耗的能量不能自動(dòng)地用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，這說明了能

（人教九全圖）

22.4-1量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化具有o

重點(diǎn)難點(diǎn)?提升訓(xùn)練

重難點(diǎn)一熱機(jī)及其效率

」（2024.河北模擬）如圖所示，圖A、B是四沖程汽油機(jī)的兩個(gè)沖程的工作示意圖，圖C、D是演

示實(shí)驗(yàn)的示意圖,A圖是沖程，與它原理相同的是圖所示的演示實(shí)驗(yàn)。日常生

活中用水作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液，是因?yàn)樗拇?。在?biāo)準(zhǔn)大氣壓下,質(zhì)量為5kg的水

的溫度從30℃升高20℃需吸收熱量________Jo[c*=4.2xl03J/（kg-℃）]

AB

一畫圖0D窗__________/

（2024.邯鄲二模）2024年的中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)好戲連臺(tái)，下表是某新能源汽車的相關(guān)參數(shù)。這

種新能源汽車，在虧電狀態(tài)下耗油量為3.5L/100km。該車以108km/h的速度勻速直線行駛216

km,所需時(shí)間為h,若此過程中所受阻力是汽車所受重力（忽略燃油所受重力）的高,則牽引

力做功的功率為W,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率約為。（百分?jǐn)?shù)保留整數(shù),g取10N/kg,q汽油

=4.5xl07J/kg,汽油的密度"=0.75xl（）3kg/m3）

車身重量1500kg引擎類型耗電式混合動(dòng)力,純電動(dòng)

車型尺寸4765/1837/1495mm標(biāo)準(zhǔn)座位數(shù)5個(gè)

油耗3.8L/100km最高時(shí)速150km/h

油箱容積48加速時(shí)間7.3s

（2024.邢臺(tái)一模）合理分類和利用垃圾可以變廢為寶，在一定條件下,1kg垃圾能“榨”出0.17kg

燃料油，若燃料油的熱值為4.0X107J/kg,則這些燃料油完全燃燒釋放出的熱量為J,如

果這些熱量的42%被水吸收，則可以使kg的水的溫度從20℃升高到100℃,這是通

過的方式改變水的內(nèi)能。［C水=4.2x103J/（kg.℃）］

解題通法關(guān)于效率問題的計(jì)算方法

（1）熱機(jī)效率：

W有（卬有=Fs或W有=Pt

Y］----{、

放（Q放=租q或Q放=四

（2）熱效率:〃=等

Q放

物體溫度升高吸熱Q吸=cmAt

燃料燃燒放熱Qt,i=mq,Q后Yq

電流通過電熱器放熱Q版=PRt,QA=W=Pt

重難點(diǎn)二能量的轉(zhuǎn)化與守恒

近生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例很多,下列描述中正確的是

A.摩擦生熱是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

B.燃料燃燒放熱是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

C.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

D.摩擦起電是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

13國(guó)0D圜

如圖所示是太陽(yáng)能LED照明路燈，它主要由太陽(yáng)能電池板、LED燈等部分構(gòu)成。太陽(yáng)能電池

發(fā)電過程中,能量的轉(zhuǎn)化是能轉(zhuǎn)化為能，太陽(yáng)能是（選填“可”或“不可”）

再生能源。這種路燈相比傳統(tǒng)路燈具有的優(yōu)點(diǎn)是o

-太陽(yáng)能電池

LED燈-

重難點(diǎn)三能源分類

畫5（2024.唐山豐潤(rùn)區(qū)一模）目前人們正致力于開發(fā)太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、海洋能、氫能……其

中核能是（選填“可再生”或“不可再生”）能源,核電站是利用原子核（選填

“聚變”或“裂變”）釋放的能量發(fā)電的，電能屬于（選填“一次能源”或“二次能源”）。

__________國(guó)圖0D鼠__________/

（2024.石家莊模擬）核電站是利用核—（選填“聚”或“裂”）變反應(yīng)產(chǎn)生的能量進(jìn)行發(fā)電的，核能

是（選填“可”或“不可”）再生能源。2023年4月12日，素有“人造太陽(yáng)”之稱的中國(guó)科學(xué)

院等離子研究所EAST裝置,實(shí)現(xiàn)了403s穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，它有類似于太陽(yáng)內(nèi)部核（選填“裂

變”或“聚變”）的反應(yīng)機(jī)制，是探索終極能源的利器。

-化石能源一煤、石油、天然氣、

一次

能能源-核能不可再生能源

源-

一新能源-

家水能、風(fēng)能、可再生

族L安陽(yáng)能、港洋—

二次能、血累施能源

-電能

［解題通法j能源

河北中考?真題體驗(yàn)

命題點(diǎn)一熱機(jī)

