【新教材核心素养】人教版物理九年级全册第22章第2节《新能源的发展》课件+教案+导学案+分层作业

第二十二章 能源与可持续发展用第2节 新能源的发展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。核心素养目标 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？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。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。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。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。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。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6 000 ℃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......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。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，太阳能电池板吸收太阳能直接将太阳能转化为电能；夜间，路灯开始工作，由蓄电池供电，将电能转化为化学能储存起来。由此可见，流程图中，甲是“太阳能”，乙是“电能”，丙是“电能”，丁是“光能”。故B符合题意，ACD不符合题意。故选：B。课堂练习点评：本题考查太阳能的利用，属于基础题。4.（2025•锦江区校级一模）随着科技发展，能源与信息技术成为生活关键。下列关于能源、信息技术和核能的说法，正确的是（　　）A．太阳能、风能、天然气是可再生能源B．光纤通信主要利用光信号传递信息C．核电站利用核聚变释放的能量来发电D．5G网络比4G网络传输信息更快，是因为5G网络的电磁波传播速度更快B课堂练习解：A、太阳能、风能、都能短时间内再次获得，它们都是可再生能源，天然气短时间内不能再次获得，它是不可再生能源，故A错误；B、光纤通信主要利用光信号传递信息，故B正确；C、核电站利用核裂变释放的能量来发电，故C错误；D、5G网络比4G网络传输信息更快，但5G网络的电磁波传播与4G速度相同，故D错误。故选：B。点评：本题是简单的综合题，属于基础题。布置作业1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。2.拓展性作业：①请查阅相关资料，从环保、能耗、成本几个角度分析核能发电的利弊。②阅读学习任务单中推荐的学习资源；结合地理知识研究集热器的集热效率与集热板放置倾角的关系。谢谢聆听