第2节 新能源的发展（教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件聚焦核能（裂变与聚变）和太阳能及其利用，通过太阳现象导入，结合化石能源问题引出新能源，以定义、原理讲解和实例分析（如核电站、“东方超环”）搭建学习支架，形成“现象-问题-应用”的知识脉络。 其亮点在于融合科学思维（对比裂变聚变原理）、科学探究（任务驱动分析实例）和科学态度（核废料处理、可持续发展）。采用实例教学（如太阳能路灯、空间站供电），小结系统梳理知识，助力学生构建能源观念，教师可直接使用练习与拓展作业提升教学效率。

第2节 新能源的发展 第二十二章 能源与 可持续发展用 物理九年级全一册 •人教版 学习目标 01 02 03 04 物理观念 学生能准确识别常见新能源的类型，理解其工作原理及能量转化方式，阐述新能源在能源体系中的地位。 科学思维 通过分析新能源数据和案例，培养逻辑思维，能基于证据探讨新能源发展的优势与挑战。 科学探究 借助调查、收集资料，探究新能源的应用现状与发展前景，提升信息处理和问题解决能力。 科学态度与责任 关注新能源发展，树立创新意识和可持续发展的责任感，培养对新能源技术的探索精神。 重点难点 教学重点 教学重点 ①释放核能的两种方式：裂变和聚变。 ②太阳能及其利用。 ①理解核能的复杂原理（核裂变和核聚变）； ②太阳能的利用方式及其新进展。 课堂导入 　　动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的能源？ 探究新知 　　化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，所以总有使用殆尽的一天；此外煤、石油、天然气等燃料往往含有杂质，致使燃烧生成的气体中含有二氧化硫等有害物质。燃料的不完全燃烧还会产生粉尘和一氧化碳，对人和环境造成危害。 为了解决利用化石能源带来的问题，开发新能源、更好地利用已知能源是全球范围的重要课题。 探究新知 你知道的新能源有哪些？ 太阳能 核能 风能 潮汐能 探究新知 核能 1.原子及其结构 ②原子核通常由质子和中子组成， 质子带正电荷，其电荷量跟电子 的电荷量相等，中子不带电。 ①分子是由原子构成的，原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在运动。 原子核及核外电子 探究新知 2.核能 ①定义：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。这种能量就是核能。 ②核能的开发和利用的方式： a. 利用核裂变释放能量；b. 利用核聚变释放能量。 核聚变 核裂变 近年来我国科技多个领域不断取得新突破，例如：2021年，我国“和平”海底光缆计划启动：同年，我国人造太阳磁约束核聚变装置“东方超环”在7000万摄氏度下运行17.6分钟；2022年，冬奥园区无人驾驶车辆实现基于北斗提供的厘米级高精度定位服务。关于上述新科技成果，下列说法中正确的是（　　） A．光纤利用了光的折射 B．中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同 C．无人驾驶车辆的芯片主要材料是超导体 D．“北斗”卫星导航系统是利用超声波进行定位和导航 【学习任务一】核能及其原理 探究新知 B 探究新知 解：A、光纤利用了光的反射，不是折射，故A错误； B、中国人造太阳装置“东方超环”的反应原理与氢弹相同，氢弹为核聚变，故B正确； C、无人驾驶车辆的芯片主要材料是半导体，故C错误； D、北斗利用电磁波定位和导航，不是超声波，故D错误； 故选：B。 探究新知 3.裂变 ①定义：一个重原子核分裂成两个中等质量的原子核，同时释放出巨大能量，这就是核裂变，这就是核裂变。 　　20世纪30年代，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变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，这些中子又轰击其他核……于是就导致一系列铀核持续裂变，释放出巨大的能量。这就是裂变中的链式反应。 链式反应 链式反应 探究新知 ②核裂变的应用 a. 不加控制的链式反应 　　大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，原子弹就是根据这个原理制成的。 1964年我国第一颗原子弹爆炸 1kg铀全部裂变放出的能量 探究新知 b. 可控制的链式反应 　　链式反应可控，那么就可以控制核能的释放。例如核电站利用核能发电，它的核心设备核反应堆中发生的就是可控链式反应。 我国第三代百万千瓦级核电技术机组——华龙一号的建成，我国的核能发电技术已居于世界先进地位。 核电站的发电过程示意图 探究新知 4.核聚变 　　质量很小的原子核在超高温下结合成一个新的原子核，同时释放出巨大的能量，这就是聚变，也叫热核反应。 例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温和高压下结合成新的原子核 ——氦核，会释放出巨大的核能。 探究新知 太阳源源不断地释放光和热，其内部发生的就是核聚变反应。 