第二十章 课题2《开发新能源》教案
【教学目标】
1.知识与技能
（1）了解直接利用太阳能的两种途径。
（2）了解裂变、聚变，知道原子弹、氢弹的制造原理，知道核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。
（3）能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点。
2.过程与方法
经历对太阳能开发利用的交流讨论过程，感悟交流讨论是一种获取知识的重要途径和方法。
3.情感态度和价值观
知道开发太阳能的价值。知道开发核能的意义，认识开发核能的过程中技术的价值，同时感悟科学是一把双刃剑的道理。对核能的开发和利用要有正确的态度。
【教学重点】
太阳能的特点，直接利用太阳能的途径和方法。释放核能的方式：核裂变和核聚变，核能的利用。
【教学难点】
核能的利用。
【教学方法】
观察引导、课上交流、巩固总结。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、导入新课
随着经济的不断发展，能源的消耗量迅速增长，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题。因此，人们正在积极寻找各种办法和措施，大力探索和开发各种新能源。
二、新课学习
1．太阳能—永恒的动力之源
太阳是一个巨大的能源，人类生存的基础来源于太阳辐射的能量，太阳辐射的能量主要为光和热。如图20-6，太阳辐射至地球的能量功率为1.7×1014kW，同时太阳能是清洁能源，这是太阳能利用的基础。21世纪教育网版权所有
太阳能的吸收和利用途径如图20-7所示。包括植物和微生物的光合作用，大气和水分对的蒸腾循环，海洋的吸收和直接利用四个途径。光合作用吸收的能量转化为植物的化学能，进而作为薪柴、煤炭等资源利用；大气和水分的升腾循环提供了风能、水能等能源；海洋的吸收转化为海洋的内能；直接利用包括光热转换和光电转换，比如太阳能热水器和太阳能电池。21·cn·jy·com
活动：怎样直接利用太阳能
如图20-8所示，太阳能的利用途径通常为能量转换的方式，包括向内能、电能和化学能的转换。太阳能热水器利用太阳能将水加热，能量转化为水的内能；太阳能电池利用太阳光转化为电能；太阳能汽车利用太阳光制备氢气，再用氢能提供汽车动力。
如图20-9所示，太阳能是利用半导体对太阳光的吸收，使太阳光转换为电能，从而为卫星、家庭等地方提供电能。21cnjy.com
例1 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（ ）www.21-cn-jy.com
A．机械能→太阳能→电能 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→电能→机械能
解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选D．【来源：21·世纪·教育·网】
2．核能——造福人类的神火
原子核内蕴含着巨大的能量，称为核能或原子能。核能的释放途径为核聚变和核裂变。
核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应，如图20-10所示。核裂变能够释放出很大的能量，但如果不能控制裂变的速率，就容易导致大量的能量被释放出来，原子弹爆炸就属于核裂变。1kg铀提供的能量相当于2700t煤炭的能量，所以核能具有很高的能量密度，在利用核能发电时，需要设立装置来控制中子产生的数量和速率，如图20-12所示。21·世纪*教育网
核聚变是核能利用的又一大重要方式。如图20-13所示，质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。目前核聚变只限于核爆炸，这也是太阳能的产生来源。氘原子的来源丰富，1L海水中具有0.03g氘原子，对应300L汽油的能量，所以对核聚变的利用非常重要，目前我国对受控核聚变的研究位于世界前列。www-2-1-cnjy-com
例2 下列属于链式反应的是（ ）
A．原子弹爆炸 B．氢弹爆炸
C．镁条的燃烧 D．太阳内部发生的核反应
解析： 链式反应是重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去的反应过程，链式反应发生在核裂变时，故A正确；氢弹爆炸是利用核聚变；太阳内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变释放能量；镁条的燃烧是一种化学变化，BCD不合题意．故选A．2-1-c-n-j-y
除太阳能和核能外，海洋能、风能、氢能都是具有很大应用潜力的新能源。地球上71%的面积都是海洋，波浪、海流、潮汐、温差都能够提供很大的热量。与此类似，风能和氢能也是重要的清洁能源。21*cnjy*com
