22.2 新能源的发展 2025-2026学年人教版九年级物理全一册

1982年，浙江省海盐县的青山有幸成为中国核电的发祥地，秦山核电站成为中国和平利用核能的一座里程碑，开启我国核工业二次创业的新篇章。风雨过后见彩虹，关山飞度三十载，怀瑾握珠，如沐春风。我国乃至全世界核电机组最多、堆型最丰富、装机容量最大的核电基地在群山铸就。 null科技、教育、艺术跨界融合。欢迎来到物理大师，核能，天使与魔鬼。电影终结者二中，1997年8月29日被称为审判日。美国研制的智能导弹防御系统天网产生自我意识，将所有人类视为威胁，向德国发射了一枚核弹，激活了核捆绑。高温冲击波排山倒海而来，魔鬼般的吞噬了一切，包括30亿人类。可怜的人们瞬间被碳化，最后被撕裂成尘埃，四处飘散。然而在现实生活中，核能却是一个温柔的天使，给予了人类巨大的能量。核能到底是什么？我们都知道原子由原子核和核外电子组成，核内的质子和中子依靠强大的合力紧密的结合在一起，使原子核分裂或结合的过程中所产生的能量就叫核能。核能的获取方式分为两种，第一种是质量较大的原子核发生分裂，比如用中子轰击铀235原子核，油核在这个过程中会有质量损失。根据爱因斯坦的智能方程，E等于MC平方，很小的质量损失就会带来巨大的能量。另一方面游河也会放出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀盒，造成一系列的持续裂变，并放出大量的能量，这就是裂变中的变质反应。油在今日是核能燃料，但它在中世纪是用来给染制玻璃的颜料。第二种是质量较小的原子核互相结合，比如氘核和氚核都属于氢原子核，在1亿度以上的高温下会迅速结合成新的原子核氦核。这样的反应叫聚变，比裂变放出更多的能量。发电是人类对核能的最重要应用，核电站的核心设备就是。反应堆堆。中产生的内能，驱动蒸汽轮机做功来发电。如今我们已经可以顺利且安全的控制反应堆，平和地利用这些能量。截止2014年12月31日，秦山核电基地已累计安全发电3327.46亿千瓦时，相当于少消耗标准煤约1.0 7亿吨。如果不加控制，核电站将会发生核泄漏，甚至成为原子弹。他们都曾在日本上演过。1945年，小男孩和胖子分别落在了广岛和长崎，直接和间接导致了数十万人的伤亡。2011年，日本发生9.0级地震，导致世界上最大的核电站日本福岛第一核电站发生爆炸，大量的放射性物质泄漏，当地人们惶惶不可终日。2015年金秋十月，习近平此访立足英国、面向欧洲、辐射全球，与英国签署400亿英镑大单，其中核电项目金额高达250亿英镑。此举共享发展成果、惠及全球伙伴，展现大国担当。到2030年，中国预计将有110座以上的核电站投入运行。希望技术的进步不但带来便利，更带来安全。物理大师格物致知，下节课见。点击微信右上角加号，选择添加朋友，输入物理大师关注即可。 null我们的世界一直都是靠能源维持的，我们看见的光，吃的食物，还有你手中的手机，没有一样能离得开能源。我们有很多办法获得能源，例如煤和石油、核电站发电、太阳能、水力、风能等等。但是目前为止，没有一种获得能源的方式，基本定又无污染。于是人们开始了寻找一种清洁无污染、安全又高效的能源来代替那些传统能源。今天咱们聊聊人造太阳，人造太阳可不是真的在天上挂着太阳把夜晚照亮，它是一种热核聚变实验堆。因为和太阳产生能量的原理相似，所以才被称作人造太阳。我的太阳之所以能够发热发光，并不是因为它在着火，而是因为太阳发生着一种能放出大量能量热量的核聚变反应。两个氢元素在高压和高温的作用下聚变成一个氦元素的反应，这个过程中会释放出几亿度的高温，于是科学家就开脑洞了，可不可以把太阳的核聚变反应放在我们人造的罐子中进行呢，这样是不是人造出来的太阳放出来的所有能源都能被我们所用？或者说我们能不能先造出一个迷你版的戴森球。脑洞虽然是个好东西，但是要填这个坑可没那么容易。刚才说了几亿度不是闹着玩的。目前我们地球上所有的材料都似乎hold不住这么高的温度，所以我们就得想办法解决这个问题。目前的核聚变反应堆有两种类型，一种是利用超高功率的激光聚焦得到超高温，这个办法的难点就是对激光的要求非常高，目前人类膳食了强激光，使用一次后需要很长时间的间隔才能产生第二次强激光，要实现连续可控聚变，以目前的技术还行不通。