物理--能源与可持续发展说课讲解

1、第二十章 能源(nngyun)与可持续发展第一页，共40页。学习学习(xux)目标：目标：1.通过实例，了解不同形式的能量。 2.了解能源含义(hny)，能区分一次、二次能源，可再生、不可再生能源,知道我国的能源现状。3.了解核能，了解核裂变、核聚变的过程，知道链式反应，能描述核能的优点和可能带来的问题。4.知道太阳能的特点及生活中利用太阳能的例子。第二页，共40页。自主自主(zzh)探究：探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径(tjng)是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还

2、是核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？第三页，共40页。自主自主(zzh)探究：探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是(hi shi)核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是(hi shi)核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？第四页，共40页。一、能源一、能源(nngyun)1.概念概念(ginin)：能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就：能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源。叫能源。第五页，共40页。（1）能直接从自然界获取的能源称为

3、）能直接从自然界获取的能源称为(chn wi)一次能一次能源源煤煤石油石油风能风能地热能地热能水能水能2.类型类型(lixng)第六页，共40页。（2）由一次能源）由一次能源(y c nn yun)经过加工得到的能源称为二次经过加工得到的能源称为二次能源能源汽油、柴油汽油、柴油风力发电风力发电水力发电水力发电太阳能发电太阳能发电地热发电地热发电第七页，共40页。一次能源一次能源二次能源二次能源天然气天然气化石能源化石能源煤煤石油石油核能核能电能电能汽油风能风能太阳能太阳能水能水能地热能地热能柴油柴油第八页，共40页。【一次能源【一次能源(y c nn(y c nn yun) yun)】能直接从

4、自】能直接从自然界获取的能源。然界获取的能源。例：所有化石例：所有化石(hush)(hush)燃料、太阳能、风能、水能、核燃料、太阳能、风能、水能、核能、能、 地热能、潮汐能等。地热能、潮汐能等。例：电能例：电能(dinnng)(dinnng)、煤气等。、煤气等。【二次能源二次能源】由一次能源由一次能源经过加工经过加工得到的能源得到的能源。【可再生能源可再生能源】从自然界从自然界可以持续获取可以持续获取的能源。的能源。【不可再生能源不可再生能源】从自然界从自然界不能持续获取不能持续获取的能源。的能源。例：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能。例：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能。例：所有化石燃

5、料、核燃料。例：所有化石燃料、核燃料。按能源的获取方式分按能源的获取方式分按一次能源的持续性分按一次能源的持续性分不同的分类方式不同的分类方式第九页，共40页。【常规能源【常规能源(nngyun)】已经大规模生产和使】已经大规模生产和使用的能源用的能源(nngyun)。例：水能例：水能(shu nn)(shu nn)、煤炭、石油、天然、煤炭、石油、天然气气【新【新 能能 源】没有大规模生产和使用源】没有大规模生产和使用(shyng)的的能源。能源。例：太阳能、风能、地热能、氢能例：太阳能、风能、地热能、氢能【清清 洁洁 能能 源源】对环境对环境污染很小污染很小的能源的能源例：太阳能、水能、风能

6、、核能、地热能例：太阳能、水能、风能、核能、地热能【非清洁能源非清洁能源】对环境对环境污染很大污染很大的能源的能源例：所有化石燃料例：所有化石燃料按能源的使用规模分按能源的使用规模分按能源的使用后果分按能源的使用后果分第十页，共40页。【解决【解决(jiju)(jiju)途径】途径】开发新能源开发新能源(nngyun)。提高提高(t go)能源的利用率。能源的利用率。常规能源储量有限，开发不合理，浪常规能源储量有限，开发不合理，浪费严重。费严重。人类社会发展对能源的需求日益增人类社会发展对能源的需求日益增加。加。【现状成因现状成因】我国能源供需紧张，制约社会发展。我国能源供需紧张，制约社会发展

7、。优先开发利用优先开发利用核能、太阳能、核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能风能、地热能、潮汐能、氢能这六种新能源。这六种新能源。【能源现状能源现状】第十一页，共40页。自主自主(zzh)探究：探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是(hi shi)核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是(hi shi)核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？第十二页，共40页。原子核发生改变所产生原子核发生改变所产生(chnshng)的能量的能量获得核能获得核能(hnng)有两种途有两种途

8、径径1、裂变、裂变(li bin)2、聚变、聚变二、核能二、核能第十三页，共40页。【重核裂变重核裂变】19391939年，费米进一步提出链式反应年，费米进一步提出链式反应(lin sh fn (lin sh fn yng)yng)的概念。的概念。即一个重核可裂变为两个中等即一个重核可裂变为两个中等(zhngdng)(zhngdng)质量的核，质量的核，从而获得原子能。从而获得原子能。第十四页，共40页。核裂变原子核裂变原子(yunz)模型模型一质量较大一质量较大(jio d)的原子核在中的原子核在中子轰击下分裂成子轰击下分裂成2个新原子核，并个新原子核，并释放能量的过程释放能量的过程链式反应

