第2节 新能源的发展（导学案）-人教版九年级物理全一册

第2节新能源的发展（导学案）

【学习目标】

1.了解核能的特点及其来源与利用，知道太阳能的由来，了解利用太阳能的方式及其新进展，能利用

能源的知识解释生活中的有关现象。

2.了解核能利用及核废料处理的实例，能表达自己的观点，具有初步的科学论证能力。

3.结合实例认识地球上的大部分能源源于太阳能，能提出问题，能用能量转化和转移的观点形成猜想

与假设。

4.通过了解我国在核能利用方面的新成就，增强民族自豪感和使命感，体会新能源开发对人类生存和

社会发展的推动作用。

【学习重点】核能的特点与应用；太阳能的来源与利用。

【学习难点】裂变和聚变；太阳能的利用。

【自主预习】阅读教材，完成以下问题：

1.原子核是由带正电的质子却不带电的中子组成的。

2.核能：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,就可能释放出惊人的能量,这

种能量被称为核能。

3.裂变：质量较大的原子变成两个质量中等大小的原子核的过程，释放出核能。核电站利用核能发

电，它的核心设备是核反应堆;原子弹也是利用核裂变制造的核武器。

4.聚变：质量较小的原子核在超高温卜结合成新的原子核的过程，释放出更加巨大的能量。氢弹是利

用氢核聚变释放的能量制造的核武器。

5.目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是光热转换,是用集热器把水等物质加热，把太阳能转化

为内能；另一种是她转换，用太阳能电池把太阳能直接转化为生能。

【课堂探究】

探究一、核能

【由学生回忆原子的结构与带电情况，教师进行总结】

1.原子核的组成

原子核通常由虹和生壬组成，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。

[—质子（带正电）

原子核

（带正电）

1-中子（不带电）

2.核能

（1）核能：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)释放核能的方式：核裂变和核聚变。

3.裂变

(1)裂变：1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，发

现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量。奇妙的是，铀235核在分裂成两个

别的原子核的时候，又放出2至3个中子。

(2)链式反应

当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，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，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。

(3)裂变的应用

①原子弹：链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。根据这

一原理，在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——

原子弹爆炸了。

②核电站

核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应推，1942年，人类利用核反应堆第一次实现

了可控制的铀核裂变。

a.核反应堆：核反应堆是原子核发生链式反应的场所，它能够控制链式反应的速度，缓慢、平稳地释

放核能的装置。

b.核电站的工作原理及能量转化

核燃料「

HHiMHunp4nl

核反应堆汽轮机发电机电网

核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化

为电能。核电站发电时的能量转亿情况：核能一内能一机械能-电能。

C.我国的一些核电站

我国自主设计、制造的核电站具有世界先进水平。其中“华龙一号”核电站是由中国核工业集团公司

和中国广核集团在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据福岛核事故经验反馈

以及中国和全球最新安全要求，研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术，具有完全自主知识产权的二代压

水堆核电创新成果，是中国核电机组发展的主力堆型，是中国核电走向世界的“国家名片”，是中国核电

创新发展的重大标志性成果。

4.聚变

（1）聚变：如果将某些质量很小的原子核，例如笊核（由一个质子和一个中子构成）与气核（由一

个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氮核，也会释放出巨大的核能，这就是聚

变，也称为热核反应。

笊m氮

瓶中子

（2）氢弹：笊核和僦核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利

用的就是聚变瞬间释放的能量。

（3）太阳内部的聚变：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生塞变，释放出巨大的核能。太阳核心

每时每刻都在发生氢弹爆炸，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6000C,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0

（4）海水中的核能：如何实现可控聚变，如何利用可控聚变释放的核能，科学家正在积极地探索

着。海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的笊核。1升海水所含笊产生的聚变能等同于300升汽油所释放

的能量。海水中笊的储量可使人类使用几十亿年。

，核电站和核废料处理

核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生

放射线。如果放射线泄漏到反应堆外面，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。

（1）核泄漏的危害。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。为此，科学家们制订了严格的安全措施和安全标准。

（2）核电站严格的安全措施和安全标准。

（3）核废料的处理。核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相

当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。

【例题1】物质是由分子或原子组成的，的发现，说明原子是可以再分的：原子是由原子核和

核外组成的，原子核由质子和组成。如图所示，是不同科学家提出的原子模型，其中

（选填"A”或"B”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型。

AB

【答案】电子；电子；中子；Bo

【解析】物质是由分子或原子组成的，电子的发现，说明原子是可以再分的。原子是由带正电的原子

核和带负电的核外电子组成的，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。卢瑟福提出的原子核式结构

模型为

【例题2】如图是我国的大亚湾核电站，是利用核能来大规模生产电能的发电站。关于核能和核电

站，下列相关说法中正确的是（C）

A.核能是可再生能源

B.核能不会对人类造成危害

C.核电站是利用裂变的链式反应发电的

D.核电站发电时，把核能直接转化为电能

【解析】A.核能消耗后不可能在短期内从自然界得到补充的能源，其属于不可再生能源，故A错

误；

B.核裂变的材料有很强的放射性，使用不当会对人类造成危害，故B错误；

C.核电站是利用裂变的链式反应发电的，故C正确；

D.核电站发电过程中的能量转化为核能转化为内能，内能转化为机械能，机械能转化为电能，故D

错误。

探究二、太阳能

1.储存在化石燃料中的太阳能

远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它仅死后，躯体

埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和煤。在石油

形成过程中还放出天然气。

2.直接利用太阳能

（1）集热器

集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为内能。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转化为内能，从而将集热器管道内的水流加热。

