第2节 新能源的发展-人教版九年级《物理》教学课件

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01020304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BA．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