资源简介

(共57张PPT)
1.知道通过核裂变可获得核能，知道核反应堆及核能发电
概况.
2.了解核能的优点和核能带来的问题.
3.初步了解太阳能是巨大的天然能源，了解太阳能的优点，
初步了解太阳能是一种重要的清洁能源.
4.了解太阳能及其转化情况.
5.初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难.
6.初步认识科学技术对人类生活的影响.
1.原子和原子核
（1）原子的构成：原子由原子核和核外电子构成.核外电
子带负电.
（2）原子核的构成：原子核由质子和中子构成，质子带
正电，中子不带电.原子核非常小，它的直径大约是原子
直径的十万分之一.
原子的核式结构模型
1911 年，物理学家卢瑟福建立了类似行星绕日的原子
核式结构模型.后来人们逐渐认识到：原子是由带正电的
原子核和带负电的电子构成的，且正、负电荷的数量
相等；原子核位于原子的中心，原子核由
带正电的质子和不带电的中子构成；电子受原子核吸引，
绕原子核做高速运动.如图所示是卢瑟福的原子核式结构
模型及其说明.
2.原子核内蕴藏着巨大的能量
内容 说明
核力 原子核内的各个粒子间存在 的一种很强的相互作用. 质子和中子正是依
靠强大的核力紧紧
地结合在一起的.
内容 说明
核能 当原子核的结构发生变化 时，有时能释放出惊人的能 量，原子核中所蕴含的这种 能量称为核能. 获得核能的两条途
径：重核的裂变和
轻核的聚变.
（1）科学家研究发现，铀原子核在中子的轰击下会分裂
成两个质量大致相等的原子核.我们把这种
质量较大的原子核分裂为两个或两个以上
中等质量原子核的过程叫作裂变,如图所示.
只有一些质量非常大的原子核，像铀、钍和钚
等才能发生核裂变，其中，铀原子核裂最为常见.
3.核裂变
（2）铀原子核裂变时，除了释放大量能量，还会同时释
放 个中子.这些中子又能使其他铀原子核裂变，从而
释放出更多的中子，如图所示.该过程自发地持续进行下
去，会释放巨大的能量.
4.核聚变
（1）在超高温和超高压的条件下，两个质量较轻的原子
核，如氘核和氚核，会发生聚合，生成质量较大的氦核，
同时释放出巨大的能量，这样的核反应过程称为聚变.
（2）自然界中除人为的核聚变反应外，许多恒星
（如太阳）内部都进行着大规模的聚变反应，并以光和
热的形式将核能释放出来.
5.核能的应用
核能属于不可再生能源.原子弹（链式反应不加控制）是
利用核裂变的链式反应在极短时间内能释放出巨大能量
的原理制成的，而氢弹则是利用轻核的聚变制成的.
典例1 [昆山模拟] 黄旭华院士是中国核潜艇之父，研
制出中国第一艘核潜艇.潜艇的动力来源于核裂变反应堆，
其主要利用图____（选填“甲”或“乙”）的过程获得能量，核
能是一种__________（选填“可再生”或“不可再生”）能源.
甲
不可再生
[解析] 核反应堆中的核裂变是通过铀等核燃料的裂变，
释放出大量的能量，进而转化为潜艇所需的动力，图甲
的过程为核裂变.核能所依赖的铀、钍等核燃料在地球上
的储量是有限的，开采和利用后短期内无法再生，因此
核能属于不可再生能源.
1.核电站
核电站的 组成部分 如图所示是核电站的发电流程示意图，核电
站主要由核反应堆、汽轮机和发电机等组成.
核电站的 组成部分
工作 过程 目前核电站的能量都来源于核裂变.核电站是
利用铀核裂变获得核能发电的.铀核裂变时先
将核能转化为水的内能，高温高压的水蒸气
通入汽轮机使其转动将内能转化为机械能，
汽轮机又带动发电机转动而将机械能转化为
电能.
能量 转化
核反 应堆
核反 应堆 核反应堆是核电站的核心.核反应堆
（发生的链式反应可控）一般由铀棒
（核燃料）、减速剂、控制棒、冷却剂、热
交换器和屏蔽物（水泥）等组成.如图所示是
核电站中的核心部件——核反应堆的示意图.
核能 发电的优、缺点 优点 ①只需消耗很少的核燃料就可以产生大量的电能.②核电站不排放烟尘和有害气体，对环境的污染比较小.
