22.2 新能源的发展 课件-2025-2026学年人教版九年级物理全一册

汇报人:XXX 时间:XXXXX 第十三章 内能 第2节 第二十一章 能源与可持续发展 22.2 新能源的发展 物理观念:了解原子核结构及核能产生原理(裂变与聚变),知道太阳能由太阳内部核聚变形成,掌握新能源(如核能、太阳能)的能量转化方式及利用途径,建立“能量守恒与可持续发展”的认知框架。 科学思维:能区分核裂变与核聚变的异同,解释链式反应的可控与不可控应用(如核电站与原子弹),通过分析新能源开发案例(如太阳能路灯),运用比较、归纳等方法评估不同能源的优势与局限。 科学探究与创新:完成开放性实验(如设计太阳能利用装置),自主规划实验步骤、分析数据并优化方案。 科学态度与责任:通过“碳中和”“新能源开发”等STS话题讨论,培养节约能源、保护环境的社会责任感。学习钱学森等科学家的科研故事,弘扬科学精神,增强对科技推动社会发展的认同。 教学目标 等到那一天,我们人类又会用什么? 化石能源是现代人类文明所需的主要能源。由于它们属于不可再生的资源,所以总有使用殆尽的一天。 新课引入 新课引入 实例一 汽车制动时,由于摩擦,动能转化成了轮胎、地面和空气的内能,但这些能量不能自动地收集起来再次驱动汽车。这些能量虽然没有消失,但也不能再被我们利用。 一、能量转移和能量转化的方向性 结论:能量的转移和转化具有方向性. 实例二:火力发电厂把煤中贮存的化学能转化为电能,供生产和生活用。用电器将电能转化为内能、光能、机械能多种形式的能后,但是这些能量无法再变回可以被利用的能源。 新知探究 二、核能 新知探究 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。科学家通 过进一步的研究表明,原子核还有如图 所示的 更精细的内部结构: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;质子的质量大约是电子的1836 倍,中子和质子的 质量几乎相同。质子和中子构成非常小的原子核,就像几颗豆粒挤在一个非常大的广场中央。 1.原子及原子核的结构 随着科学技术的发展,科学家发现了更多的新粒子,并发现质子、中子等本身也有自己的复杂结构。人们对 微观世界的探索在不断深入。 二、核能 新知探究 质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,因 此原子核十分牢固,要使它们分裂或结合是极其困难 的。但是,一旦质量较的原子核发生分裂或者质量较,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。这种能量就是核能(nuclear energy)。 2.核能 二、核能 新知探究 3.裂变 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 子又会轰击其他铀核...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(如图)。1kg铀全部裂变,释放的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量。 二、核能 新知探究 如果对链式反应不加控制,那么大量原子核就会在 一瞬间发生裂变,释放出极大的能量,例如原子弹的爆炸。 如果链式反应可控,那么就可以控制核能的释放, 例如核反应堆中发生的就是可控链式反应。核电站利用 核能发电,它的核心设备就是核反应堆。 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。 二、核能 新知探究 核反应堆 吸收了热量的水汽化变成蒸汽。 水在核反应堆中心循环流动,吸收在核反应中产生的热量,并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水。 蒸汽推动发电机运转,将发电机的机械能转化为电能。 新知探究 二、核能 新知探究 二、核能 4.核聚变 聚变: 如果使某些质量很小的原子核,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,也会释放出巨大的核能(如图 )。这 就是聚变,有时也称为热核反应。 氢弹爆炸,比原子弹爆炸的威力更大。 氘核、氚核都是氢核的一种。大量氢核的聚变,可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹利用的就是这种能量。 新知探究 二、核能 我国正在采用不同方式进行可控核聚变的研究,中国科学院建造的环流器(tokamak)EAST(如图 )实现了1 000s 以上的长时间运行,中国工程物理研究院等单位 建造了“神光III”激光约束核聚变研究装置。 