9、链式反应(lin sh fn yng)第十五页，共40页。原子弹原子弹根据核裂变的原理制成。属于根据核裂变的原理制成。属于(shy)不可控制的链式反应的结果！不可控制的链式反应的结果！ 第十六页，共40页。2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时同时(tngsh)释放出能量的过程。释放出能量的过程。 第十七页，共40页。氚核氚核氘核氘核氦核氦核 一个一个(y )中子中子（随能量释放）（随能量释放）第十八页，共40页。氢弹氢弹根据根据(gnj)核聚变的原理制成。核聚变的原理制成。威力比原子弹还大。威力比原子弹还大。第十九页，共40页。核能这么巨大，难

10、道核能这么巨大，难道(nndo)只能用于战争吗只能用于战争吗?如何才能有效地控制核能的释放？如何才能有效地控制核能的释放？第二十页，共40页。3.3.核能的利用核能的利用(lyng)(lyng)：19911991年年, ,中国建成第一座自主研制中国建成第一座自主研制的核电站的核电站秦山核电站秦山核电站第二十一页，共40页。秦山核电站（浙江省）秦山核电站（浙江省）大亚湾核电站（广东省）大亚湾核电站（广东省）【核电站建设【核电站建设(jinsh)(jinsh)】辽宁红沿河辽宁红沿河(yn h)核电站（东核电站（东北地区）北地区）田湾核电站（江苏省）田湾核电站（江苏省）截止到截止到2016年，我国大

11、陆年，我国大陆(dl)已建成并投入商业运行的核电站有已建成并投入商业运行的核电站有8个，分别为浙江秦山核电站，广东大亚个，分别为浙江秦山核电站，广东大亚湾核电站和岭澳核电站，江苏田湾核电站，辽宁红沿河核电站，福建宁德核电站，防城港核电站，阳江核湾核电站和岭澳核电站，江苏田湾核电站，辽宁红沿河核电站，福建宁德核电站，防城港核电站，阳江核电站电站第二十二页，共40页。核反应堆外围包裹着核反应堆外围包裹着厚厚的混凝土罩以吸厚厚的混凝土罩以吸收辐射收辐射水在核反应堆中心循环流动，水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生的热量，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能传递给蒸汽并将这部分内能传递给蒸

12、汽发生器内的水发生器内的水吸收了热量的水汽化吸收了热量的水汽化变成蒸汽变成蒸汽蒸汽推动发电机运转，蒸汽推动发电机运转，将蒸汽的机械能转化为电能将蒸汽的机械能转化为电能核能发电核能发电(fdin)的原理的原理核裂变核裂变第二十三页，共40页。不造成空气污染不造成空气污染不排放不排放CO2消耗核能源少消耗核能源少发电成本低发电成本低产生放射性废料产生放射性废料排热量大排热量大建厂成本大建厂成本大核泄漏污染大核泄漏污染大核能核能(hnng)发电发电的利弊的利弊第二十四页，共40页。核意外核意外(ywi)(ywi)【缺点【缺点(qudin)(qudin)】19861986年切尔诺贝利核年切尔诺贝利核能

13、电厂，因为运转人能电厂，因为运转人员违法进行极危险的员违法进行极危险的实验，导致爆炸。造实验，导致爆炸。造成乌克兰、白俄罗斯、成乌克兰、白俄罗斯、苏俄地区苏俄地区(dq)(dq)，至少，至少有九有九百万人受到辐射线影百万人受到辐射线影响，至今尚有数百万响，至今尚有数百万人生活于污染区内。人生活于污染区内。白俄罗斯婴儿出生率白俄罗斯婴儿出生率下降下降50%50%。苏俄地区。苏俄地区(dq)(dq)儿儿童淋巴癌上升童淋巴癌上升28.5%28.5%。第二十五页，共40页。原子核发生改变所产生原子核发生改变所产生(chnshng)的能量的能量获得获得(hud)核能有两种途核能有两种途径径1、裂变、裂变

14、(li bin)2、聚变、聚变质量较大的原子核在中子轰击下分裂质量较大的原子核在中子轰击下分裂成成2个新原子核，并释放能量的过程个新原子核，并释放能量的过程是使个质量较小的原子核结合成较大的是使个质量较小的原子核结合成较大的新核，并释放能量的过程新核，并释放能量的过程例：例：氢弹氢弹链式反应链式反应热核反应热核反应3、聚变威力更大、聚变威力更大例：原子弹、核电站例：原子弹、核电站二、核能二、核能第二十六页，共40页。自主自主(zzh)探究：探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同(b tn)的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？

