滬粵版九年級(jí)下冊(cè)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(shí)與技能 1、知道能源與人類社會(huì)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(yáng)能和核能是兩種新能源 3、了解直接利用太陽(yáng)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(duì)生活中我們對(duì)能源的利用的實(shí)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(jià)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(shí)與科研興趣 二、學(xué)習(xí)重難點(diǎn)： 重點(diǎn)：　知道新能源的種類;知道新能源的用途。 難點(diǎn)

2、：? 核能的利用。 二、學(xué)法指導(dǎo) 1、加強(qiáng)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(huì)； 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(shí)點(diǎn)： 太陽(yáng)能：太陽(yáng)能是一種可再生能源,沒有污染。人們利用太陽(yáng)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(yáng)能熱水器和有些地方使用的太陽(yáng)灶都是比較常見的利用方式。而太陽(yáng)能電池在小的計(jì)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(huì)產(chǎn)生裂變反應(yīng)，

3、每個(gè)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(gè)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(jìn)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(yáng)對(duì)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(dòng)帶來的能量。 四、自我檢測(cè) 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(shí)，在極短時(shí)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(shí)會(huì)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(jī)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(yáng)能的下列說法中，不正確的是（ A ） 　　A 太陽(yáng)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(yáng)能分布廣闊，獲取方便，處處可利用 　　C 太陽(yáng)能安全、清潔，利用太陽(yáng)能不會(huì)給環(huán)境帶來污染 　　D 對(duì)于人類來說，太陽(yáng)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(diǎn)和利用前景 （一）核能及其特點(diǎn)? 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(diǎn)： 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(yùn)輸量小。 2.核電站的建設(shè)，地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)。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(zhǎng)，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(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益大。 5.核能是一種清潔的能源。核電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)

6、時(shí)對(duì)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(guó)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(gè)國(guó)家建有核電站。到1985年止，全世界已建成并投入運(yùn)轉(zhuǎn)的核電站達(dá)371座，發(fā)電能力2億多千瓦。大力發(fā)展核電站，是許多國(guó)家在全面研究能源現(xiàn)狀和前景后所采取的一項(xiàng)基本政策。不僅工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家是這樣，而且一些發(fā)展中國(guó)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(huì)議對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和能源發(fā)展的預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)末，世界上將有49個(gè)國(guó)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(guó)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(guó)正在浙江省海鹽縣興建自行設(shè)計(jì)的秦山核電站，裝機(jī)容量為60萬(wàn)千瓦；在廣東深圳東面的大亞灣畔興建廣東核電站，裝機(jī)容量為180萬(wàn)千瓦。 二、太陽(yáng)能、風(fēng)能的開發(fā)利用 （一）太陽(yáng)能的開發(fā)利用? 地球上的能量主要來自太陽(yáng)。每天達(dá)到地球上的太陽(yáng)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(zhǎng)，人類直接利用的太陽(yáng)能非常少。這是因?yàn)樘?yáng)能比較分散，不像常規(guī)能源的能量集中，這就給太陽(yáng)能的直接利用，在技術(shù)上帶來一定困難。如建立一個(gè)100萬(wàn)千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電廠，需要一個(gè)42平方公里的接收面積。

8、投資大，效率低，占地廣，儲(chǔ)能難。如果利用技術(shù)突破以后，太陽(yáng)能利用的前景是非常廣闊的。 目前，已有很多國(guó)家對(duì)太陽(yáng)能的利用在進(jìn)行試驗(yàn)和探索，有的已建成太陽(yáng)能電站，有的重點(diǎn)發(fā)展廉價(jià)可靠的太陽(yáng)能電池，有的已建成太陽(yáng)能住宅，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能取暖、空調(diào)、照明和供熱水等。 我國(guó)大部分地區(qū)位于中緯度，正午太陽(yáng)高度角比較大，為太陽(yáng)能的利用提供了有利條件。而且冬季多晴天，太陽(yáng)輻射總量多。全國(guó)年日照總時(shí)數(shù)一般大于2000小時(shí)，西部地區(qū)超過3000小時(shí)。太陽(yáng)輻射總量超過140千卡/厘米2的地區(qū)的占全國(guó)面積的一半以上。青藏高原太陽(yáng)能輻射總量160－240千卡/厘米2，利用太陽(yáng)能的潛力很大。 我國(guó)對(duì)太陽(yáng)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(dá)8萬(wàn)余畝；太陽(yáng)灶已有幾萬(wàn)臺(tái)；太陽(yáng)能熱水器已有約12萬(wàn)米2的采光面積；太陽(yáng)能干燥器30多座；太陽(yáng)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(jì)，地球上每年風(fēng)的能量相當(dāng)于3200億噸煤的能量。 我國(guó)風(fēng)能資源豐富。初步估算我國(guó)風(fēng)能資源的蘊(yùn)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(shí)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(jí)以上的大風(fēng)日數(shù)多達(dá)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(diǎn)，運(yùn)用機(jī)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(qiáng)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(guó)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(yàn)電站。? 三、沼氣的開發(fā)利用 沼氣是有機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)物和植物生長(zhǎng)需

11、要的營(yíng)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(diǎn)。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(dá)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(jì)、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(zhēng)的矛盾，實(shí)現(xiàn)秸稈還田，提高土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)。同時(shí)，對(duì)保護(hù)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(guó)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(guó)農(nóng)業(yè)人口6—8個(gè)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(zhǎng)，冬季仍可利用。近幾年來，我國(guó)農(nóng)村推廣利用沼氣，已取得了很大的成績(jī)，已建農(nóng)戶家用沼氣池700多萬(wàn)個(gè)，沼氣動(dòng)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。