三、课堂练习：
1．下列说法中正确的是（ C ）
A．原子核在常温下就能发生轻核的聚变
B．太阳的能量来自大量的氖核的裂变
C．核电站内的核反应堆是可控制的铀核裂变
D．煤、石油、天然气都属于可再生能源
2．以下属于相对清洁、又取之不尽的能源是（ C ）
A．煤
B．核能
C．太阳能
D．天然气
3．关于核反应，下列说法正确的是（ B ）
A．只有裂变才能释放出核能
B．原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的
C．核反应堆中发生的链式反应是不可以控制的
D．氢弹爆炸是利用裂变释放出核能
课堂小结：
【师生交流】通过这节课，谈一下我们学习了哪些内容？
【总结】
20.2 开发新能源
1．太阳能—永恒的动力之源
太阳能的利用途径通常为能量转换的方式，包括向内能、电能和化学能的转换。太阳能热水器利用太阳能将水加热，能量转化为水的内能；太阳能电池利用太阳光转化为电能；太阳能汽车利用太阳光制备氢气，再用氢能提供汽车动力。21教育网
2．核能——造福人类的神火
核能的释放途径为核聚变和核裂变。
核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应。核聚变是核能利用的又一大重要方式。质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。2·1·c·n·j·y
【板书】
【教学反思】
本节课首先通过实例，了解新能源的利用。重点突出太阳能和核能的利用。培养学生将科学服务于人类的意识，激发学生振兴中华的使命感与责任感。
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第二十章 课题2《开发新能源》一课一练
一、选择——基础知识运用
1、2015年，我市云宵的核电站总体技术方案通过专家评审，核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆，下列有关核能利用说法正确的是（ ）www-2-1-cnjy-com
A．核反应堆所用的核燃料是可再生能源
B．核电站产生的核废料对环境没有污染
C．目前核电站都是通过核裂变来释放核能
D．核反应堆中发生的链式反应是无法控制的
2、关于核电站，下列说法正确的是（ ）
A．核电站所使用的核燃料是煤和石油
B．核电站核反应堆发生的是可以控制的核裂变
C．核电站发电的能量转化过程是：核能-机械能-内能-电能
D．核能是一种新能源，也是可再生能源
3、有关能源下列说法正确的是（ ）
A．核能是绝对安全的能源
B．太阳能是核裂变释放的能量
C．电能是可再生能源
D．太阳能集热器是直接利用太阳能
4、太阳中蕴藏无比巨大的能量，下列说法正确的是（ ）
A．太阳能是不可再生能源
B．太阳核心利用裂变释放能量
C．太阳能的应用具有广阔前景
D．太阳能不能转化成电能
5、下列能源来自太阳能的是（ ）
A．核能 B．水能
C．潮汐能 D．地热能
6、如图是“风光互补”路灯，该灯装有风力和太阳能发电装置．白天将获得的电能储存在蓄电池内，夜间蓄电池对灯泡供电．下列关于这种路灯的说法中正确的是（ ）
A．太阳能发电装置可将电能转化为光能
B．风力发电装置，利用的是电磁感应的原理
C．若采用LED灯照明，会比白炽灯更节能环保
D．路灯利用的太阳能和风能都属于不可再生能
7、下列选项所说的，哪个不是太阳能的优点（ ）
A．相对清洁无污染
B．利用时受天气影响大
C．分布广阔获取方便
D．属于可以长期提供的能源
二、解答——知识提高运用
8、目前直接利用太阳能的方式，一是用 转化为内能加热物体，另一种是用 转化成电能供用电器工作．21世纪教育网版权所有
9、核电站是利用 的能量来发电的．它的优点是只需消耗很少的 ，就可以产生大量的 ．21cnjy.com
10、取核能有两条途径--重核的裂变和轻核的聚变．如图所示，甲图属于核 变；乙图属于核 变．太阳释放出的巨大能量来源于核 变．21·cn·jy·com
《开发新能源》参考答案
一、选择——基础知识运用
1、【答案】C
【解析】A、核能需要用到铀，像铀矿这类矿物能源，一旦消耗就很难再生，是不可再生能源，故A错误；B、核废料是对环境污染很严重的，故B错误；C、核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，故C正确；D、核电站的核心设备是核反应堆，核反应堆是通过可控裂变（链式反应）释放能量的，故D错误．故选C．www.21-cn-jy.com
【答案】B
【解析】A、核电站使用的是核原料，也称核燃料，而不是石油或天然气等，故A错误；B、核电站核反应堆里发生的是可控的核裂变，故B正确；C、核能发电的能量转化过程是：核能→水的内能→机械能→电能，故C错误；D、核能是一种新能源，使用后，不能在短时间内重新获得，所以核能是不可再生能源，故D错误．故选：B．2·1·c·n·j·y