大量氢核的聚变，可在瞬间释放出惊人能量。氢弹就是利用此原理制成。 探究新知 　　如何实现可控核聚变，如何利用可控核聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着。海水中蕴藏着丰富、可以实现聚变的氘核。科学家预言，通过可控核聚变来利用核能，有望彻底解决人类所面临的能源问题。 中国科学院的环流器中国科学院建造的环流器（tokamak）EAST实现了1000s以上的长时间运行。 “神光Ⅲ”激光约束核聚变研究装置 如图所示为核电站工作发电流程的示意图，下列叙述正确的是（　　） A．核能有核辐射危险，我们应该完全杜绝核能发电 B．核电站发电过程能量转化顺序是：核能→化学能→机械能→电能 C．汽轮机内高温蒸汽的内能减少，主要是通过热传递的方式改变了高温蒸汽的内能 D．核污水中的有害物质在海水中扩散，这说明分子在永不停息地做无规则运动 【学习任务二】核能的利用 探究新知 D 探究新知 解：A、核能有核辐射危险，但是我们要想方设法注意核泄漏和核辐射，大力发展核能，故A错误； B、核电站发电过程能量转化顺序是：核能→内能→机械能→电能，故B错误； C、汽轮机内高温蒸汽的内能减少，主要是通过做功的方式改变了高温蒸汽的内能，内能转化为机械能，故C错误； D、核污水中的有害物质在海水中扩散，这说明分子在永不停息地做无规则运动，故D正确。 故选：D。 关于信息和能源，下列说法正确的是（　　） A．目前的核电站是利用核聚变释放的核能工作的 B．光纤通信是依靠光在光导纤维中发生反射来传递信息的 C．化石能源、太阳能和核能都是不可再生能源 D．能量在转化和转移过程中，总量保持不变，故节约能源没有必要 【变式训练】核裂变 探究新知 B 解：A、目前的核电站是利用核裂变释放的核能工作的，故A错误； B、光纤通信是依靠光在光导纤维中发生反射来传递信息的，故B正确； C、化石能源和核能短时间内不能再次获得，它们都是不可再生能源，太阳能能短时间内再次获得，是可再生能源，故C错误； D、能量在转化和转移过程中，总量保持不变，但能量转化具有方向性，故还需要节约能源，故D错误。故选：B。 下列关于核能及其利用，说法正确的是（　　） A．任何两个原子核都可以发生聚变 B．目前人类已建立核电站，利用核聚变发电 C．在核电站中，发生的是可以控制的链式反应 D．在核电站中，厚重的保护层，是为了避免核燃料从内部逸出 【变式训练】核聚变 探究新知 C 解：A、自然界中最容易实现的核聚变是氢的同位素—氚与氚的聚变，不是任意的原子核就能发生核聚变，故A错误； B、目前已建成的核电站的能量来自于重核的裂变，而不是核聚变，故B错误； C、核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，是可控链式反应，故C正确； D、核废料是对环境污染很严重的，厚重的保护层，是为了避免核辐射，故D错误。 故选：C。 探究新知 核燃料在自然界中也是有限的，核能属于不可再生能源。 太阳能又是怎样的呢？ 探究新知 1.太阳——巨大的“核能火炉” 　　太阳距地球1.5亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心温度高达1500万℃，太阳表面温度约为6 000 ℃就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。 太阳核心每时每刻都在发生核聚变，并释放出巨大的能量。 太阳能 探究新知 2.太阳是人类能源的宝库 万物生长靠太阳，太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。 今天我们开采的化石燃料，实际上是上亿年前地球接收储存的太阳能。 探究新知 ①光热转化 用集热器收集阳光中的能量来加热水等物。 3.太阳能的利用 屋顶的太阳能集热器 太阳能灶 太阳能转化为内能 探究新知 ②光电转化 用太阳能电池可以将太阳能转变为电能。 太阳能电池 太阳能发电 太阳能转化为电能 探究新知 ③光合作用 　　指绿色植物（包括藻类）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。 太阳能转化为化学能 探究新知 　　海洋能和风能也是人们可以利用的新能源，它们都可以用来发电。我国建设了数座潮汐电站，也建成了许多“风车田”，场面蔚为壮观...... 潮汐电站 风车田 下列关于物理常识的叙述正确的是（　　） A．太阳能是一种可再生能源，且是目前人类使用最广泛的能源形式 B．牛顿通过实验得出了“牛顿第一定律” C．医院中常用的“B超”是利用电磁波进行人体内部成像的 D．电磁铁的磁性强弱只与通过它的电流大小有关 【学习任务三】太阳能及其来源 探究新知 A 解：A．太阳能是一种可再生能源，它可以从自然界源源不断地得到，不会因为人类的使用而枯竭。目前人类使用最广泛的化石能源间接来自太阳能，故A正确； B．牛顿第一定律是在实验的基础上，推理得出的，故B错误； C．医院中常用的“B超”是利用超声波进行人体内部成像的。故C错误； D．电磁铁的磁性强弱不光与电流大小有关，还与线圈的匝数以及有无铁芯等因素有关，故D错误。故选：A。 2023年春节，神舟十五号乘组在400公里高空的空间站里挂起春联、系上中国结。