沪科版九年级物理 20.2能源的开发和利用 课件(共42张PPT)

(共42张PPT)
能源的开发和利用
能源 材料 信息是当今社会发展的三大基石
提供能量的资源。（如煤炭、石油、天然气等，它们燃烧产生能量，因此它们是能源。）
能量：
物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。（如机械能，内能，电能等。）
能源：
一、能源与社会
人类从钻木取火学会了利用柴薪为主要能源
人类利用能源的历史
古代农耕社会，利用人力，畜力，自然界的风力水力
截至2013年，全球煤炭、石油、天然气剩余探明可采储量分别为8915亿吨、2382亿吨和186万亿立方米，折合标准煤共计1.2万亿吨。按照目前世界平均开采强度，全球煤炭、石油和天然气分别可开采113年、53年和55年。 煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了，且不说可能带来的环境污染，它们还是很好的化工原料呢 ！
人类利用能源的历史 现代常规能源使用
人类利用能源的历史
核能的使用
风能的使用
水利发电
新能源汽车的使用
新能源
【一次能源】从自然界可以直接获取的能源。
例：所有化石燃料、太阳能、风能、水能、核能、
地热能、潮汐能等。
例：电能、煤气等。
【二次能源】从自然界不能直接获取，需要消耗
一次能源才能获得的能源。
【可再生能源】从自然界可以持续获取的能源。
【不可再生能源】从自然界不能持续获取的能源。
例：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能。
例：所有化石燃料、核燃料。
②按能源的持续性分
能源的分类
① 能源以是否能直接使用来划分
【常规能源】已经大规模生产和使用的能源。
例：水能、煤炭、石油、天然气
【新 能 源】没有大规模生产和使用的能源。
例：太阳能、风能、地热能、氢能
【清 洁 能 源】对环境污染很小的能源
例：太阳能、水能、风能、核能、地热能
【非清洁能源】对环境污染很大的能源
例：所有化石燃料
③按能源的使用规模分
④按能源的使用后果分
例、日常生活中常用的能源有哪些
例、下列能源中，属于可再生能源的是（ ）
A.煤炭 B.石油 C.风能 D.核能
例、人类社会的进化发展过程，就是一部开发、利
用能源的历史。四五十万年前， 揭开了
人类利用能源的序幕；18世纪 的发明，
引发了世界性的工业革命；19世纪 的大量
使用，将人类社会推进到现代文明时代；20世
纪初 的发现和利用，为人类的明天描绘
了灿烂的蓝图。
例、下列能源中，属于常规能源的是（ ）
A.天然气 B.核能 C.太阳能 D.氢能
火的使用
蒸汽机
电能
核能
C
A
例、下图所示为2005年各种能源在世界能源产量的
份额比例，由此可知（ ）
A.天然气是当前世界的主要能源
B.煤炭在世界能源产量中略高与25％
C.核能发电站位居能源产量第3位
D.图中能源都是不可再生能源
B
【解决途径】
②开发新能源。
①提高能源的利用率。
①常规能源储量有限，开
发不合理，浪费严重。
②人类社会发展对能源的
需求日益增加。
【现状成因】
我国能源供需紧张，制约社会发展，环境污染严重
优先开发利用核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能。
三、开发新能源。
【能源现状】
1、核能
1934年，意大利物理学家费米用中子轰击原子核，发现原子
核分裂产生能量很强。因此获38年诺贝尔物理奖。
【发现历程】
当两个或两个以上的较轻原子核，在极高
的温度和极大的压力下非常靠近时，它们聚合在一
起而形成一个较重的新原子核，同时释放出更为巨
大的能量。因为核聚变必须在极高的温度约1亿℃才
会发生，所以也叫热核反应。
如何利用好核反应中产生的巨大能量呢？
1、核能
【开发应用】
核能释放方式②
【轻核聚变】
【思考】
【核武器研究】
1939年9月1日，第二次世界大战正式打响。
1933年，爱因斯坦移居美国。
1938年，费米逃往美国。
德国尚有普朗克、玻恩、海森堡、魏扎克、
劳厄、哈恩、盖革等核物理专家。
1939年，爱因斯坦等科学家努力说服美国总统罗斯福抢
在德国之前抓紧研制原子弹。
1940年，美国政府正式大量拨款，启动“曼哈顿工程”。
1943年1月－1945年7月，奥本海默主持原子弹研制。