【答案】D
【解析】A、核能也不是绝对安全的能源，一旦发生核泄漏，后果很严重，故A错误；B、太阳能是太阳内能发生核聚变释放出的能量，不是核裂变，故B错误；C、电能不可以从自然界直接获得，依赖于其他能源转化而来，不属于可再生能源，故C错误；D、人类目前对太阳能的利用有两种方式：即太阳能转化为内能和太阳能转化为电能，太阳能集热器是直接利用太阳能电能，故D正确．
【答案】C
【解析】A、太阳能可以源源不断的从自然界得到，是可再生能源，故A错误；B、在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能，故B错误；C、太阳能储量非常大，是一种取之不尽用之不竭的永久能源，在现代生产、生活中有着广泛的应用，具有广泛的前景，故C正确；D、太阳能可以通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，故D错误．故选C．【来源：21·世纪·教育·网】
5、【答案】B
【解析】除了地热能、潮汐能和原子核能以外，地球上所有其他能源全部来自太阳能；水是因为太阳照射，受热蒸发，水蒸气跟随大气运动，凝结落到高处，然后再从高处流到低处，形成水流，这个过程中产生了水能，所以究其本质也来自于太阳的能量，故B符合题意．故选B．
6、【答案】BC
【解析】A、太阳能电池板工作时，先将光能转化为电能，然后将电能转化为化学能储存在蓄电池中．故A错误．B、风力发电机就是一种利用风力发电的装置，是利用电磁感应现象制成的．故B正确．C、照明灯采用LED灯，比普通白炽灯效率高，环保节能，故C正确．D、路灯利用的太阳能和风能都属于可再生能源．故D错误．故选BC．21教育网
7、【答案】B
【解析】A、太阳能环保、清洁，属于其优点，故A不符合题意；B、太阳能受天气影响大，是它的缺点，故B符合题意；C、太阳能分布广阔，获取方便，属于其优点，故C不符合题意；D、太阳能太阳能的能量大，是可再生能源，故D不符合题意．故选B．21·世纪*教育网
二、解答——知识提高运用
8、【答案】光热转换装置；光电转换装置．
9、【答案】原子核裂变链式反应所产生，燃料；电能.
10、【答案】裂； 聚；聚．
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沪粤版 九年级下册
第二十章 能源与能量守恒定律
课题2 开发新能源
【复习】能源是现代社会发展的基础，人类对能源的需求量逐年增长，目前国际上的能源结构主要以化石能源为主，占总能源利用量的90%以上。
导入新课
【思考】化石能源具有什么特点，什么样的能源结构才能符合可持续发展的要求？
化石能源属于不可再生能源，而且在使用时常常伴随环境的污染，不符合可持续发展的要求。为了缓解能源危机，需要开发新型、可再生的清洁能源。
【复习】上节课学习的新能源有哪些？它们有什么特征？
常见的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能、海洋能等。其中除了核能外，其余都是可再生能源。
新课学习
太阳能-永恒的动力之源
太阳辐射的总功率为3.8×1023KW，辐射至地球的功率为1.7×1014KW。远远高于全球每年的发电量。
太阳辐射能量
【思考】太阳能作为清洁能源是取之不尽用之不竭的。太阳能的在地球上的利用途径是什么？
太阳能在地球上一般经过四种途径利用。
1. 植物、微生物的吸收
光合作用是自然界进行能量转化的重要途径，植物吸收太阳能量，并将其转化为化学能。然后转化为薪柴和化石能源。
光合作用
2. 大气、水分升腾循环
大气和水分的升腾循环提供了风能、水能等能源。从而为风能和水能的利用提供可能。
水分升腾循环
3. 海洋吸收
海洋吸收太阳能，转化为海洋的内能。提供了波浪、海流和温差。
海洋产生的波浪
4. 人类直接利用
人类直接利用太阳能包括光热转换和光电转换，比如太阳能热水器和太阳能电池。
太阳能电池板
活动：怎样直接利用太阳能？
太阳能的利用实质为将太阳能转化为其它能量。
太阳能电池将太阳能转化为电能
太阳能热水器将太阳能转化为内能（光热转换）
太阳能转化为氢能，为汽车提供动力
【思考】太阳能利用的优缺点是什么？
优点：能量来源充足，取之不尽用之不竭；清洁无污染；能量获取方便。
缺点：受季节、地理环境、气候依赖性大；能量转换效率低。
【巩固练习】
例1 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（ ）
A．机械能→太阳能→电能 B．太阳能→机械能→电能
C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→电能→机械能
解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选D．