新知探究 三、太阳能 1.太阳能 在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出巨大的核能。因此可以说,太阳核心每时每刻都在发 生氢弹爆炸,比原子弹爆炸的威力更大。太阳核心释放 的能量向外扩散,可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6000 ,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。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近 50 亿年。目前,它 正处于壮年,要再过 50 亿年才会燃尽自己的核燃料。 新知探究 三、太阳能 2.太阳能的利用 太阳照耀着我们的地球,人类除了间接利用储存在 化石燃料中的太阳能,还设法直接利用太阳能。随着科学技术的进步,太阳能等可再生能源逐渐得到较为广泛的应用。 目前直接利用太阳能的方式主要有两种: (1)用集热器把水等物质加热; (2)用太阳能电池把太阳能转化成电能。 新知探究 三、太阳能 2.太阳能的利用 (1)用集热器把水等物质加热; 平板式集热器的箱面是玻璃,内部有涂黑的吸热 板,可以吸收太阳辐射并将其转化为内能,从而将集热 器管道内的水流加热。 凹面镜会聚太阳光于焦点处加热水。 新知探究 三、太阳能 2.太阳能的利用 (2)把太阳能转化成电能 能源种类 产生的环境问题 石油和 天然气 煤 水力发电 核能 柴薪 空气污染 废物 有害辐射 水土流失和沙漠化(破坏生态平衡) √ √ √ √ √ √ √ √ 想想议议:在消耗各种能源时,对环境造成怎样的破坏呢?用“√”表示大量消耗能源对环境会有明显的破坏,用“ ”表示对环境不会造成明显的破坏。 四、能源消耗对环境的影响 新知探究 1.利用能源利用对环境影响 2.利用能源的建议 (1)人类不应当无限制地向大自然索取,我们必须在提升物质文明的同时,保持与自然环境的和谐与平衡。 (2)不要因为利用能源时会对环境造成污染而停止使用能源,也不能为了促进文明和社会的发展而过量使用能源,对环境造成严重污染。使用能源和保护环境可以做到有机地统一、和谐地发展。要解决这个问题,当然离不开科学技术的进步和社会的发展。 四、能源消耗对环境的影响 新知探究 我国目前能源消耗结构 想想议议 请观看我国目前的能源消耗结构图,发现什么问题? 煤和石油是现在人们使用的主要能源。 按现在的能源消耗计算,世界上的煤、石油和天然气等化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽。同时大量消耗常规能源带来了环境问题。 开发未来理想能源是人类发展所要解决的重要课题。你认为风能、太阳能、核能以及你所想到的可能的能源,哪些有可能成为未来的理想能源,为什么? 五、能源与可持续发展 新知探究 1.可持续发展的两个方向 能源的利用要考虑持续性发展,既要满足当代人的需要,又要考虑后代人的需求。 (1)提高能源的利用率,减少在能源使用中对环境的破坏。 (2)开发和利用新的理想能源。 新知探究 五、能源与可持续发展 2.不可再生能源和可再生能源 核能 (1)不可再生能源 化石能源、核能等能源会越用越少,不能在短期内从自然界得到补充,这类能源称为不可再生能源。 由于全世界能源的消耗逐年上涨,这些不可再生能源会在不太长的时间内消耗殆尽。 新知探究 五、能源与可持续发展 (2)可再生能源 像风能、水能、太阳能等可以在自然界里源源不断地得到,所以把它们称为可再生能源。 可再生能源是未来理想能源的一个重要发展方向。 新知探究 五、能源与可持续发展 3.未来理想能源 未来理想能源须满足的条件: (1)必须足够丰富,可以保证长期使用; (2)必须足够便宜,可以保证多数人用的起; (3)相关技术要成熟,可以保证大规模使用; (4)必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境。 新知探究 五、能源与可持续发展 你认为风能、太阳能、核能以及你所想到的可能的能源,哪些有可能成为未来的理想能源,为什么? 风能、水能、太阳能、地热能、潮汐能有可能成为今后的理想能源,因为这些能源既可以循环使用,又不会对环境产生破坏和污染。 新知探究 五、能源与可持续发展 秦山核电站 敦煌光伏电站吸热塔 新疆达坂城风力发电 4. 我国新能源开发和利用的实例 河南黄河小浪底发电工程 新知探究 五、能源与可持续发展 新疆太阳能发电站 羊八井地热电站 蓝鲸一号南海开采可燃冰 我国在试验氢能源汽车 五、能源与可持续发展 新知探究 4. 我国新能源开发和利用的实例 课堂小结 $