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(共34张PPT)
第二十二章 能源与可持续发展
第2节 新能源的发展
素养目标
物理观念：了解核能的特点及其来源与利用，知道太阳能的由来，了解利用太阳能的方式及其新进展，能利用能源的知识解释生活中的有关现象。
科学思维：了解核能利用及核废料处理的实例，能表达自己的观点，具有初步的科学论证能力。
科学探究：结合实例认识地球上的大部分能源来源于太阳能，能提出问题，能用能量转化和转移的观点形成猜想与假设。
科学态度与责任：通过了解我国在核能利用方面的新成就，增强民族自豪感和使命感，体会新能源开发对人类生存和社会发展的推动作用。
面对能源利用的挑战，人类要有危机意识，节能减排的同时还需聚焦新能源的开发。核能、太阳能、风能，这些都是新能源。
情境导入
核能和太阳能是如何产生和被利用的呢
核电站
太阳能发电站
风力发电站
“华龙一号”全球首堆——福清核电5号机组位于福建福清核电基地，从2022年8月18日开始运行至今，单台机组年发电量达100亿千瓦时，可满足中等发达国家百万人口的年度生产和生活用电需求。
情境导入
任务一 核能
视频 一分钟了解华龙一号
1.什么是核能？
2.核能是如何产生的呢？
3.核电站是如何利用核能来工作的？
情境导入
我们先来回顾一下原子的结构是怎样的。
任务一 核能
原子核（正）
核外电子（负）
质子（正）
中子（不带电）
质子
中子
电子
原子核
新知探究
任务一 核能
原子
质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。
原子核是非常牢固的
核能：一旦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。
新知探究
任务一 核能
铀矿石
科学们找到了适合发生裂变的重核——铀235原子核。
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，这些中子又会轰击其他铀核······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。
新知探究
任务一 核能
视频 铀核裂变
新知探究
任务一 核能
1kg铀全部裂变，释放的能量超过 2 800t 标准煤完全燃烧时释放的能量。
新知探究
任务一 核能
链式反应
中子
铀核
如果对链式反应不加控制，那么大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。
1964年我国第一颗原子弹爆炸
新知探究
任务一 核能
视频 我国第一颗原子弹试爆
核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的是可控链式反应。
新知探究
任务一 核能
你能说出其中的能量转换是怎样的吗？
核电站发电原理
随着我国具有完全自主知识产权的第三代百万千瓦级核电技术电站华龙一号的建设，我国的核能发电技术已居于世界领先地位。
新知探究
任务一 核能
“华龙一号”核电站
广东深圳大亚湾核电站
浙江省嘉兴秦山核电站
如果使某些质量很小的原子核，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，也会释放出巨大的核
能。这就是聚变，有时也称为热核反应。
新知探究
任务一 核能
氘氚聚变
新知探究
任务一 核能
视频 核聚变
1967年我国的第一颗氢弹爆炸
氘核、氚核都是氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹利用的就是这种能量。
新知探究
任务一 核能
视频 氢弹
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。可以说，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。太阳就像一个巨大的“核能火炉”。
新知探究
任务一 核能
海水中蕴藏着丰富的、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，有望彻底解决人类能源问题。
新知探究
任务一 核能
中国科学院建造的环流器 EAST 实现了 1 000 秒以上的长时间运行，中国工程物理研究院等单位建造了“神光 Ⅲ”激光约束核聚变研究装置。
中国科学院的环流器
核反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生射线。如果射线泄露到反应堆外面，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。
2011年日本福岛核电站因地震发生核泄漏
新知探究
任务一 核能
射线警告标志
核电站使用过的核燃料称为核废料。由于核废料仍然具有放射性，所以一般将其放入特殊的容器封存后，深埋在人烟稀少的地方。
新知探究
任务一 核能
视频 核废料的处理
太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。
找一找地球在哪？
新知探究
任务二 太阳能
树木燃烧时，所储存的化学能释放为内能和光能
植物通过光合作用利用太阳能
电能转化为其他能，用于街道和住宅照明
流动的水驱动水力发电站的发电机时，水的动能转化为电能
太阳辐射使大气升温不均，形成风
人类和动物从植物或其他动物中获取生物质能
太阳辐射使水蒸
发，在空中形成云
场景中有哪些能量转化？
新知探究
任务二 太阳能
人类除了间接利用储存在化石燃料中的太阳能，还设法直接利用太阳能。
新知探究
任务二 太阳能
你知道哪些直接利用太阳能的例子？
太阳能
内能
光热转化：
新知探究
任务二 太阳能
用集热器把水等物质加热。
屋顶的太阳能集热器
太阳能
电能
光电转化：
太阳能汽车
太阳能路灯
卫星的太阳能电池板
新知探究
任务二 太阳能
太阳能电池阵列
能源易获取
不排放CO2
能源量大
可持续性强
能源分散
受自然条件限制
转化效率低
成本较高
太阳能技术有什么优缺点呢？
新知探究
任务二 太阳能
新知探究
任务二 太阳能
甘肃敦煌的熔盐塔式光热电站
位于敦煌市向西约20公里处的戈壁滩上，是我国目前建成规模最大、吸热塔最高、可24小时连续发电的100 兆瓦级熔盐塔式光热电站。设计年发电量达3.9亿千瓦时，每年可减排二氧化碳 35 万吨。
光热电站先将太阳能转变成内能，内能再转化为机械能，然后再通过机械能装置转变成电能。
柯拉一期光伏电站地处川西高原，该地区日照时间长、太阳辐射强度高，非常适合光伏发电。
柯拉一期光伏电站是雅砻江两河口水电站水光互补一期项目，场址最高海拔4600米，装机100万千瓦，占地2.5万亩，光伏场址面积相当于2000多个标准足球场拼接在一起，光伏支架用钢量近5万吨，相当于在4000多米的高海拔地区再造一座“鸟巢”体育馆。电站通过500kV输电线路接入距离50公里、装机300万千瓦的两河口水电站，实现光伏发电和水电的“打捆”送出。
新知探究
任务二 太阳能
柯拉一期光伏电站
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。
新知探究
任务二 太阳能
太阳能
直接利用
化石能源
光热转化
间接利用
光电转化
课堂小结
核能
核裂变
核聚变
核电站
原子弹
氢弹
可控
不可控
海洋能、风能
新能源
1.人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前
的科研水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法正
确的是(　 　)
A.原子弹是利用核裂变，核电站是利用核聚变
B.原子弹是利用核聚变，核电站是利用核裂变
C.原子弹对聚变的链式反应速度不加控制
D.核电站控制裂变的链式反应速度
D
课堂练习
2.以下关于核能发电的说法中正确的是（ ）
A.日本福岛核事故造成放射性污染，所以应该关闭所有
核电站
B.核能既是可再生能源又是新能源，所以应该大力发展
核电
C.目前核电站获得核能的途径是核聚变，是不加控制的
D.核反应堆中发生的链式反应是可控的
D
课堂练习
3.关于能量和能源的利用，以下说法正确的是（ ）
A.核电站是利用化学能来发电的
B.水能、风能和化石能源均是可再生能源
C.太阳能电池是把太阳能转化为内能的装置
D.电能可以使电灯发光，同时产生内能，而这些内能
无法自动转化为电能
D
课堂练习
4.(多选)太阳能可以直接利用，下列装置中把太阳能转化成
内能的是( )。把太阳能转化成电能的是( )。
A．硅光电池 B．太阳灶 　
C．太阳集热器 D．太阳能热电站
BC
AD
课堂练习

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