20.2 开发新能源（教学课件）物理新教材沪粤版九年级下册

该初中物理课件聚焦太阳能、核能等新能源的开发利用，涵盖能量转化形式、核裂变与核聚变原理及各类新能源特性。通过屋顶太阳能热水器、核电站等生活情景导入，连接不可再生能源危机，搭建“能源特性—应用场景”的学习支架。 其亮点在于设计“直接利用太阳能”探究活动培养科学探究能力，对比核裂变与核聚变差异发展科学思维，结合“华龙一号”等我国科技成就渗透科学态度与责任。采用表格梳理能量转化路径、实例分析应用现状，帮助学生构建知识体系，教师可高效落实核心素养教学。

沪粤版 九年级下册 第二十章 能源与能量守恒 20.2 开发新能源 学习目标 1．科学观念：理解太阳能、核能的能量转化形式，明确核裂变与核聚变的区别，知晓各类新能源的特性； 2．科学思维：对比不同新能源的开发方式、优势与挑战，建立“能源特性—应用场景”的关联逻辑； 3．科学探究：完成“直接利用太阳能”活动，分析新能源能量转化路径，提升逻辑分析能力； 4．科学态度与责任：感受我国在新能源开发领域的科技成就，激发科学探索兴趣，树立“清洁低碳”的能源发展意识。 重点难点 1．掌握太阳能的直接利用方式与能量转化； 2．理解核裂变、核聚变的原理及应用（核电站、核武器）； 3．了解我国新能源开发的领先成果。 1．解释核裂变“链式反应”的控制原理； 2．区分核聚变与核裂变的差异及应用现状； 3．分析不同新能源的发展潜力与面临的挑战。 屋顶的太阳能热水器为家庭提供热水，远方的核电站平稳输出电能，草原上的风力发电机随风转动——面对不可再生能源日益枯竭的危机，新能源的开发与利用已成为全球共识。太阳每秒向地球辐射的能量，足够全世界使用多年；1kg铀裂变释放的能量，相当于2700t标准煤燃烧的热量，这些新能源将如何改变我们的能源结构？ 情景引入 01 CONTENTS 太阳能——永恒的动力之源 探究新知 02 核能——造福人类的“神火” PART ONE 太阳能——永恒的动力之源 太阳能的优势与辐射数据 太阳能——永恒的动力之源 核心优势：能量巨大（到达地球表面辐射功率达1.7×1014kW）、清洁无污染、可再生，是最具开发价值的能源；   地球接收总量：每天接收的太阳能足够世界使用多年，资源近乎无限。 太阳能的利用途径 太阳能——永恒的动力之源 途径类型 具体方式 能量转化逻辑 生物转化 植物光合作用储存能量，转化为草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料 太阳能→化学能→内能/电能 自然循环转化 驱动大气、水分升腾，形成风、流水、波浪、海流等 太阳能→机械能 海洋吸收 被海洋吸收转化为海洋内能 太阳能→内能 直接利用 太阳能热水器、太阳灶、太阳能发电、太阳能制氢 太阳能→内能/电能/化学能 怎样直接利用太阳能 活动要求：结合教材图，列举更多直接利用太阳能的事例；   参考示例：太阳能路灯（太阳能→电能→光能）、太阳能充电宝（太阳能→电能→化学能储存）、太阳能温室（太阳能→内能）；   交流任务：与同学分享事例，说明其能量转化路径。 太阳能电池（教材信息浏览） •工作原理：基于光电转换原理，太阳光照射半导体材料硅，直接转化为电能； •应用场景：人造卫星、宇宙飞船、空间站（如中国空间站太阳能电池板）、太阳能发电站、； •未来方向：探索太空收集太阳能，通过微波技术传回地球利用。 PART TWO 核能——造福人类的“神火” 核能——造福人类的“神火” 核能的定义与释放方式 定义：原子核内部蕴藏的巨大能量，简称核能； 释放方式：核裂变（重核裂变）、核聚变（轻核聚变）。 核裂变——链式反应 •原理：用中子轰击铀核，使其裂变为较轻原子核，同时释放2~3个中子和大量核能，新中子继续轰击其他铀核，形成链式反应； •能量规模：1kg铀全部裂变释放的能量≈2700t标准煤完全燃烧放出的能量； •应用场景： ￮不受控链式反应：原子弹（我国1964年成功试爆第一颗原子弹）； ￮受控链式反应：核电站（通过核反应堆控制中子数量和速度，安全利用核能）。 核电站的工作流程 能量转化路径：核能→内能→机械能→电能；   关键设备   核反应堆：发生受控链式反应，产生热量加热水；   汽轮机：高温蒸汽驱动其旋转；   发电机：将机械能转化为电能；   水泥外壳：屏蔽核辐射；   我国成就：自行设计建造秦山核电站，自主研制第三代“华龙一号”核电机组并出口，核废料处理技术世界领先。 