核能 发电的 优、缺点 缺点 由于铀核裂变会产生放射性物质，如果防护措施不当，会产生放射性污染，严重影响生态环境和人们的身体健康.（核废料仍具有放射性，一般深埋在人烟稀少的地方）
国内核电的发展情况 2021年12月20日，位于山东威海的石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次并网发电成功，这是世界首个应用第四代核电技术建造的核电站，标志着我国从“核电大国”发展为“核电强国”.
常见发电方式的对比
发电 类型 能量转化 应用 范围 对环境的
影响
火力 发电 化学能__________内能_________机 械能________电能 广泛 污染较大.
发电 类型 能量转化 应用 范围 对环境的
影响
水力 发电 机械能_________电能 较广泛 没有污染，但会
破坏生态系统.
发电 类型 能量转化 应用 范围 对环境的
影响
风力 发电 风能________电能 较小 没有污染.
发电 类型 能量转化 应用 范围 对环境的
影响
太阳能 发电 太阳能________电能 较小 没有污染.
发电 类型 能量转化 应用 范围 对环境的
影响
核能 发电 核能_________内能__________机械 能________电能 较小 污染较小（安全使用情况下）.
2.核污染与核辐射
（1）核污染
核污染主要指核物质泄漏后的遗留物对环境的破坏，还
有这些物质带来的次生污染，如被核物质污染的水源对
人、畜的伤害.
（2）核辐射
微量的核辐射不会影响人体健康，只有较大剂量的核辐
射才会对健康造成危害.人体对核辐射最为敏感的部位是
造血系统、免疫系统、生殖器官和胃肠道等.核电站产生
的核废料的放射性危害可持续上千年之久.
（3）防辐射措施
①在核反应堆外面建立很厚的水泥防护层以屏蔽核辐射.
②在核反应堆内部设置了两个互不相通的水循环回路，
这样，在第一回路中的具有放射性的水就不会泄漏到反
应堆外.
③核废料的处理方法是将装有核废料的金属罐投入选定
海域 以下的海底，或深埋于建在地下厚厚岩石层
里的核废料库中.
“两弹一星”工程
“两弹一星”是我国对核弹、导弹和人造卫星的简称.1960
年11月5日，我国第一枚导弹发射成功；1964年10月16日，
我国第一颗原子弹爆炸成功，使我国成为世界上第五个
拥有核武器的国家；1970年4月24日，我国第一颗人造地
球卫星——“东方红一号”发射成功，使我国成为世界上第
五个能独立研制和发射人造卫星的国家.
典例2 关于核电站，下列说法正确的是( )
B
A.核电站所使用的核燃料是煤和石油
B.核电站的核反应堆发生的是可以控制的核裂变
C.核电站发电时能量转化过程是核能 机械能 内能
电能
D.核能是一种清洁能源，也是可再生能源
[解析] 核电站使用的是核原料，也称核燃料，而不是煤、
石油等，故选项A错误；核电站的核反应堆里发生的是可
控制的核裂变，故选项B正确；核能发电时能量转化过程
是核能 内能 机械能 电能，故选项C错误；核能是
一种清洁能源，使用后，不能在短时间内从自然界得到
补充，所以核能是不可再生能源，故选项D错误．
1.太阳的结构
太阳的结构由内向外依次是太阳核心、辐射层、对流层、
太阳大气.
太阳很热，它表面的温度约为，中心温度约为
.
2.太阳能的产生
内容 说明
产生 太阳内部持续的核 聚变（氢核聚变） 过程. 在太阳内部，氢原子核在超
高温、超高压下发生聚变，
释放出巨大的能量，也可以
说太阳中心每时每刻都在发
生氢弹爆炸，
内容 说明
产生 太阳内部持续的核 聚变（氢核聚变） 过程. 比原子弹爆炸的威力更大，
并以光和热的形式向外辐射
能量.
内容 说明
能源 分类 太阳能是可再生能 源，是一次能源， 也是清洁能源. 太阳能取之不尽，用之不
竭，太阳内部的核聚变还可
以持续50亿年.
3.太阳能的传递
太阳主要由最轻的元素——氢构成.太阳不断地向四面八
方的宇宙空间辐射能量，辐射到地球大气层的能量不过
是辐射出的总能量的22亿分之一，即便如此，地球每秒
接收到的能量也十分巨大.据估计，太阳光已经照耀地球
约50亿年了，地球在这50亿年中积累的太阳能是我们所
用的大部分能量的源泉.