曼哈顿工程：动员50万人，耗费22亿美元，占用全国三分之一的电力。
1、核能
【应用方向】
1945年8月6日，铀弹小男孩投到广岛；
“小男孩”原子弹爆炸地点在
广岛市中心偏西北处，爆炸威
力相当于１.8万吨ＴＮＴ炸药，
顷刻间产生了30万度的高温，
正处于爆炸中心的外科医院所
有的人和设施转瞬就化为灰烬，距爆心半径一千米范围内的花
岗岩都融化了，时速高达五六
十千米的强烈冲击波将距爆心
半径三千米范围内的所有建筑
物，几乎全部摧毁！
1、核能
【核武器研究】
【应用方向】
8月9日，钚弹胖子投在长崎。
在爆心附近，没有留下任何人
或物的痕迹，只是在地面上隐
约残留着如同人体外形的阴影，
广岛全城遍地焦土死尸枕籍相
连。市中心约12平方千米方圆
几乎被夷为平地，全市76,328
幢建筑物中，44.8万幢全部被
毁，22117幢半毁，房屋损失达
70％，日本官方统计当场死亡
和失踪人数达78,150人，伤51,
408人。加上后来因辐射、烧伤
而死亡的人数总计246,726人。
1、核能
【核武器研究】
【应用方向】
核军备竞赛 盟国冷战开始
1945年8月，斯大林下令抓紧研制原子弹。
1949年8月，苏联成功地进行了核实验。
1952年10月3日，英国研制成功原子弹。
1960年2月13日，法国研制成功核弹。
1964年10月16日，中国试爆成功原子弹。
如何有效地控制核能，安全和平利用核能呢？
1952年11月1日，美国试爆第一颗氢弹。
1953年8月，苏联研制氢弹成功。
1967年6月17日，中国试爆成功氢弹。
原子弹 核裂变， 氢弹 核聚变
1、核能
【核武器研究】
【应用方向】
【思考】
1954年，苏联建成第一座小型原子能电站。
【核电站建设】
1942年费米在芝加哥研制核反应堆。
1956年，英国建成第一座小型原子能电站。
1957年，美国建成第一座小型原子能电站。
核反应堆：
通过受控核裂变反应获得核能的装置，可控制裂变过程中产生的中子数等于各种过程消耗的中子数, 以形成稳定的链式反应速度和可控的核能输出。
1、核能
【应用方向】
结构和工作原理
1、核能
【应用方向】
【核电站建设】
第一回路：先
用泵把水压入
核反应堆，在
那里获得核裂
变释放的核能，
水被加热，内
能增加，然后
进入热交换器，
在那里把热量
传递给第二回
路中的水，再
被泵压回反应
堆重新被加热。
第二回路：在热
交换器内，水被
加热成高温高压
蒸汽后，进入汽
轮发电机先把内
能转化成机械能，
再获得电能。做
功后的蒸汽内能
都减少了，它将
进入冷凝器冷却
成水，再由泵压
回热交换器重新
加热成高压蒸汽。
1991年,中国建成第一座自主研制的核电站。
秦山核电站
田湾核电站
三门核电站
大亚湾核电站
1、核能
【应用方向】
【核电站建设】
受控核聚变现状与发展
中国、日本、韩国、俄罗斯、美国和
欧盟6大ITER成员国2005年6月28日在
莫斯科敲定法国的卡达拉舍为反应堆
建设地，这一为期30年共计投资将超
过100亿欧元的国际超大型科学合作
项目很快就将正式启动。
“ITER”组织
——拉丁文“道路”之意
该计划旨在建立世界上第一个受
控热核聚变实验反应堆，规模可与未
来实用聚变反应堆相仿，用以解决建
设核聚变电站的关键技术问题。
1、核能
【应用方向】
【核电站建设】
对比火力发电站
②消耗的“燃料”少
①结构相似，燃料不同
③对环境污染小
④长远看，成本低
自苏联于1954建成世界
上第一座核电站；至今
已有30多个国家和地区
的400多座核电站处在
运行之中。 右图列出
2005年一些国家核电占
各自总电力的百分率。
核能的优点与缺点
1、核能
【辨析】
【优点】
【应用方向】
核废料
核废料具有放射性污染，因而建设使用核电站时必
须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避
免造成放射性污染，以保证核电站的安全运行。
1、核能
【缺点】
【应用方向】
核意外
1986年切尔诺贝利核
能电厂，因为运转人
员违法进行极危险的
实验，导致爆炸。造
成乌克兰、白俄罗斯、
苏俄地区，至少有九
百万人受到辐射线影
响，至今尚有数百万
人生活于污染区内。
白俄罗斯婴儿出生率
下降50%。苏俄地区儿
童淋巴癌上升28.5%。
1、核能
【缺点】
【应用方向】
2、太阳能
【结构特点】
太阳是一颗恒星，与
地球相距1.5亿千米，
太阳的直径是地球直径
的109倍多。太阳每秒