D
核能-造福人类的神火
【思考】原子核内蕴含着巨大的能量，怎样利用这些能量呢？
原子核内的能量利用主要有核裂变和核聚变。
核裂变—链式反应
核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。通过中子轰击铀235，使其发生裂变。1kg铀提供的能量相当于2700t煤炭的能量。
链式反应视频
【思考】核裂变的原理是什么？
利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应
核裂变的链式反应图解
【思考】核裂变的能量如何利用？
链式反应产生的能量密度非常高，不加以控制就会产生爆炸，原子弹就是这样制造的。在实际利用时，控制中子的产生数量和速率，可以控制核裂变的速率，从而利用核能。
原子弹
核电站
核电站原理视频
核电站发电原理：铀235进行链式反应放出大量的热，冷却水吸收热量后产生大量水蒸气，水蒸气推动蒸汽轮机转动，蒸汽轮机又带动发电机发电。核电站发电过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能。
核聚变—热核反应
质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。
核聚变方程
太阳本身就是核聚变
核聚变的能量密度更高，1L海水中具有0.03g氘原子，对应300L汽油的能量。受控核聚变是利用核聚变能量的关键，目前人类无法控制核聚变，对核聚变的利用主要为核爆炸。
氢弹爆炸
我国的核电站分布
国家能源局1月14日公布的数据显示：截至2012年底，全国发电装机容量达到11.44亿千瓦，其中核电1257万千瓦，占全国总装机容量的1.10 %。
【思考】核能在利用时有什么优劣呢？
核能的优点在于能量密度高；不释放有毒气体；铀储量丰富；成本低等。
缺点在于核电厂容易产生放射性物质，对设备要求高；目前能量利用率较低。
【巩固练习】
例2 下列属于链式反应的是（ ）
A．原子弹爆炸 B．氢弹爆炸
C．镁条的燃烧 D．太阳内部发生的核反应
解析： 链式反应是重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去的反应过程，链式反应发生在核裂变时，故A正确；氢弹爆炸是利用核聚变；太阳内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变释放能量；镁条的燃烧是一种化学变化，BCD不合题意．故选A．
A
其它新能源
风力发电机
海洋能
氢能
风能、海洋能和氢能都是具有很大应用前景的清洁能源。
风能是空气流动产生的动能，来自于太阳能的转化。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。
风能
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。潮汐能指在涨潮和落潮过程中产生的势能，潮汐能主要用于发电；浪能指蕴藏在海面波浪中的动能和势能，浪能主要用于发电；海水温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温差的热能，温差能的主要利用方式为发电。
海洋能
氢能利用图示
氢气的能量密度大，利用太阳能分解水制备氢气，储存后利用氢氧燃料电池发电，为汽车等设备提供动力，氢能利用产物只有水，为典型的洁净能源。
氢能
1.下列说法中正确的是（ ）
A．原子核在常温下就能发生轻核的聚变
B．太阳的能量来自大量的氖核的裂变
C．核电站内的核反应堆是可控制的铀核裂变
D．煤、石油、天然气都属于可再生能源
课堂练习
C
课堂练习
C
2.以下属于相对清洁、又取之不尽的能源是（ ）
A．煤
B．核能
C．太阳能
D．天然气
B
课堂练习
3.关于核反应，下列说法正确的是（ ）
A．只有裂变才能释放出核能
B．原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的
C．核反应堆中发生的链式反应是不可以控制的
D．氢弹爆炸是利用裂变释放出核能
课堂小结
我们都学了什么？
课堂小结
20.2 开发新能源
1．太阳能—永恒的动力之源
太阳能的利用途径通常为能量转换的方式，包括向内能、电能和化学能的转换。太阳能热水器利用太阳能将水加热，能量转化为水的内能；太阳能电池利用太阳光转化为电能；太阳能汽车利用太阳光制备氢气，再用氢能提供汽车动力。
2．核能——造福人类的神火
核能的释放途径为核聚变和核裂变。
核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应。核聚变是核能利用的又一大重要方式。质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。