15、5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？第二十七页，共40页。三、太阳能三、太阳能【结构【结构(jigu)(jigu)特特点】点】 太阳是一颗恒星，与太阳是一颗恒星，与地球相距地球相距1.5亿亿千米，千米，太阳的直径是地球直径太阳的直径是地球直径的的109倍倍多。太阳每秒多。太阳每秒钟照射到地球上的能量钟照射到地球上的能量相当于相当于500万吨万吨煤。天煤。天文学家认为，迄今为止，文学家认为，迄今为止，太阳照耀地球已有太阳照耀地球已有50亿亿年，并且还会继续照耀年，并且还会继续照耀50亿亿年。年。第二十八页，共40页。 太阳内部的温度高达太阳

16、内部的温度高达1 1千万摄氏度以上，在那里千万摄氏度以上，在那里就进行着大规模的核聚变反应就进行着大规模的核聚变反应(j bin fn yng)(j bin fn yng)。太阳辐射出的光和太阳辐射出的光和热正是由聚变反应热正是由聚变反应(j bin fn yng)(j bin fn yng)释放的核能转释放的核能转化而来的。化而来的。三、太阳能三、太阳能【产生【产生(chnshng)(chnshng)本质】本质】第二十九页，共40页。 你知道我们现在(xinzi)使用的化石能源-煤、石油和天然气与太阳能有怎样的关系吗？海洋海洋(hiyng)生物生物陆地陆地(ld)生物生物泥炭泥炭煤炭煤炭石油

17、石油天然天然气气太阳能太阳能化学能化学能光合作用光合作用（压力、化学变化）（压力、化学变化）第三十页，共40页。 地球上的风能、水能、海洋温差能、地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能等能源都是来源于太阳；波浪能和生物质能等能源都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。地球上除了下来的太阳能。地球上除了核能、地热能核能、地热能和和潮汐能潮汐能其余几乎都来自太阳。其余几乎都来自太阳。三、太阳能三、太阳能【能源【能源(nngyun)(nngyun)之母】之母

18、】第三十一页，共40页。光热光热( (unun r)r)转换转换A A、如何提高、如何提高(t go)(t go)太阳能直接转化内能太阳能直接转化内能的效率？的效率？太阳能热水器太阳能热水器太阳灶太阳灶【利用【利用(lyng)(lyng)途途径】径】【思考思考】B B、能进一步开发利用这一内能吗？、能进一步开发利用这一内能吗？三、太阳能三、太阳能第三十二页，共40页。【结构组件结构组件】光热光热( (unun r)r)转换转换三、太阳能三、太阳能【利用【利用(lyng)(lyng)途径】途径】太阳能热发电系统太阳能热发电系统聚光装置聚光装置(zhungzh) (zhungzh) 集热装集热装置

19、置(zhungzh)(zhungzh)蓄热装置蓄热装置(zhungzh) (zhungzh) 汽轮发汽轮发电装置电装置(zhungzh)(zhungzh)第三十三页，共40页。【工作原理工作原理】太阳能太阳能内能内能机械能机械能电能电能光热光热( (unun r) r)转换转换三、太阳能三、太阳能【利用【利用(lyng)(lyng)途途径】径】思考：思考：太阳能太阳能能否能否直接直接转化转化为电能呢？为电能呢？第三十四页，共40页。光电转换光电转换(zhunhun)(zhunhun)太阳能电池及原理太阳能电池及原理光电转换实现光电转换实现(shxin)(shxin)了太阳能直接向电了太阳能直接

20、向电能的转化，能的转化，再通过蓄电池以化学能的方式储存。再通过蓄电池以化学能的方式储存。三、太阳能三、太阳能【利用【利用(lyng)(lyng)途径】途径】【总结总结】 1887 1887年，赫兹首次发现的光照能使半导体材料的不年，赫兹首次发现的光照能使半导体材料的不同部位之间产生电压。这种现象后来被称为同部位之间产生电压。这种现象后来被称为 “光伏光伏效应效应”。第三十五页，共40页。19541954年美国贝尔实验室制成了世界年美国贝尔实验室制成了世界(shji)(shji)上第一个实用的上第一个实用的太阳能电池，现在广泛应用于微波通讯基站、电台、野外活动、太阳能电池，现在广泛应用于微波通讯

21、基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、空间站提供电力。高速公路、也可为无电山区、空间站提供电力。光电转换光电转换(zhunhun)(zhunhun)三、太阳能三、太阳能【利用【利用(lyng)(lyng)途途径】径】第三十六页，共40页。光化光化( (unun hu)hu)转换转换光合作用是绿色植物利用叶绿素在可见光的照射下，将光合作用是绿色植物利用叶绿素在可见光的照射下，将二氧化碳二氧化碳(r yng hu tn)(r yng hu tn)和水转化为有机物，并和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。释放出氧气的生化过程。 光化转换实现了太阳能直接光化转换实现了太阳能直接(zhji)(zhji)向化学能向化学能的转化。的转化。三、太阳能三、太阳能【利用途径利用途径