另一种方式就比较靠谱了，使用一种叫做托卡马克的装置，利用超导体产生的超强约束针之内的高温等离子体，从而实现连续可控的核聚变。目前世界上规模较大的可控核聚变实验堆有两处，一处是我国中科院合肥等离子物理研究所研制的全超导托卡马克东方环，是世界上首个全超导核聚变实验装置，也是世界首个实现稳态高一树模运行、持续时间达到分钟量级的托卡马克核聚变实验装置。也许有人要问了，持续时间达到分钟量级是不是有点low？其实不然，要知道，可控核聚变并非我们想象的这么简单，如果没有给力的冷却系统，估计通通变成铁水核聚变。反应堆内是几亿度的高温实验堆，外是零下269度的超低温温控系统，全宇宙最终极的两个温度都在这个不起眼的设备内外，能坚持分钟级别已经是目前人类科学技术达到的极限。也正是因此，我国可控核聚变技术领先全球。在社会另外一处核聚变反应堆，也就是国际热核聚变实验堆组织三十多个国家共同参与的ITER计划，是目前世界上最大的科学合作工程。近日，由于我国在可控核聚变上的国际领先地位，将由我国为国际热核聚变实验堆打造安装核心装备，其重要性相当于核电站的核反应堆，人体内的心脏。预计到2025年，ITR将首次等离子体体运营，2035年将会满功率运行。虽然目前为止可控核聚变还未能实现输入能量大于输出能量，很多技术还没有攻克，消耗资金也十分巨大，遭到各方质疑。但纵观历史，哪个跨时代意义的发明发现，不是经历挫折、质疑才成就了他的伟大？不需探索新的一味的模仿，只能走在别人的后面。为中国可控核聚变反应加油。最后拜拜了您嘞。 欢迎来到汽车科技，核能是核反应物质通过原子核释放的能量。1945年美国在日本投放了两颗原子弹，才让核武器真正走进了人类的视野。那么核物质是怎样反应的？为什么威力如此巨大呢？我们的实验室准备了1000个乒乓球和老鼠夹，把乒乓球放在打开的老鼠夹上，足足摆满了六张桌子。之后我们向其中扔进去一个乒乓乓球。刚开始只有一个小球与其接触产生反应，但是瞬间就产生了连锁反应，所有的乒乓球全被引动4处飞溅，整个房间看起来就像是在蹦爆米花一样。而这样的实验就模拟了核物质中原子核的裂变反应。核裂变又被称为链式核反应，是原子核吸收中子后分裂成多个小型原子核，同时会释放出中子产生能量，又能使其他原子核继续产生分裂。由于裂变的反应速度极快，因此在短时间内就能释放出强大的能量。而这种链式反应最经常被用于核电厂，当产生撞击的同时也会发出热量，1000克的又238全部被裂变后，能够产生约2000吨煤的热量。不过链式反应速度太快，如果温度过高，整个核电站就会发生泄漏事故，所以需要吸收中子来降低分裂速度，不然整个核电站就变成了一个超大型原子弹。小伙伴儿们，你们还知道哪些神奇的反应吗？想了解更多好玩有趣的科学实验，记得关注趣说科技哦。 22.2新能源的发展 － 学习目标 1.了解原子、原子核的结构. 2.了解核能的由来，知道核能的优点和可能带来的问题. 3.(重点)了解裂变和聚变. 4.(重点)大致了解太阳能的利用方式. 1 1 自学内容：阅读课文170-172页第1自然段 自学方法：阅读课文，标记要点 自学要求： 1、原子的结构是怎样的？ 2、什么是核能？ 3、获得核能的途径有哪几种？ 课前预习 阅读教材P194~P198，可知： 一、原子核的内部结构 1.分子是由　　　　构成的，原子的中心是　 　，原子核周围有一定数目的　　在核外运动.原子核由带　 电的　　和不带电的　　组成，其中，质子的质量和中子的质量几乎　　，大约是电子的　　 倍.  原子 原子核　 电子 正 质子 中子 相同 1 836 二、核能 2.质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是　　.  3.获得核能的途径：　　和　　.核能属于　　　　能源.  核能 裂变 聚变 不可再生 4.裂变： (1)概念：用中子轰击质量比较　　的铀235原子核，使其分裂成两个质量中等大小的原子核，同时还会产生几个新的中子，释放核能的反应.  (2)应用：核电站利用　　发电，它的核心设备是　　　　，其发生的　　　　是可以控制的.原子弹中的链式反应是不加控制的.  大 核能 核反应堆 链式反应 5.聚变：某些质量很小的原子核，在超高温和高压下结合成新的原子核，也会释放出巨大的核能，这就是　　　　，有时也称　　　　反应.