人教版（2024）物理九年级全册 22.2 新能源的发展 （课件）

第二十二章 能源与可持续发展 第2节 新能源的发展 1. 知道核能的特点及其来源与利用，了解我国在核能利用方面的新成就。2. 知道太阳能的由来，了解利用太阳能的方式及其新进展。3. 利用能源的知识解释生活中的有关现象，体会新能源开发对人类生存和社会发展的推动作用。学习目标课堂导入 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? 蓝鲸一号南海开采可燃冰新知探究知识点1 核能1、原子的结构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。原子原子核电子质子中子带负电带正电不带电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。带正电新知探究知识点1 核能原子核及核外电子质子的质量大约是电子的1 836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、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。1、原子的结构新知探究知识点1 核能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。这种能量就是核能（nuclear energy）。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，这些中子又会轰击其他铀核……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。新知探究知识点1 核能3、裂变新知探究知识点1 核能视频新知探究知识点1 核能如果对链式反应不加控制，那么大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，例如原子弹的爆炸。视频1964年我国第一颗原子弹爆炸新知探究知识点1 核能如果链式反应可控，那么就可以控制核能的释放，例如核反应堆中发生的就是可控链式反应。核电站利用核能发电，它的核心设备就是核反应堆。核电站发电原理发电机：机械能→电能核反应堆：核能→内能汽轮机：内能→机械能新知探究知识点1 核能视频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。新知探究知识点1 核能4、聚变如果使某些质量很小的原子核，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，也会释放出巨大的核能。这就是聚变，有时也称为热核反应。新知探究知识点1 核能氘核、氚核都是氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹利用的就是这种能量。聚变在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。可以说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。新知探究知识点1 核能我国正在采用不同方式进行可控核聚变的研究，中国科学院建造的环流器（tokamak）EAST实现了1 000 s以上的长时间运行，中国工程物理研究院等单位建造了“神光Ⅲ” 激光约束核聚变研究装置。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。典型例题例1.如图所示原子结构示意图中，原子核带____电，其质量_____（选填“大于”或“小于”）电子的质量。原子整体_____（选填“显”或“不显”）电性。解析： 原子由带正电的原子核与带负电的核外电子组成，原子核内的质子带正电，中子不带电。原子核的质量大于电子的质量，原子核所带正电荷数量和核外电子所有电子总共带的负电荷数量相等，所以原子对外不显电性。正大于不显新知探究知识点2 太阳能1、太阳能在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年。目前，它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。那时，它将膨胀为一个巨大的红色星体……新知探究知识点2 太阳能2、太阳能的利用太阳照耀着我们的地球，人类除了间接利用储存在化石燃料中的太阳能，还设法直接利用太阳能。目前直接利用太阳能的方式主要有两种，一种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能。新知探究知识点2 太阳能太阳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将其转化为内能，从而将集热器管道内的水流加热。吸热板的内能水的内能新知探究知识点2 太阳能太阳能太阳能电池具有使用寿命较长的优点。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。电能新知探究知识点2 太阳能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。江厦潮汐电站风车田潮汐能电能风能电能例2.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。太阳能转化为其他形式能量的方式有三种。图中画出了这三种转化的框图。其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。典型例题解析： 光热转化是将太阳能转换为内能；光电转换是太阳能电池完成的；而植物可以实现光化转换。内能太阳能电池板绿色植物知识梳理核 能3.聚变①热核反应：质量很小的原子核，在超高温和高压下结合成新的原子核时释放出巨大的核能。②应用：氢弹（聚变速度无法控制，核能瞬间释放）。1.核能质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合时释放出的巨大能量。是一次能源，不可再生能源，新能源。2.裂变①链式反应：以中子为媒介而维持的裂变反应。②应用：核电站（裂变速度加以控制，核能缓慢释放）、原子弹（裂变速度不加控制，核能瞬间释放）。4.太阳能在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。是一次能源，可再生能源，新能源。 5.太阳能的应用（1）直接利用 ① 光热转化：太阳能转化为内能。太阳能集热器、太阳炉等； ② 光电转化：太阳能转化为电能。太阳能电池；③ 光化转化：太阳能（光能）转化为化学能。植物吸收太阳光进行光合作用。（2）间接利用我们利用化石能源、水能、风能等一次能源，实际上是间接利用太阳能。知识梳理太阳能核电站与核废料处理新知探究科学·技术·社会·环境 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一个厚厚的钢筋混凝土壳中。射线警告标志 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。由于核废料仍然具有放射性，所以一般将其放入特殊的容器封存后，深埋在人烟稀少的地方。某些发达国家将核废料运送到其他国家埋放，引起了广泛的抗议。科学·技术·社会·环境2011年日本福岛核电站因地震发生核泄漏科学·技术·社会·环境 在化石能源供应日趋紧张之时，建设核电站是人类解决能源危机的一种可行方案。我国坚持安全有序发展核电。2021年10月，我国研发的全球首座球床模块式高温气冷堆并网发电，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核电技术的国家之一。高温气冷堆的安全性进一步提高，在发生异常情况时，可以在不需人为干预的情况下保持安全状态。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。科学·技术·社会·环境视频核废料的处理新能源的发展核能课堂小结风能海洋能太阳能原子核内部结构产生：内部发生核聚变释放巨大能量裂变聚变链式反应；核电站、原子弹氢弹（可控核聚变研究中）利用：太阳能集热器、太阳能电池、植物吸收太阳光发生光合作用等风车田、潮汐电站1. 将质量很小的原子核在超高温和高压下结合成新的原子核，会释放出巨大的核能，这就是____变，图____（填“甲”或“乙”）反映的就是这一核变化。随堂练习解析： 使某些质量很小的原子核，在超高温和高压下结合成新的原子核，会释放出巨大的核能，这就是聚变。图乙是聚变，而图甲是裂变。聚乙2. 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1 000天，持续向社会稳定输送清洁电力超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随堂练习核能→内能→机械能→电能C√√√×3. 关于核能和太阳能，下列说法错误的是（　　）A. 裂变也称为热核反应，裂变时会释放出巨大的核能B. 核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆C. 太阳能是可再生能源，核能是不可再生能源D. 太阳能和核能均属于一次能源随堂练习聚变A√√√×4. 如图是核能发电原理图，下列说法正确的是（ ） A. 核能是可再生能源 B. 核反应堆将核能转化为电能 C. 汽轮机将内能转化为机械能 D. 发电机将电能转化为机械能随堂练习不可再生能源内能√C