?（2024.河北）下表為某儲(chǔ)水式電熱水器的銘牌的部分內(nèi)容，它表明該熱水器的額定電壓為—Vo

若該熱水器正常工作3000s,可將一箱裝有額定容量的水從25℃加熱到50c則這個(gè)過程中水

吸收的熱量為J,熱水器的效率為%（結(jié)果保留整數(shù)）。水的密度為1.0x103kg/n?,

水的比熱容為4.2xl03J/（kg.r）o

型號(hào)額定電壓220V

額定容量80L額定頻率50Hz

額定最高溫度75℃額定功率3000W

防水等級(jí)IPx4額定內(nèi)壓0.8MPa

出廠編號(hào)

（2018?河北）有如圖所示的兩套相同裝置，分別在兩個(gè)燃燒皿中放入質(zhì)量相同的不同燃料，點(diǎn)燃

后加熱質(zhì)量相等的同種液體，通過比較燃料（選填“燃燒相同時(shí)間”或“全部燃燒”）后溫度

計(jì)示數(shù)的變化，來(lái)判斷兩種燃料的熱值的大小。燃料燃燒,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，用比熱容

的液體可以使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。（實(shí)驗(yàn)中液體沒有沸騰）

k度計(jì)

液體

命題點(diǎn)二能量的轉(zhuǎn)化與守恒

（2023?河北）秉承可持續(xù)發(fā)展的思想,開發(fā)新能源、更好地利用已知能源是全球范圍內(nèi)的重要課

題，開發(fā)和利用核能就是一個(gè)有效途徑。核能是質(zhì)量較大的原子核發(fā)生或質(zhì)量較小的原

子核發(fā)生聚變時(shí)釋放的能量，通過可控聚變來(lái)利用核能，有望解決人類能源問題。1g核燃料聚變

時(shí)釋放的能量約為1X105kW-h,假設(shè)把lxlO5kW-h的能量完全轉(zhuǎn)化為電能，可供年用電量為1000

kW-h的家庭使用年。太陽(yáng)也是一個(gè)巨大的“核能火爐”，它向外輻射的能量是我們的能源

寶庫(kù)。人類利用太陽(yáng)能的實(shí)質(zhì)是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，請(qǐng)你寫出一種轉(zhuǎn)化方式或一個(gè)

相關(guān)的實(shí)例:

（2021.河北）太陽(yáng)能是（選填“可再生”或“不可再生”）能源,直接利用太陽(yáng)能可有效地減

少碳排放。如圖所示是一輛低碳化未來(lái)汽車，車頂部裝有高效光電轉(zhuǎn)換器,它可將能轉(zhuǎn)化

為電能;車輪的輪轂其實(shí)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可以把捕捉到的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為能。

（2020.河北）核能是一種（選填“可再生”或“不可再生”）能源。核電站利用核能發(fā)電,

它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆,核反應(yīng)堆是通過可控（選填“核裂變”或“核聚變”）反應(yīng)釋放核

能的設(shè)備。核電站中的汽輪機(jī)屬于（選填“發(fā)電機(jī)”“電動(dòng)機(jī)”或“熱機(jī)”）。

命題點(diǎn)三能源的分類

（2024.河北）風(fēng)電的開發(fā)可以有效助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)。張北一雄安特高

壓交流輸變電工程投運(yùn)后,實(shí)現(xiàn)了“張家口的風(fēng)點(diǎn)亮雄安的燈”。從能源的視角來(lái)看，“張家口的風(fēng)”

屬于（選填“可再生”或“不可再生”）能源，它實(shí)際上來(lái)源于能。我國(guó)自主研發(fā)的

單個(gè)陸上風(fēng)電機(jī)組功率可達(dá)IO?W,這樣一個(gè)風(fēng)電機(jī)組在此功率下穩(wěn)定工作min產(chǎn)生的

電能,相當(dāng)于200kg焦炭完全燃燒放出的熱量。焦炭的熱值為3.0X107J/kgo

命題點(diǎn)四能源與可持續(xù)發(fā)展

（2022?河北）2021年河北省PM2.5平均濃度同比下降15.3%,改善幅度為“十三五”以來(lái)最高。下

列舉措不能改善空氣質(zhì)量的是（）

A.開發(fā)利用新能源

B.推進(jìn)低碳交通運(yùn)輸

C.提高森林覆蓋率

D.增高煉鐵廠的煙囪

【詳解答案】

教材考點(diǎn)?深度梳理

①完全燃燒②比值③焦每千克

@J/kg⑤吸氣⑥壓縮⑦做功

⑧排氣⑨內(nèi)⑩機(jī)械?機(jī)械?內(nèi)

