22.2 新能源的发展 课件 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

第二十二章 能源与可持续发展 第2节 新能源的发展 1、知道原子核的组成，知道核裂变和核聚变，知道核能发电的能量转化。（重点） 2、知道直接利用太阳能的两种方式（集热器和太阳能电池）。 3、了解核电站的安全性、核废料处理和我国新能源的发展，增强可持续发展的意识。 新课导入 壮观的"风车田"（风力发电） 为了解决利用化石能源带来的问题，人们着手开发各种新能源。 你知道的新能源有哪些？ 一、核能 原子核及核外电子 原子由原子核和核外电子构成；原子核由质子和中子组成。 质子：带正电荷，电荷量跟电子的相等，质量约为电子的1836倍； 中子：不带电，质量跟质子几乎相同。 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。 一、核能 核能：质子、中子依靠强大的核力紧密结合，一旦质量较大的原子核分裂或质量较小的原子核结合，就可能释放出惊人的能量。 链式反应 裂变：用中子轰击质量较大的铀235原子核，使其分裂成两个中等大小的原子核，同时产生几个新中子，又轰击其他铀核……这就是链式反应。 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。 一、核能 我国第一颗原子弹爆炸 华龙一号核反应堆 不加控制：大量原子核一瞬间裂变，释放极大能量——原子弹的爆炸。 可控：核反应堆中发生的是可控链式反应。核电站利用核能发电，核心设备就是核反应堆。 一、核能 核电站发电原理 核电站利用核反应堆产生的内能，通过汽轮机做功，带动发电机发电。 能量转化：核能→内能→机械能→电能。 随着我国具有完全自主知识产权的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。 一、核能 氘氚聚变 聚变：使某些质量很小的原子核（如氘核与氚核），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。聚变也称为热核反应。 大量氢核的聚变在瞬间释放出惊人的能量——氢弹利用的就是这种能量。 一、核能 太阳——巨大的"核能火炉" 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。太阳核心每时每刻都在发生"氢弹爆炸"。 太阳表面温度约为6000℃，这个巨大的"核能火炉"已经"燃烧"了近50亿年。 中国科学院的环流器EAST 科学·技术·社会·环境：核电站与核废料处理 日本福岛核电站核泄漏 核反应堆内的铀核裂变时会释放能量，也会产生射线。如果射线泄漏到反应堆外面，就会对人和其他生物造成伤害，所以核反应堆都封闭在厚厚的钢筋混凝土壳中。 核电站一旦发生核泄漏事故，就可能产生严重的危害，所以核电站的安全性应得到高度重视，科学家们制定了严格的安全措施和安全标准。 核电站使用过的核燃料称为核废料。由于核废料仍具有放射性，一般将其放入特殊的容器封存后，深埋在人烟稀少的地方。 与化石燃料一样，核燃料在自然界中也是有限的，核能属于不可再生能源。我国坚持安全有序发展核电，全球首座第四代核电站已于2023年12月正式投入商业运营。 二、太阳能 目前直接利用太阳能的方式主要有两种。 屋顶的太阳能集热器 太阳能电池阵列 ① 集热器：把水等物质加热，太阳能→内能； ② 太阳能电池：太阳能→电能。 二、太阳能 潮汐电站（海洋能） 卫星上的太阳能电池板 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。 太阳能电池应用在航空、航天、通信等领域，在日常生活中也用于电灯、计算器、手表等用电器。 新能源的发展 核能 原子核=质子＋中子 裂变（链式反应）： 核电站（可控）、 原子弹（不可控） 能量转化：核能→内能 →机械能→电能 聚变（热核反应）：氢弹 太阳能 太阳内部：氢核聚变 集热器：太阳能→内能 太阳能电池： 太阳能→电能 应用：航天、通信 日常生活用电器 其他新能源与安全 海洋能：潮汐电站 风能：“风车田” 核废料有放射性， 深埋人烟稀少处 核能是不可再生能源 第四代核电技术 世界领先 书后练习与应用 1、原子、原子核、电子、中子、质子，它们之间有什么关系？哪些是不带电荷的？哪些是带电荷的？带的是哪种电荷？ 答：原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成。 理由：中子不带电；原子整体不带电；电子带负电；质子带正电，原子核带正电（质子带正电荷，其电荷量跟电子的相等）。 书后练习与应用 2、原子和原子核的尺寸究竟有多大？若把它们都看成球体，原子半径的数量级为10⁻¹⁰m，原子核半径的数量级为10⁻¹⁵m。打个比方，如果原子的大小跟北京奥运会"鸟巢"体育场一样大，那么原子核该有多大？是相当于篮球、乒乓球，还是绿豆的大小？ 答：相当于绿豆的大小。 理由："鸟巢"体育场南北约为333m，设原子核直径为R，则333m : R = 10⁻¹⁰m : 10⁻¹⁵m，解得R=3.33×10⁻³m=3.33mm，与绿豆的大小相当。 书后练习与应用 3、什么是原子核的聚变？人类对于聚变的应用已经取得的成就是什么？还有什么问题需要解决？ 答：聚变是使某些质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核并释放巨大核能的反应（热核反应）。 理由：人类关于聚变的应用已取得的成就是氢弹；急需解决的问题是实现可控的聚变反应，以和平利用聚变释放的核能。 书后练习与应用 4、有人说，我们现在开采的煤、石油等化石能源，实际上都来源于上亿年前太阳上的核能。请你说明这句话的道理。 答：化石能源中储存的能量的确来源于上亿年前太阳内部的核能。 理由：远古时期的植物通过光合作用把太阳能转化为化学能，躯体埋在地下经漫长地质年代变成煤、石油、天然气；而太阳的能量来自太阳内部氢核在超高温下发生聚变释放的核能。 书后练习与应用 5、人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量，方式有三种：一是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；二是光化转换，把太阳能转化为化学能；三是光电转换，把太阳能转化为电能。图中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能转化成的另一种能量形式。请在图中的三个空白处填入相关的文字。 答：三个空白处依次填：太阳能集热器（光热转换）、太阳能电池（光电转换）、植物的光合作用（光化转换）。 理由：光热转换通过太阳能集热器把太阳能转化为内能；光电转换通过太阳能电池把太阳能转化为电能；光化转换通过植物的光合作用把太阳能转化为化学能储存在生物体内。 1．图是"风能—太阳能"路灯示意图，下列说法正确的是（　　） A．风力发电机利用了电生磁原理 B．太阳能来自太阳内部的核聚变 C．给蓄电池充电时化学能转化为电能 D．控制器中的集成电路是用超导材料制成的 B 2．阳江核电站是我国广东省的第四座核电站。下列关于核能和核能发电的说法中，正确的是（　　） A．核能是一次能源，利用核裂变发电 B．核能是一次能源，利用核聚变发电 C．核能是二次能源，利用核裂变发电 D．核能是二次能源，利用核聚变发电 A 3．我国自主三代核电"华龙一号"全球首堆实现连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能。下列有关说法错误的是（　　） A．核能属于不可再生能源 B．核电站利用核反应堆通过可控核裂变释放核能 C．核反应堆将核能直接转化为电能 D．核废料具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方 C $