典例3 太阳能属于________（选填“可再生”或“不可再生”）
能源．太阳内部的温度高达 ，表面温度也约
有 ，其原因就是太阳内部发生着持续的________
（选填“核裂变”或“核聚变”），释放了惊人的能量．
可再生
核聚变
[解析] 太阳能可以从自然界源源不断地获得，属于可再
生能源.在太阳内部，氢原子核在超高温、超高压作用下
发生聚变，释放出巨大的能量．
1.太阳是地球的“能源之母”
内容 举例或说明
地位 （1）生物质能来源于太阳： 绿色植物通过光合作用，将 太阳能转化为化学能而储存 在植物体内，而人和动物从 植物中获取生物质能. 被地球吸收的太阳
能大部分转化为各
种形式的能，
内容 举例或说明
地位 （2）化石能源来源于太阳： 远古时期的动植物的躯体埋 在地下或海底，经过几百万 年的沉积、化学变化和地层 的运动， 有的存储起来，有
的还在不断地相互
转化着.
内容 举例或说明
地位 渐渐变成了石油和煤，在石 油的形成过程中还放出天然 气.可见，化石能源来自远古 的生物质能，而生物质能又 来源于太阳. 地球上的化石能
源、
内容 举例或说明
地位 （3）风能和水能也都来源于太阳：地球上任何地方都在吸收太阳辐射的能量，但由于受热不均匀，空气的冷暖程度不同，冷暖空气流动形成了风.地球表面的水吸收太阳的能量后蒸发形成水蒸气， 生物质能、水能、风能等大部分能源都来源于太阳，
内容 举例或说明
地位 暖湿气流上升形成云，云遇 到冷空气形成雨，雨滴降落 在地面汇入江、河、湖、海 中而流动，使水有了动能. 太阳是地球能源的
宝库，是地球的“能
源之母”.
内容 举例或说明
利用 太阳 能的 方式 光热转换：太阳能转化为内 能，如太阳能热水器、太阳 灶等.
内容 举例或说明
利用 太阳 能的 方式 光电转换：太阳能转化为电 能，如太阳能电池.
内容 举例或说明
利用 太阳 能的 方式 光化转换：太阳能转化为化 学能，如植物的光合作用.
人类对太阳能的利用
1.间接利用
人们开发利用地球上的煤、石油、天然气、风能、水能
和生物质能等，其实都是在间接利用太阳能.
2.直接利用
从能量转化的角度来看，人们直接利用太阳能的方式主
要有两种：（1）光热转换，如太阳能热水器;（2）光电
转换，如太阳能电池.
2.太阳能的优、缺点
优点 （1）清洁无污染：太阳能是清洁能源，利用太
阳能时几乎不会对环境产生污染.
（2）能量巨大，分布广阔，获取方便：每年到
达地球表面的太阳辐射相当于100多万亿吨煤燃
烧产生的能量，其总量属于现今世界上可以开发
的最大能源；不需要挖掘、开采和运输.
优点 （3）持久，可再生：太阳目前正处于中年时
期，其内部的核聚变还可以持续约50亿年.
缺点 （1）到达地球上的太阳能非常分散，需要接收
装置有相当大的接收面积，提高了接收装置的
造价.
缺点 （2）太阳能的利用受气候、天气的影响很大，
不稳定，因此必须有储存装置，这不仅增加了技
术上的困难，也使造价增加.目前虽然已经制成多
种储存系统，但还不够理想，具体应用也有一定
困难.
（3）太阳能的转化效率很低.
典例4 人类利用太阳能的实质是将太
阳能转化为其他形式的能，如图所示
画出了太阳能转化的框图，其中矩形
表示太阳能的转化方式,椭圆形表示转
[答案] ①光热转换; ②太阳能电池; ③化学能
化的装置或物体，菱形表示由太阳能所转化的另一种形
式的能．请在图中的相应处填入正确的术语．
[解析] 人类对太阳能的利用有三种方式：光热转换、光
电转换和光化转换.太阳能热水器是通过光热转换把太阳
能转化为水的内能．光电转换是指把太阳能转化为电能，
如太阳能电池可以把太阳能转化为电能．绿色植物通过
光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内．

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