应用：中国环流器EAST、氢弹.  6.在太阳内部，氢原子核在超高温下发生　　　　，释放出巨大的核能，就是太阳能.  7.大部分太阳能以　　　　和　　　　的形式向四周辐射出去.  聚变 热核 聚变 光 热 三、太阳能 8.人类直接利用太阳能的方式： (1)光热转换：用集热器把水等物质加热； (2)光电转换：用太阳能电池把太阳能转化成　　能.  电 一、原子的结构 教师指导 质子和中子靠着强大的核力紧密地结合在一起，所以原子核是一个坚固的集合体，要使它们分裂或者结合及其困难。 原子 原子核 电子 质子 中子 一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 二、核能的产生 三、获得核能的途径 （一）裂变 （二）聚变 核能是不同于机械能、内能、光能的能量，是一种新能源。 （一）核裂变——“链式反应” 1、定义：质量较大的原子核在中子的轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程，叫做裂变。 中子 ① 2、学生实验：体验 实验步骤： （1）把锡纸铺在如图器材的纸板下； （2）将①号火柴朝下并把纸板倾斜30°； （3）点燃①号火柴，观察火柴的燃烧顺序。 ① 注意：点燃火柴时，请保持安全距离，以防烧伤。 用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会继续轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是裂变中的链式反应。 链式反应可分为:可控的链式反应、不可控的链式反应。 实验小结：点燃第一根火柴后就会接二连四地燃烧下去，类似裂变中的链式反应。 观看动画 （1）原子弹——不可控的链式反应 3、核裂变的应用 核电站的核心设备是_________，在那里发生核______反应。 核反应堆 裂变 （2）核电站——可控的链式反应 ② 核电站的工作原理： （ ） （ ） 讨论：根据核电站的工作情况，在方框中填写装置的种类，并在括号中写出其能量的转化。 （2）核电站——可控的链式反应 （核能→内能） 输电线输出电能 蒸汽轮 发电 内能→机械能 机械能→电能 核反应堆 机 机 1、定义：某些质量很小的原子核，例如氘核与氚核，在 形成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变，有时也把聚变成称为 。 （二）核聚变 热核反应 超高温下结合 ——氢核聚变 在太阳内部，氢原子核每时每刻都在超高温下发生聚变，释放巨大的核能。所以说，太阳是一个巨大的“核能火炉”。 2、核聚变的利用 根据核聚变的原理制成，威力比原子弹还大。 （3）人造太阳：实验室中获“取之不尽用之不竭”能源 美国可控核聚变项目使用的反应炉 （1）氢弹： （2）太阳能的产生   核裂变 核聚变 定义 质量较大的原子核分裂为较小的原子核的过程 质量很小的原子核结合成较大的原子核的过程 条件 中子轰击较大原子核 超高温、高压 释放核能大小 巨大 更加巨大 应用 原子弹、核电站 氢弹 核裂变和核聚变两者的比较如下： 1.优点： ①核电站产能高，大大节约了化石能源； ②无大气污染，不会产生二氧化碳。 放射性物质的标志： 四、核能的优缺点 2.缺点： ①会产生核废料，在治理时代价较高； ②存在核辐射，具有放射性污染。 2.太阳能的利用： 1.太阳能的特点： 光热转化 光电转化 优点： 缺点： 光化转化 受天气制约、不稳定、转化效率低 普遍、巨大、无害、长久 太阳能热水器、太阳灶 太阳能电池板 光合作用 3.利用太阳能的方式之一是用太阳能电池把 能转化 成 能；另一种方式是用集热器加热，从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通 过 来增加水的内能。 太阳 电 热传递 五.太阳能的利用 太阳能地暖系统 太阳能路灯 太阳能热水器 太阳能电池 太阳能汽车 太阳灶 小结与归纳 1、核裂变 （1）定义： （2）应用：①不可控的链式反应—— ； ②可控的链式反应—— 。 a.核心设备： ； b.