?有用功?轉(zhuǎn)化?轉(zhuǎn)化?轉(zhuǎn)移

?保持不變?直接?一次能源

?可以?不能?裂變?核裂變

?內(nèi)能?機(jī)械能?可以?原子彈

?熱核反應(yīng)?氫彈?聚變?內(nèi)能

?電能?方向性

教材圖片?解讀延伸

1.內(nèi)內(nèi)機(jī)械熱機(jī)2.內(nèi)不變

3.聚變氫彈不可再生核裂變

4.可再生能源太陽(yáng)電機(jī)械能

5.內(nèi)能方向性

重點(diǎn)難點(diǎn)?提升訓(xùn)練

重難點(diǎn)一

例1.壓縮C比熱容4.2X105

解析:A圖中,兩氣門都關(guān)閉，活塞上行,汽缸容積變小，是壓縮沖程，此沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;B圖中，兩氣門都

關(guān)閉，活塞下行,汽缸容積變大，是做功沖程，此沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;C圖是用力將活塞壓下，活塞對(duì)空氣做

功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn),棉花就會(huì)燃燒，是通過對(duì)物體做功來(lái)增大物體內(nèi)能的，即是

將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程;D圖是水蒸氣膨脹對(duì)外做功，將塞子沖出，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。與A圖原理相同

的是C圖;日常生活中，用水作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液，是因?yàn)樗谋葻崛荽蟊盏臒崃?。吸=C7k“zA/=4.2xl03

J/(kg-℃)x5kgx20℃=4.2xl05J?

變式訓(xùn)練

1.22.25X10463%解析:該車以108km/h的速度勻速直線行駛216km,所需時(shí)間為六江3落=2h;若此過

程中所受阻力是車重(忽略燃油的重力)的媒，即戶53=斯8=梟15001^10切1^=750、因該車勻速直線行駛,故

尸=尸750N,則牽引力做功的功率為P=-=-=Fv=750Nxl08x—m/s=2.25xl()4w；牽引力做的功為w=Fs=150

tt3.6

Nx216xl03m=1.62xl08J,在虧電狀態(tài)下耗油量為3.5L/100km,勻速直線行駛216km消耗汽油的體積為V=3.5

3333

L/100kmx216km=7.56L,根據(jù)密度公式可知,汽油的質(zhì)量為ZM=pr=0.75xl0kg/mx7.56xl0-m=5.67kg,汽油完

78

全燃燒放出的熱量為。放=mq汽油=5.67kgx4.5xl0J/kg=2.5515xl0J,則發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為

W1ccc/1.62X10^J1ccn//rn/

ri=—x100%=---------"8100%~63%o

'Q放2.5515X10J

6

2.6.8X108.5熱傳遞解析:這些燃料油完全燃燒放出的熱量為。放=wi=4.0xl()7j/kgx017kg=6.8xl()6J;由

6

題可知水吸收的熱量為Q吸=42%。放=42%x6.8xl()6J=2.856X10J,由Q吸=CMJ("O)可知可加熱水的質(zhì)量為m水

=恐=42乂103晨瑟2800=8.5kg;燃料油燃燒放出的熱量傳遞給水，因此這是通過熱傳遞的方式改變水的

內(nèi)能。

重難點(diǎn)二

例2.C解析:摩擦生熱是克服摩擦做功，摩擦過程中，消耗了機(jī)械能，內(nèi)能增大,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤;

燃料燃燒放熱是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B錯(cuò)誤;電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C正

確;摩擦起電是消耗了機(jī)械能，獲得了電能，是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。

變式訓(xùn)練

3.太陽(yáng)電可清潔無(wú)污染，低碳環(huán)保

解析:太陽(yáng)能電池發(fā)電過程中，能量的轉(zhuǎn)化是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。太陽(yáng)能取之不盡、用之不竭，可以從自然界里源

源不斷地得到，是可再生能源。太陽(yáng)能LED照明路燈因?yàn)槔玫氖翘?yáng)能，所以清潔無(wú)污染，能達(dá)到低碳環(huán)保的

目的。

重難點(diǎn)三

例3.不可再生裂變二次能源

解析:核能會(huì)越用越少,屬于不可再生能源;原子彈和核電站都是利用原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)電的;電能是通過

消耗一次能源而得到的能源，故屬于二次能源。

變式訓(xùn)練

4.裂不可聚變解析:核電站是利用核裂變反應(yīng)產(chǎn)生的能量進(jìn)行發(fā)電的;核能消耗后短期內(nèi)無(wú)法得到補(bǔ)充,

屬于不可再生能源;太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)生的是核聚變,EAST裝置就是研究核聚變的裝置。

河北中考?真題體驗(yàn)

1.2208.4X10693解析:由表格參數(shù)可知,熱水器的額定電壓為U=220V;由0專可知，熱水器中水的質(zhì)

333

量:m=p%L0xl()3kg/mx80xl0-m=80kg,水吸收的熱量:。吸=c%("o)=4.2x