钟照射到地球上的能量
相当于500万吨煤。天
文学家认为，迄今为止，
太阳照耀地球已有50亿
年，并且还会继续照耀
50亿年。
太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上，在那里
就进行着大规模的核聚变反应。太阳辐射出的光和
热正是由聚变反应释放的核能转化而来的。
2、太阳能
【产生本质】
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；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下来的太阳能。地球上除了核能、地热能和潮汐能其余几乎都来自太阳。
2、太阳能
【能源之母】
①太阳能十分巨大，供应时间长。
②太阳能分布广阔，获取方便。
③太阳能安全清洁，取之不尽，用之不竭。
④利用太阳能不征收任何“税”，经济划算。
地球上太阳能资源的分
布与各地的纬度、海拔
高度、地理状况和气候
条件有关。因地而异，
因时而变，这是开发太
阳能面临的主要问题。
2、太阳能
【利用优势】
【开发难度】
①光热转换
A、如何提高太阳能直接转化内能的效率？
太阳能热水器
太阳灶
2、太阳能
【利用途径】
【思考】
B、能进一步开发利用这一内能吗？
【结构组件】
聚光装置 集热装置
蓄热装置 汽轮发电装置
①光热转换
2、太阳能
【利用途径】
太阳能热发电系统
【工作原理】
太阳能
内能

机械能

电能

①光热转换
2、太阳能
【利用途径】
思考：太阳能
能否直接转化
为电能呢？
②光电转换
太阳能电池及原理
1887年，赫兹（M.Hertz）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 “光伏效应”。
光电转换实现了太阳能直接向电能的转化，
再通过蓄电池以化学能的方式储存。
2、太阳能
【利用途径】
【总结】
1954年美国贝尔实验室制成了世界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、高速公路、也可为无电山区、空间站提供电力。
②光电转换
2、太阳能
【利用途径】
③光化转换
光合作用是绿色植物利用叶绿素在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。
光化转换实现了太阳能直接向化学能的转化。
2、太阳能
【利用途径】
【总结】
地热能
地球内部蕴藏着大量的热。在有地热资源的地方可以开发的利用地热能发电。
潮汐能
月球、太阳对地球的引力作用产生了潮汐。每天，涨潮与落潮蕴藏着巨大的能量，这种能量可以用来发电。
风 能
风具有很大的能量。人们很早就学会了利用风能，行船、抽水、磨谷……
风能还可以用来发电。
风力发电站
1 ． ( 多选 ) 为控制大气污染，下列措施目前可行的是
(
)
ABC
A．尽量用天然气代替煤作为城市居民生活燃料
B．开发和使用新能源
C．改进消烟和除尘装置，提高其性能
D．禁止使用石油资源
是( ）
A．煤
C．木柴
B．氢
D．石油
2．为防止环境污染和温室效应的加剧，下列燃料最理想的
B
4.关于核电站里能量的转化过程，说法正
确的是（ ）
A.原子核能 核能 电能
B.原子核能 内能
C.原子核能 内能 机械能 电能
D.原子核能 内能 电能
C
3.用氘核和氚核结合成的新的原子核时产生的核反应是（ ）
A.核聚变B.链式反应 C.核裂变 D. 核分解反应
A
5.关于核能的下列说法中，不正确的是（ ）
A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量
来发电的
B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内
就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸
C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器
D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器
D
1.目前世界各国都在提倡“低碳经济”和“可持续发展”。说说你对这些名词的理解，并提出一些可行性方案。
2.作为一名中学生我能为节能减排做什么？
思考题