能量转化： 二、获得核能的两种途径： 概念： 一、核能 三、核能的利弊： 1、燃料消耗少；无大气污染； 2、核废料具有 污染 2、核聚变 （1）定义： （2）利用： 发生改变所产生的能量 原子弹 核电站 核反应堆 ①氢弹；②太阳能的产生；③“人造太阳” 原子核 放射性 核能→内能→机械能→电能 当堂训练 1、目前世界上很多国家把核能发电当做解决能源危机 的主要措施。下列说法正确的是（　　） A．核能是一种特殊的电能 B．核能发电是利用原子核裂变释放的核能 C．核能发电是利用原子核聚变释放的核能 D．核能发电释放核能的过程与原子弹爆炸释放 核能的过程相同 B D 2、关于核能和核反应，下列说法正确的是（　　） A．只有核裂变才能释放核能 B．核能的利用会造成放射性污染，故应关闭核电站 C．氢弹爆炸是利用核裂变释放核能的 D．原子弹爆炸时发生的链式反应，是不加控制的 3、“华龙一号”是由中国两大核电企业研发的先进百 万千瓦级压水堆核电技术，使核能的利用更安全、 更经济。下列关于核能的认识，正确的是（　　） A．核能是可再生能源 B．核电站的能量转化为： 核能→内能→机械能→电能 C．核能发电是利用原子核聚变或裂变释放的核能 D．核能发电释放核能的过程与原子弹爆炸释放核 能的过程完全相同 B 4、如图所示，为了形象的描述核能的获得，两位同学 分别画了一张利用核能途径的原理图；其中甲图表 示的是　 　；图乙表示的是　 　。 裂变 聚变 5、下列说法正确的是(　 　) A．聚变与裂变都释放内能 B．聚变是在中子的轰击下引发的 C．裂变是在超高温下进行的 D．以上说法都不对 D 6、如图是核电站工作的流程图，关于流程图中各装置 的能量转化，下列说法错误的是 (　 　) A．核反应堆将核能转化为内能 B．蒸汽轮机将机械能转化为内能 C．发电机将机械能转化为电能 D．各种用电器将电能转化为其他形式的能 B A 7、人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据 目前的科研水平,你认为以下关于原子弹和核电站的 说法正确的是 ( ) A．核电站能控制裂变的反应速度 B．原子弹对聚变的链式反应不加控制 C．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变 D．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变 8、2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图甲所示。 （1）核电站是利用　 　能来发电的，其能量是原子核发生了核　 　（选填“裂变”或“聚变”）； （2）因一系列的爆炸，使大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染当中。图乙中是核辐射标志的是 ； （3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用　 　的方法来改变内能的。 核 裂变 C 热传递 9、2017年2月5日，有关日本福岛第一核电站2号机组 安全壳内部测算出超高辐射值的新闻再次引起了 全世界的关注。 （1）核电站是利用原子核发生　 　 （选填“裂 变”或“聚变”）释放能量来发电的。 （2）如图是核能发电中能量转化的过程，请将其补 充完整。 裂变 核能 机械能 电能 内能 10、火星车的电池板将所接收的太阳能转化为　 能，太阳能是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源；太阳是一个巨大的核反应堆，其内部不断进行着原子核的 　　 　　(选填“裂变”或“聚变”)反应.  电 可再生 聚变 板书设计 1、核裂变 ①不可控的链式反应——原子弹 ②可控的链式反应——核电站 a.核心设备：核反应堆 b.能量转化：核能→内能→机械能→电能 二、获得核能有两种途径： 概念：原子核发生改变所产生的能量 一、核能 2、核聚变（热核反应） 利用：①氢弹；②太阳能的产生；③“人造太阳” 22.2 能源与可持续发展 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $nullnull