3名航天员通过视频向祖国和人民送上新春祝福。以下描述正确的是（　　） A．他们的视频画面是通过超声波传向地球 B．以地球为参照物，三位航天员是静止的 C．航天员在空间站中能用天平测出一个苹果的质量 D．空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能 【学习任务四】太阳能的利用 探究新知 D 解：A、他们的视频画面是通过电磁波传向地球，故A错误； B、三位航天员与地球之间有位置的变化，则以地球为参照物，三位航天员是运动的，故B错误； C、空间站处于失重状态，航天员在空间站中不能用天平测出一个苹果的质量，故C错误； D、空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能，故D正确。 故选：D。 科学·技术·社会·环境 核电站与核废料处理 　　核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。核反应堆内的铀核 发生裂变时，会释放能量，也会产生射线。如果射线泄漏，就会对人和 其他生物造成伤害，所以核反应堆都封闭在一个厚厚的钢筋混凝土壳中。 　　核电站使用过的核燃料称为核废料。由于核废料有放射性， 所以一般将其封存后，深埋在人烟稀少的地方。 我国坚持安全有序发展核电。2023年12月， 我国建设的全球首座第四代核电站正式投 入商业运营。迄今，我国在运核电机组总 体安全状况良好。 探究新知 课堂小结 新能源的发展 核能 太阳能 原子及其结构 核能 定义 开发和利用 核裂变 核聚变 太阳能的介绍 太阳能的应用 光电转化 光热转化 光合作用 1. （2024•青羊区校级模拟）目前人们对核能的开发和利用备受关注，有关原子核与核能的理解，正确的是（　　） A．原子是由质子和中子组成的 B．现有的核电站利用的都是核聚变 C．原子核内质子和中子都带电 D．核能是原子核发生变化时放出的能量 D 课堂练习 解：A、原子是由位于原子中心的原子核和核外电子组成的，故A不正确； B、现有的核电站利用的都是核裂变，故B不正确； C、原子核带正电，其中质子带正电，中子不带电，故C不正确； D、原子核结构发生变化时会释放出大量能量，这种能量称核能，故D正确。 故选：D。 点评：本题考查了原子的内部结构以及内部的原子核发生变化时产生核能，属于识记性内容，是基础知识的考查。 2. （2022•新都区模拟）关于现在运行的核电站，以下说法正确的是（　　） A．需要把核燃料加到极高的温度 B．发生的是不可以控制的链式反应 C．核反应堆用厚重的保护层来防止放射性物质危害 D．要获得同样的电能，消耗核燃料质量与火力发电厂用煤质量相当 C 课堂练习 解：A、核电站中进行的是核裂变，不需要把核燃料加热到极高的温度，故A错误； B、核电站是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，是可控链式反应，故B错误； C、核燃料具有较强的放射性，厚重的保护层，是为了避免核辐射，故C正确； D、原子核发生裂变或聚变反应时产生的能量，它比化学能大几百万倍，所以要获得同样的电能，消耗燃料的质量与火力发电厂少很多，故D错误。故选：C。 点评：本题通过核电站考查了核能应用的相关知识，为近几年考查的热点应熟练掌握。 3.（2024秋•武侯区校级月考）如图1所示是某型号太阳能路灯。白天该路灯不照明，太阳能电池对蓄电池充电；夜间，路灯开始工作，由蓄电池供电，某同学画出了如图2所示的能量转化流程图。下列选项中分析正确的是（　　） 课堂练习 B A．甲是“内能” B．乙是“电能” C．丙是“光能” D．丁是“电能” 解：白天该路灯不照明，太阳能电池对蓄电池充电，太阳能电池板吸收太阳能直接将太阳能转化为电能；夜间，路灯开始工作，由蓄电池供电，将电能转化为化学能储存起来。由此可见，流程图中，甲是“太阳能”，乙是“电能”，丙是“电能”，丁是“光能”。 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选：B。 课堂练习 点评：本题考查太阳能的利用，属于基础题。 4.（2025•锦江区校级一模）随着科技发展，能源与信息技术成为生活关键。下列关于能源、信息技术和核能的说法，正确的是（　　） A．太阳能、风能、天然气是可再生能源 B．光纤通信主要利用光信号传递信息 C．核电站利用核聚变释放的能量来发电 D．5G网络比4G网络传输信息更快，是因为5G网络的电磁波传播速度更快 B 课堂练习 解：A、太阳能、风能、都能短时间内再次获得，它们都是可再生能源，天然气短时间内不能再次获得，它是不可再生能源，故A错误； B、光纤通信主要利用光信号传递信息，故B正确； C、核电站利用核裂变释放的能量来发电，故C错误； D、5G网络比4G网络传输信息更快，但5G网络的电磁波传播与4G速度相同，故D错误。 故选：B。 点评：本题是简单的综合题，属于基础题。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： ①请查阅相关资料，从环保、能耗、成本几个角度分析核能发电的利弊。 ②阅读学习任务单中推荐的学习资源；结合地理知识研究集热器的集热效率与集热板放置倾角的关系。 谢谢聆听 谢谢聆听 $