核聚变——热核反应 原理：超高温条件下，质量较轻的原子核（如氘、氚）聚合成较重原子核，释放比核裂变更巨大的能量（教材图20-2-8）； 关键特点 反应条件：千万摄氏度以上高温（又称热核反应）； 原料储备：氘在海水中储量丰富（1L海水含0.03g氘，能量相当于300L汽油）； 应用现状： 不受控核聚变：氢弹（我国1967年成功试爆第一颗氢弹）； 受控核聚变：仍在探索中，我国“中国环流三号”装置研究成果居世界前列； 未来意义：一旦实现受控利用，将彻底改变人类能源结构。 核领域杰出科学家 代表人物：王淦昌、钱三强、邓稼先、于敏（“氢弹之父”，提出氢弹构型，保障国家安全）。 王淦昌 钱三强 邓稼先 于敏“氢弹之父” 其他新能源的开发与利用 1. 水能 原理：利用水流机械能推动水轮机、发电机转子转动发电；   核心优势：可再生、稳定、清洁；   我国成就：三峡水电站（世界最大，总装机容量2250万千瓦）、白鹤滩水电站（单机容量100万千瓦，世界领先），年水力发电量居世界第一。 2. 风能 •核心优势：清洁、安全、可再生，环境与生态效益良好； •资源储量：我国可开发利用风能储量约1×109kW（陆地2.53×108kW，海上7.5×108kW）； •我国成就：2021年底风力发电总装机约3.28×108kW，居世界第一位。 其他新能源的开发与利用 3. 海洋能 •能量形式：波浪能、潮流能、潮汐能、温差能等； •我国成就：“奋进号”潮流能发电机组（世界最大单机容量，2022年在浙江舟山下海，连续运行时间和发电量居世界前列）。 4. 氢能 •核心优势：高效、干净、易贮存、可运输； •应用场景：长征五号B运载火箭主要燃料； •发展前景：利用太阳能制氢潜力广阔，将成为21世纪重要能源之一。 课堂总结 核心新能源：太阳能（直接利用+多路径转化）、核能（核裂变→核电站，核聚变→未来方向）；   其他新能源：水能、风能、海洋能、氢能（我国均居世界领先水平）；   核心逻辑：新能源以“清洁、可再生”为核心优势，是应对能源危机的关键；   我国成就：从核电站到风电场，从水电站到潮流能装置，构建多元新能源体系。 课堂小结 布置作业 1．太阳是太阳系中唯一的恒星，每时每刻向外辐射太阳能。下列关于太阳能的叙述中，错误的是（　　） A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能 B．生态系统的能量流动是从生产者固定太阳能开始的 C．地球上的水循环是由太阳能推动的 D．太阳能来源于太阳内部的核裂变 【答案】D 【答案】C 2．如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（　　） A．太阳能是一种不可再生能源 B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能 C．太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能 D．太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为动能 3．2021年1月，使用中国自主研发核电技术的“华龙一号”5号机组正式投入运行。核反应堆内发生核反应后产生大量的热，使第一回路中的水成为高温高压水后进入蒸汽发生器，在其中将第二回路中的水加热成为高温高压水蒸气，驱动汽轮机运转，汽轮机带动发电机发电。下列说法不正确的是（　　） A．核反应堆是利用核裂变产生核能的 B．蒸汽发生器内通过热传递改变水的内能 C．汽轮机工作时将机械能转化为内能 D．发电机的工作原理是电磁感应 【答案】C 4．核能是一种______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控______（选填“核裂变”或“核聚变”）反应释放核能的设备。核电站中的汽轮机属于______（选填“发电机”“电动机”或“热机”）。 【答案】不可再生     核裂变     热机 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $