滬粵版九年級下冊物理 第20章 【學(xué)案】20.2 開發(fā)新能源

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1、20.2 開發(fā)新能源 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識與技能 1、知道能源與人類社會密切相關(guān)，但需要不斷開發(fā)和利用新能源以解決能源的供需矛盾和環(huán)境問題。 2、知道太陽能和核能是兩種新能源 3、了解直接利用太陽能的兩種途徑 4、了解裂變 聚變，知道原子彈、氫彈的制造原理，知道核反應(yīng)堆的作用，以及核電站的原理和作用 過程與方法 通過閱讀、上網(wǎng)查詢等方法及對生活中我們對能源的利用的實例分析，小組之間積極討論，分析能量的利用及來源 情感態(tài)度與價值觀 讓學(xué)生了解一些關(guān)于新能源開發(fā)的科技前沿狀況，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識與科研興趣 二、學(xué)習(xí)重難點： 重點：　知道新能源的種類;知道新能源的用途。 難點

2、：? 核能的利用。 二、學(xué)法指導(dǎo) 1、加強自主閱讀，通過各種途徑收集相關(guān)資料，課上用多種形式交流信息、理解和體會； 2、和老師一起收集資料、交流，一同經(jīng)歷，共同提高； 三、釋疑解難 釋疑知識點： 太陽能：太陽能是一種可再生能源,沒有污染。人們利用太陽能轉(zhuǎn)化為電能和熱能來加以利用?，F(xiàn)在很多家庭使用太陽能熱水器和有些地方使用的太陽灶都是比較常見的利用方式。而太陽能電池在小的計算器和航天器上常常用到。 核能：核能的開發(fā)和利用有兩種方法：一種是利用核裂變釋放能量，另一種是利用核聚變釋放能量。 核裂變市郊中的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。既鈾原子核在中子的轟擊下行會產(chǎn)生裂變反應(yīng)，

3、每個鈾原子核的裂變除了要產(chǎn)生大量的熱量以外，還要產(chǎn)生2～3個以上的中子。 核聚變是較輕的原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種核反應(yīng)。 利用核裂變發(fā)電就是有效控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核反映緩慢的進行，并源源不斷的釋放熱能。 其他新能源：地?zé)崮苁抢玫厍騼?nèi)部熾熱的巖漿使地下水變?yōu)樗魵鈴亩l(fā)電的一種能量；潮汐能是月球、太陽對地球的引力作用而產(chǎn)生的潮汐能；風(fēng)能是利用空氣高速流動帶來的能量。 四、自我檢測 1.關(guān)于核能的獲得，下列說法正確的是（ ） 　　A 核反應(yīng)堆是原子核裂變時，在極短時間內(nèi)釋放出大量核能的裝置 　　B 當(dāng)原子核內(nèi)部發(fā)生變化時會釋放出巨大的能量，核裂變和核聚變是獲得核能的兩種

4、方式 　　C 核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在通過汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的裝置 　　D 在核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變 2. 關(guān)于太陽能的下列說法中，不正確的是（ A ） 　　A 太陽能是可供人類利用的一種新能源，不受季節(jié)和天氣的影響 　　B 太陽能分布廣闊，獲取方便，處處可利用 　　C 太陽能安全、清潔，利用太陽能不會給環(huán)境帶來污染 　　D 對于人類來說，太陽能幾乎可以說是一種取之不盡、用之不竭的永久性能源 答案 1、ABC 2 C D 課外空間 一、核能特點和利用前景 （一）核能及其特點? 原子核反應(yīng)釋放出來的能量，稱為核能。它是本世紀(jì)五十年代開始利用，藏量

5、豐富的能源。核能是依靠核燃料在反應(yīng)堆中“燃燒”而產(chǎn)生的能量，它的能量巨大。核電站最常用的核燃料是鈾235。一克鈾235釋放的能量相當(dāng)于2.5噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒釋放的熱量。 核能具有以下特點： 1.核能有巨大的能量，而核燃料能量密集，用它發(fā)電，燃料的運輸量小。 2.核電站的建設(shè)，地區(qū)適應(yīng)性強。在煤、石油、天然氣等燃料缺少和水能源資源不足而又需要大量能源的地區(qū)很適合建核電站。 3.建立核電站投資大，建設(shè)的周期長，需要較高的技術(shù)和設(shè)備。特別需要防止放射性物質(zhì)外逸的密封設(shè)備，又需要處理好核廢料，以確保安全。 4.核電站建成投產(chǎn)后，運轉(zhuǎn)費用低，經(jīng)濟效益大。 5.核能是一種清潔的能源。核電站正常運轉(zhuǎn)

6、時對環(huán)境的影響遠(yuǎn)比燃煤電站為好，核電站附近居民所受的輻射劑量，通常低于大氣中的天然含量。 （二）核能的利用前景在國際上核能已獲得了廣泛的利用和發(fā)展，并將成為世界未來能源的支柱之一。目前，世界上已有26個國家建有核電站。到1985年止，全世界已建成并投入運轉(zhuǎn)的核電站達371座，發(fā)電能力2億多千瓦。大力發(fā)展核電站，是許多國家在全面研究能源現(xiàn)狀和前景后所采取的一項基本政策。不僅工業(yè)發(fā)達國家是這樣，而且一些發(fā)展中國家和地區(qū)，如印度、南朝鮮、羅馬尼亞等也在發(fā)展核電站。據(jù)1977年世界能源會議對世界經(jīng)濟和能源發(fā)展的預(yù)測，到本世紀(jì)末，世界上將有49個國家擁有核電近9億千瓦。核能將成為世界能源供應(yīng)的一大支柱

