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2019-2020年九年級物理下冊 20.2 開發(fā)新能源學(xué)案 滬粵版 一、情景引入 新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、核能、地熱能、氫能、海洋能等。隨著傳統(tǒng)能源日益緊缺，新能源的開發(fā)與利用得到世界各國的廣泛關(guān)注，越來越多的國家采取鼓勵新能源發(fā)展的政策和措施，新能源的生產(chǎn)規(guī)模和使用范圍正在不斷擴大。 當前，中國的能源與環(huán)境問題嚴重，新能源開發(fā)利用受到越來越高的關(guān)注。新能源一方面作為傳統(tǒng)能源的補充，另一方面可有效降低環(huán)境污染?？梢?，開發(fā)新能源具有重大的意義。 二、教材研究 問題1——怎樣利用太陽能？ 閱讀課本“太陽能——永恒的動力之源”，同時閱讀下列材料，并回答下列問題： 太陽每年送到地球上的能量相當于燃燒1.3x1014噸標準煤，其中一小部分被立即反射回太空，其余各部分則留在地球各處，發(fā)揮巨大作用：讓萬物生長、海水搬家、四季循環(huán)、百川常流，做完這一切僅消耗0.5%，可見利用太陽能潛力巨大，開發(fā)太陽能大有可為。 問:既然太陽能那么巨大,而且又是可再生能源,人類怎么利用呢? 目前，人們在太陽能轉(zhuǎn)化為電能時，遇到兩大問題：A、轉(zhuǎn)化效率低；B、利用成本太高。如何能降低成本提高效率，你有什么好的建議？ 問題2——怎樣利用核能？ 1、閱讀“核能——造福人類的神火”，請回答： （1）釋放核能有哪兩種方式？這兩種方式的原理是什么？ （2）核材料的核能在瞬間集中釋放出來，就有很強的殺傷作用，利用這個原理，制成了原子彈、氫彈等威力無比的核武器。上網(wǎng)或查閱有關(guān)資料，了解核武器殺傷作用的表現(xiàn)及防護措施。 三、典例分析 如圖所示，為了形象的描述核能的獲得，兩位同學(xué)分別畫了一張利用核能途徑的原理圖（圖20-1）；其中甲圖表示的是______________；圖乙表示的是_________________， 其中______（填“甲”或“乙”）圖展示的是制造氫彈的原理。 甲 圖20-1 乙 解析：開發(fā)新能源中，核能是造福人類的“神火”，原子核內(nèi)部蘊藏有巨大能量，叫做核能，釋放核能有兩種方式：一是原子核裂變，二是核聚變。核裂變的特點是鏈式反應(yīng)（圖甲），原子彈就是根據(jù)這個原理制成的；而核聚變是較輕的原子核（氘和氚）聚合成一個較重的原子核（圖乙），氫彈就是根據(jù)這個原理制成的。兩種利用核能都能放出巨大的能量，如果沒有控制，將會給人類造成災(zāi)難。 答案：核裂變，核聚變，乙。 四、達標訓(xùn)練 1、節(jié)約能源的根本措施是（　　） A、大量利用太陽能　　B、大力開發(fā)新能源　　C、采用新技術(shù)、新設(shè)備、更新改造落后的技術(shù)和裝備　　D、用柴油發(fā)動機代替汽油發(fā)動機 2、太陽能的直接轉(zhuǎn)化，下列說法中錯誤的是（ ） A、用太陽灶將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B、用硅光電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能 C、用光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 D、上述情況轉(zhuǎn)化都不能直接發(fā)生 3、核電站，下列說法中不正確的是（ ） A、核電站的核反應(yīng)堆中，能量是靠核裂變而產(chǎn)生的 B、核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，通過汽輪機帶動發(fā)電機來發(fā)電的 