20.2 开发新能源 课件(共38张PPT) 2023-2024学年初中物理沪粤版九年级下册

(共38张PPT)
第二十章 能源与能量守恒定律
第2节 开发新能源
目前，世界能源消耗中90%以上是不可再生能源，不可再生能源到本世纪末，除煤炭外都将开采殆尽，“能源危机” 之说绝不是危言耸听！
为应对日益逼近的能源危机，世界各国越来越重视能源的开发和节能，并在努力开发包括太阳能和核能在内的新能源。
1.知道太阳能是人类的能源宝库，了解利用太阳能的方式及其进展。
2.知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用新进展。
3.知道水能、海洋能、风能、氢能等的特点。
任务一
太阳能——永恒的动力之源
活动1：阅读课本P74页内容，交流太阳能从何而来，会消耗殆尽吗
太阳能量不会耗尽。因为和太阳等量的反物质磁场粒子，以200亿公里厚度的空间形式将太阳团团包围，致使太阳被磁场粒子压得不停的做功。做功就不断的将释放完能量的太阳表面物质，重新加工，重新利用，就这样无休止的重新，致使保持能量守恒。至此因为守恒，所以太阳能量不会耗尽。
太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。
活动2：观看视频，知道太阳是人类能源的宝库。
问题1：思考交流地球上的能量是如何转化和守恒的？
风能
水能
生物质能
空气流动
水循环
光合作用
植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存贮在植物体内；人类和动物从植物或其他动物中获取生物质能以维持生命。
总之，整个转化和转移过程中能量是守恒的。
问题2：思考直接利用太阳能的方式有哪些？
用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。
1.光热转化
太阳能
内能
太阳能电池可以将太阳能转变为电能；在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。
2.光电转化
太阳能
电能
上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420万千瓦时，减排二氧化碳约4100吨。
坐落在美国加州的赛尔帕工厂有52000 块电池板，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。在一个阳光明媚日子，它的产电力可以达到11兆瓦，足以为8 000个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放1.3 万吨。
试验中的太阳能汽车。
3.光化学
太阳能
化学能
利用太阳能生产氢气的系统,有光分解制氢，太阳能发电和电解水组合制氢系统。太阳能制氢是近30~40年才发展起来的。到目前为止，对太阳能制氢的研究主要集中在如下几种技术:热化学法制氢、光电化学分解法制氢、光催化法制氢、人工光合作用制氢和生物制氢。
问题3：分享交流太阳能技术的优缺点。
优点：能源易获取、不排放CO2、能源量大和可持续性强等。
缺点：能源分散、受自然条件限制、转化效率低和成本较高等。
任务二
核能——造福人类的“神火”
活动1：阅读课本P76页内容，知道什么是核能。
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。
原子核内部蕴藏的巨大能量叫做原子核能，简称核能。
活动2：阅读课本P76~77页内容，学习原子的裂变过程，思考问题。
1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变。
1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2000 t煤完全燃烧时释放的能量。
问题1：假如外界中子停止轰击，裂变也就停止了，怎样才能让裂变继续下去呢？
用中子轰击铀核
裂变
发生条件
将火柴搭成左下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？
用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。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。
问题2：结合所学知识，交流裂变的应用有哪些？
（1）核电站利用核能发电
核反应堆实景
核反应堆
1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。
核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。
核能
内能
内能
机械能
电能
核
裂变
热交换器
发
电机
秦山核电站
大亚湾核电站
田湾核电站
岭奥核电站
是我国自主设计、制造的
具有世界先进水平的核电技术
“华龙一号”核电站
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。原子弹就是根据这个原理制成的。
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）原子弹
视频：原子弹爆炸原理
活动3：阅读课本P77页内容，了解核聚变过程，交流回答问题。
将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能，这一过程就是聚变。也称为热核反应。
超高温
发生条件
问题1：交流核聚变的应用。
氢弹爆炸产生的蘑菇云
氢弹
氘核和氚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。
现阶段科学家还没有找到持续可供使用的控制核聚变的方法。海水中蕴藏着丰富的氘核，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题！
问题2:根据表格提供信息，比较核裂变与核聚变。
裂变 聚变
定义
条件
释放核能大小
是否可以控制
应用
较大原子核分裂为较小原子核的过程
用一定速度的中子轰击较大原子核
质量很小的原子核结合成较大原子核的过程
超高温
巨大
更加巨大
可以控制链式反应速度
目前不能人为控制
核电站、原子弹
氢弹
问题3:分析核能的优缺点。
核能的优点 （1）补充人类能源的不足，节约常规能源；
（2）解决能源分布不均衡的问题；
（3）不会造成空气污染。
核能的缺点 （1）核能属于一次能源，会越用越少；
（2）核能存在核污染，一旦发生核泄漏，会对地球生物造成严重的危害；
（3）治理核废料代价较高。
任务三
认识其他新能源
活动：自主阅读课本P79页内容，了解新能源及其特点。
1. 水能发电
水力发电，研究将水能转换为电能的工程建设和生产运行等技术经济问题的科学技术。水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。为实现将水能转换为电能，需要兴建不同类型的水电站。根据《能源发展战略行动计划（2014——2020年）》的要求，2020年，我国水电装机将达3.5亿千瓦。
风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的的可再生能源能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。
2. 风能发电
3. 海洋能
海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等形式存在于海洋之中。
海洋能的利用是指利用一定的方法、设备把各种海洋能转换成电能或其他可利用形式的能。由于海洋能具有可再生性和不污染环境等优点，因此是一种亟待开发的具有战略意义的新能源。
4. 地热能
冰岛地热
西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站
5. 氢能
氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，可持续发展。
未来的理想能源必须满足的条件：
第一，必须足够丰富，可以保证长期使用；
第二，必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
第三，相关的技术必须成熟，可以保证大规模使用；
第四，必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。
C
1.关于太阳能的下列说法中，不正确的是(　　)
A．太阳能分布广阔，获取比较方便
B．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染
C．太阳能是可供人类利用的一种新能源，但无法被人类直接利用
D．对于人类来说，太阳能几乎是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源
2.关于裂变反应，下列说法中错误的是（ ）
A．所有原子核都能发生裂变反应释放能量
B．裂变反应是重原子核吸收中子后发生的
C．原子弹是利用链式反应释放的能量
D．核电站是利用可控链式反应释放的能量
A
3.下列说法不正确的是（ ）
A. 原子弹是根据链式反应的原理制成的
B. 氢弹爆炸是不可控制的热核反应
C. 核反应堆中的链式反应是不可控制的
D. 氢弹是利用核聚变原理制造的
C
总结：请画出本节内容的思维导图
开发新能源
太阳能
核能
其他新能源：风能、海洋能、水能、氢能等
产生
主要渠道
把太阳能转化为其他形式的能
核能的产生
释放方式：核裂变、核聚变