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第2节　新能源的发展
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
1.教学重点：核能、太阳能的特点及利用方式。
2.教学难点：核能产生的两种方式和太阳能在不同利用方式中的能量转化原理。
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。通过上节课的学习，我们已经知道核能和太阳能是两种重要的新能源。
[提问]核能和太阳能是如何产生和利用的呢？
任务一　核能
教师活动 学生活动
[讲解过渡]“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（如图），从2022年8月18日开始运行至今，单台机组年发电量近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，相当于每年等效减排二氧化碳约816万吨，植树造林7000多万棵，为世界提供源源不断的绿色动力。 [提问]什么是核能？核能是如何产生的呢？核电站是如何利用核能来工作的？在解决这一系列问题之前，我们先来回顾一下原子的结构是怎样的？ [讲解]质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或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。 [引导自学]阅读教材P195“裂变”，思考下列问题： （1）什么是裂变的链式反应？ （2）裂变的链式反应如果没有加以控制，那会怎么样呢？ （3）可控的链式反应的应用是什么？ [展示]介绍我国第一颗原子弹爆炸。 [提问]核电站是通过受控的核裂变来进行工作的，那么核电站是如何利用核能的？ [讲解]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机组——华龙一号的建成，我国的核能发电技术已居于世界先进地位。我国已经成功建成并投入运行的核电站还有深圳大亚湾核电站、浙江秦山核电站等。 [引导自学]阅读教材P196“聚变”，思考下列问题： （1）什么是聚变？ （2）聚变的应用有哪些？ [展示]介绍我国第一颗氢弹爆炸。 [提问]氢弹的主要材料是什么？氢弹与原子弹相比，哪个威力更大？ [讲解]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。因此可以说，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。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年。 在地球上，氘可从海水中大量提取，氚可通过锂与中子反应生成，地球上的海水和锂资源很多。因此，核聚变的原料相当丰富。核聚变反应产物主要是氦气，几乎不产生温室气体，也没有核裂变那样长期放射性核废料问题，对环境更加友好。 [提问]如何实现可控核聚变，如何利用可控核聚变释放的核能？ [讲解]相信在不久的将来是可以实现的。我国正在采用不同方式进行可控核聚变的研究，中国科学院建造的环流器EAST实现了1000s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。与化石燃料一样，核燃料在自然界中也是有限的，核能属于不可再生能源。 [引导自学]科学是双刃剑，利用好给人类造福，否则，会给人类造成巨大的灾难。请同学们阅读教材P198《核电站与核废料处理》，谈谈自己的看法。 [回答]原子由原子核和核外电子构成。原子核由质子、中子组成。原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，原子核集中了原子的大部分质量。原子核带正电，核外电子带负电，绕核高速旋转。质子和中子的质量比电子大得多，处于原子中心，构成非常小的原子核。 [自主学习，并回答] （1）用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，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，并释放出大量核能。这就是裂变的链式反应。 （2）如果没有加以控制，核能会瞬间释放，造成巨大危害。如原子弹。 （3）核电站。 [思考并回答]核电站的核心设备是核反应堆，它是通过可控裂变反应释放核能的设备。核电站工作的原理是核反应堆加热水产生蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，最后汽轮机带动发电机发电。 在能量转化过程中，核反应堆的作用是将原子核裂变产生的化学能转化为蒸汽的内能，汽轮机的作用是将蒸汽的内能转化为汽轮机轮片的动能，发电机的作用是将转子的动能转化为电能。 [自主学习，并回答] （1）将氘核和氚核，在超高温和高压下结 合成新的原子核——氦核，会释放出巨大的核能，这就是聚变。 （2）氢弹。 [思考并回答]氢弹的主要材料是氘核和氚核，氘核和氚核在超高温和高压下结合成新的原子核——氦核，会释放出巨大的核能，杀伤力比原子弹更大。 思考、讨论。 阅读、思考、讨论核能的优缺点。
任务二　太阳能
教师活动 学生活动
[过渡]展示生活中常见的利用太阳能的场景（如图），这些场景中是如何利用太阳能的？ [提问]除了展示的这些场景，生产、生活中还有哪些地方应用了太阳能？ [小结]目前直接利用太阳能的方式主要有两种： （1）用集热器把水等物质加热，转化为水的内能（光热转换）。 （2）用太阳能电池把太阳能转化成电能（光电转换）。 [讲解]平板式集热器的箱面是玻璃，内部有涂黑的吸热板，可以吸收太阳辐射并将其转化为内能，从而将集热器管道内的水流加热。 太阳能电池具有使用寿命较长的优点。太阳能电池应用在航空、航天、通信等领域，在日常生活中也用于电灯、计算器、手表等用电器。 敦煌100兆瓦熔盐塔式光热电站（如图）位于甘肃省敦煌市向西约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。 风能和海洋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。 [回答]太阳能热水器将太阳能转化为水的内能；太阳能汽车将太阳能最终转化为机械能，供汽车前进；太阳能电池板将太阳能转化为电能。 [讨论，交流]太阳灶；公园街道上的太阳能路灯；航天技术中利用太阳能电池帆板吸收太阳能供卫星工作……
教师活动 学生活动
[任务]以思维导图形式归纳总结本节内容。 [总结]通过这节课的学习，我们对核能和太阳能有了新的认识。知道了核能的产生机理：原子核发生裂变、聚变时产生的巨大能量。核裂变的链式反应在加以控制的条件下，就可以得到很好的利用，否则，瞬间释放出来会造成巨大危害；目前聚变的控制还在研究。目前直接利用太阳能有两种方式：用集热器把水等物质加热和用太阳能电池把太阳能转化为电能。在不久的将来，我们相信，在同学们的努力学习和研究开发下，太阳能将会成为生产、生活中的主要能源。 [小组合作]总结核心知识，绘制思维导图。
第2节　新能源的发展
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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