7、。 我國有豐富的鈾礦資源，應(yīng)用核燃料發(fā)電，是開發(fā)新能源的途徑之一。例如，我國正在浙江省海鹽縣興建自行設(shè)計的秦山核電站，裝機容量為60萬千瓦；在廣東深圳東面的大亞灣畔興建廣東核電站，裝機容量為180萬千瓦。 二、太陽能、風(fēng)能的開發(fā)利用 （一）太陽能的開發(fā)利用? 地球上的能量主要來自太陽。每天達到地球上的太陽能大約相當(dāng)于5千億噸煤燃燒釋放的能量。其中絕大部分通過各種途徑消耗于大氣、水的循環(huán)和植物的生長，人類直接利用的太陽能非常少。這是因為太陽能比較分散，不像常規(guī)能源的能量集中，這就給太陽能的直接利用，在技術(shù)上帶來一定困難。如建立一個100萬千瓦的太陽能發(fā)電廠，需要一個42平方公里的接收面積。

8、投資大，效率低，占地廣，儲能難。如果利用技術(shù)突破以后，太陽能利用的前景是非常廣闊的。 目前，已有很多國家對太陽能的利用在進行試驗和探索，有的已建成太陽能電站，有的重點發(fā)展廉價可靠的太陽能電池，有的已建成太陽能住宅，實現(xiàn)太陽能取暖、空調(diào)、照明和供熱水等。 我國大部分地區(qū)位于中緯度，正午太陽高度角比較大，為太陽能的利用提供了有利條件。而且冬季多晴天，太陽輻射總量多。全國年日照總時數(shù)一般大于2000小時，西部地區(qū)超過3000小時。太陽輻射總量超過140千卡/厘米2的地區(qū)的占全國面積的一半以上。青藏高原太陽能輻射總量160－240千卡/厘米2，利用太陽能的潛力很大。 我國對太陽能的利用已有一定的

9、發(fā)展，育秧和蔬菜的溫室面積，已達8萬余畝；太陽灶已有幾萬臺；太陽能熱水器已有約12萬米2的采光面積；太陽能干燥器30多座；太陽能電池的研制工作也取得了可喜的成果。 （二）風(fēng)能的開發(fā)利用? 風(fēng)能是一種用之不竭的天然能源。有人估計，地球上每年風(fēng)的能量相當(dāng)于3200億噸煤的能量。 我國風(fēng)能資源豐富。初步估算我國風(fēng)能資源的蘊藏量約10億千瓦左右，有可能利用的約占10％，即1億千瓦左右。其地區(qū)和時間的分布具有明顯的差異。一般地說，北方多于南方，從沿海向內(nèi)陸迅速減弱；冬季和春季風(fēng)力普遍大于夏秋兩季。例如，藏北高原冬半年≥8級以上的大風(fēng)日數(shù)多達150天。 由于風(fēng)速、風(fēng)向的變化多，不容易連續(xù)穩(wěn)定供給能量

10、。因此，風(fēng)力發(fā)電站要根據(jù)風(fēng)能的特點，運用機械裝置和蓄電裝置，才能不間斷地、穩(wěn)定地供給電力。風(fēng)力發(fā)電不消耗燃料，不污染環(huán)境，特別適用于風(fēng)力較強的東南沿海島嶼，以及缺乏電網(wǎng)的草原牧區(qū)和偏僻地區(qū)。我國已在北京、浙江、青海、內(nèi)蒙古等地建立了一些小型的風(fēng)力試驗電站。? 三、沼氣的開發(fā)利用 沼氣是有機物質(zhì)發(fā)酵后，產(chǎn)生一種以甲烷、二氧化碳為主，并含有少量其他物質(zhì)的可燃?xì)怏w。農(nóng)村中的有機物質(zhì)，例如農(nóng)作物的秸稈、雜草、樹葉、糞便等都是產(chǎn)生沼氣的原料。把這些原料放進沼氣池。在一定的溫度、濕度和酸堿度的條件下，經(jīng)多種厭氧微生物的作用而形成的沼氣，可以用作燃料。殘留在沼氣池中的渣滓，保存著大部分有機物和植物生長需

11、要的營養(yǎng)元素，仍可用作肥料還田。 人工制取沼氣作為能源，具有投資少、可以分散就地使用、干凈、可再生等特點。各地都有豐富的原料，因此它是一種比較理想的能源。生產(chǎn)1立方米的沼氣，相當(dāng)于1000克原煤的熱能，而在沼氣灶上利用沼氣，其熱能利用率可達60％，為目前爐灶燃料利用率的3倍多。利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)本身提供的生物物質(zhì)制取沼氣，不但合理、經(jīng)濟、有效利用生物能，提高燃料熱能利用率，解決農(nóng)村生活燃料不足，而且可以緩和燃料同飼料、肥料、工業(yè)原料相爭的矛盾，實現(xiàn)秸稈還田，提高土壤肥力，促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。同時，對保護植被，減少水土流失，使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)方向發(fā)展，也將起著重要的作用。此外，也有利于凈化環(huán)境。 我國可以用來生產(chǎn)沼氣的資源十分豐富，僅農(nóng)村可開發(fā)資源量為2.1億噸左右，產(chǎn)生沼氣約53億立方米。一年人均沼氣量約為64立方米，可解決全國農(nóng)業(yè)人口6—8個月的基本生活燃料。一般說來，北方冬季氣溫低，不利于生物物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，因而利用沼氣的季節(jié)短；南方氣溫高，利用沼氣的季節(jié)長，冬季仍可利用。近幾年來，我國農(nóng)村推廣利用沼氣，已取得了很大的成績，已建農(nóng)戶家用沼氣池700多萬個，沼氣動力站和沼氣發(fā)電站1700多處，有些農(nóng)村基本上解決了生活能源不足的問題。