（2）太阳能电池

太阳能电池，是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件，直接把太阳能转变成电能。光电池的种

类很多，常用的有硒光电池、硅光电池和硫化铝、硫化银光电池等。

太阳能电池在生活、生产、航空航天、交通、通信等领域中有着重要的应用。

3.一些新能源

（1）海洋能：海洋能也是人们可以利用的新能源，都可以用来发电。我国建设了数座潮汐电站，潮

汐能不是来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升降，因海水涨落

及潮水流动所产生的能量。

（2）风能：风能也是人们可以利用的新能源，都可以用来发电。我国建成了许多“风车田”，场面

蔚为壮观。

【例题3】太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是

（A）

丙丁

A.图甲,绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能

B.图乙，太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能

C.图丙，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能

D.图丁，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能

【解析】A.绿色植物的光合作用可将吸收的太阳能转化为化学能，故A正确：

B.太阳能路灯在白天时不需要照明，则白天将太阳能储存起来，晚上再转化电能，让路灯发光，并

不是太阳能直接转化为光能，故B错误；

C.太阳能飞机上的太阳能电池将太阳能直接转化为电能，再转化为飞机的动能，故C错误；

D.太阳能热水器直接吸收太阳能并转化为内能，不需要通过做功来将太阳能转化为内能，故D错

误。

故选A.

【精讲点拨】

1.原子结构：原子是由原子核和核外电子组成的，原子核乂是由带正电的质子和不带电的中子组成,

电子带负电。原子的质量主要集中在原子核上，体积非常小。

（―质子

原

_原子核_（带正电）型核

（带正电）中子

原子一（不带电）电子

用

子

中

—核外电子子

（带负电）

2.核能：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,

这就是核能。获取核能有两条途径：一是原子核的裂变，二是聚变。

3.裂变：质量较大的原子核分裂成较小原子核的过程称为裂变。通过控制链式反应的速度，使核能缓

慢平稳的释放出来，就可以和平地使用核能了，核反应堆就是基于这样的目的建造出来的。

4.聚变：质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核的过程，释放出更加巨大的能量。

【归纳整理】

第2节新能源的发展

“不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,

—11-就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能.

新厂①质量较大的原子变成两个质量中等大小的原子核的过程.

T核裂变一②使很多个铀核在极短的时间内相继裂变，叫链式反应.

能

源L③应用：核电站（可控制）、原子弹（不可控制）.

的

发一①质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核的过程•

展-核聚变T-

1-②释放出更加巨大的能量。应用：氢弹.

一①光电转换：指太阳能直接转化为电能.

太阳能

②光热转换：把太阳能直接转化为内能.

的利用

一③光化转换：把太阳能转化为化学能储存在生物体内.

【课堂练习】

1.图是“风能一太阳能”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

【答案】B

【详解】A.风力发电机是利用电磁感应原理将风能转化为电能，故A错误；

B.太阳能来自太阳内部的核聚变，太阳内部的氢原子核在高温高压下发生聚变反应，释放出巨大的

能量，故B正确；

C.给蓄电池充电时，电能转化为化学能，而不是化学能转化为电能，故C错误；

D.控制器中的集成电路是用半导体材料制成的，而不是超导材料，故D错误。

故选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

【答案】A

【详解】一次能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，核能是直接通过核反应

所得，不是其他能量转换的，为•次能源。获得核能的途径有核聚变和核裂变，目前核电站发电机利用的

是核裂变发电，人类尚未实现可控核聚变的商业化应用。故A正确，BCD错误。故选A。

3.2025年5月14日，我国自主三代核电“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组实现

连续安全稳定运行1000天，持续向社会稳定输送清洁电能超370亿度，如图所示是“华龙一号”全球首

堆外景。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

【答案】C

【详解】A.核能是一种相对较为清洁的能源，但由于核燃料在地球上的总量是一定的，所以核能属于

不可再生能源，故A正确，不符合题意；

B.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核裂变反应释放核能的设

备，故B正确，不符合题意；

C.核能发电的能量传递和转化过程是：核能一水和蒸汽的内能一发电机转子的机械能一电能，故C

错误，符合题意；

D.核污染主要是指核燃料或核废料具有放射性，因此一般埋在人烟稀少的地方，故D正确，不符合

题意。

故选C。

4.图是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”太阳能电池板，“腰”挎照明灯\

“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是（）

A.小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能

B.太阳能电池板，将太阳能转化为电能

C.照明灯在工作时，将内能转化为电能

D.蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能

【答案】Bo

【详解】A.风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动，把风能转化为电能，故A不符合题意；B.太

阳能电池板，消耗了太阳能，产生了电能，是将太阳能转化为电能，故B符合题意；

C.照明灯消耗电能而发光，将电能转化为光能，故C不符合题意；

D.蓄电池在夜晚放电时.将化学能转化为电能,故D不符合题意.

故选B。

5.2025