C、核電站不排放煙塵、CO2、SO2等有害氣體，對環(huán)境污染少 D、核電站產(chǎn)生的廢料可以用來鋪設(shè)馬路，進行二次利用 4、能源及能源的利用，下列說法中不正確的是（ ） A、由于我國煤和石油的儲量大，所以太陽能和核能的開發(fā)在我國并不十分重要 B、能源的利用過程實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化和傳遞過程 C、現(xiàn)在人類使用的能源主要是煤、石油和天然氣 D、煤、石油和天然氣的化學(xué)能歸根到底來自太陽能 5、夏天，家用太陽能熱水器每天約能將50kg的水升溫32℃，如果一個月按20天計算共吸收了多少熱量？這些熱量相當于完全燃燒多少的無煙煤？（無煙煤的熱值約為3.4107J/kg） 6、新能源的開發(fā)和利用都有積極和消極的因素，仔細閱讀下面的表格，并將其補充完整（每種因素談一點）。 能 源 能源利用的積極因素和消極因素 積 極 因 素 消 極 因 素 太 陽 能 核 能 不會引起大氣污染 潮 汐 能 風(fēng) 能 風(fēng)多變，風(fēng)場需要大片土地。 7、關(guān)于太陽能的轉(zhuǎn)化：太陽把空氣和地面曬熱，太陽能轉(zhuǎn)化為________，曬熱的空氣上升，空氣流動形成風(fēng)，又轉(zhuǎn)化為_________；太陽使地面上一部分水蒸發(fā)，蒸發(fā)的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太陽能轉(zhuǎn)化為_________；植物吸收太陽能，進行光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為__________，植物被動物吃掉，又轉(zhuǎn)移為動物的_______。 8、三峽工程是目前世界上最大的水利工程。它所提供的清潔、廉價電能相當于每年燃燒5000萬噸原煤的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的電能，因此三峽工程的建成和使用有助于減少（ ） （1）氮氧化物的排放 （2）酸雨的形成 （3）臭氧空洞擴大 （4）溫室效應(yīng) （5）白色污染 A、（1）（2）（3）（4） B、（2）（4）（5） C、（3）（4）（5） D、（1）（2）（5） 五、中考試題 1、關(guān)于能源的開發(fā)和利用，下列說法中正確的是 A．天然氣是可再生能源 B．可通過太陽能電池把光能轉(zhuǎn)化成電能 C．煤和石油的大量燃燒不會導(dǎo)致溫室效應(yīng) D．秦山核電站利用的是核聚變釋放的能量 解析：天然氣是不可再生能源，用完了很難再生；煤和石油的大量燃燒會產(chǎn)生大量CO2等廢氣，會導(dǎo)致溫室效應(yīng)；秦山核電站利用的是核裂變釋放的能量，而核聚變的應(yīng)用只限于核爆炸，在目前無法控制用來發(fā)電。 答案：B 2、能源的開發(fā)和利用在“兩型”社會的建設(shè)中起著很重要的作用。下列能源中，在使用時最安全、最清潔的是 A．煤氣 B．太陽能 C．電能 D．核能 解析：煤氣的燃燒產(chǎn)生很多廢氣，使用時既不安全、又不清潔。電能和核能雖然比較清潔，但使用時有一定的危險性，如核材料有輻射等，太陽能是可再生能源，使用時最安全、最清潔。 答案：B 3、請仔細閱讀下文，并回答文后問題。 福州打造海西“多電型”能源基地 據(jù)2009年5月21日《福州晚報》報道，隨著海交會開幕和一系列能源項目的開工建設(shè)，多種能源互補的能源發(fā)展和保障體系已使福州能源建設(shè)走在海西前頭。 不久的將來，我市公交車將用上天然氣做燃料，這種清潔能源能有效減少空氣污染。隨著紅廟嶺垃圾發(fā)電廠的建設(shè)，節(jié)能環(huán)保、替代型能源有了新的突破，目前焚燒1噸垃圾能發(fā)電220kWh，可供普通家庭使用一個月。沿海的長樂、連江、福清、羅源已建和在建的多個火力發(fā)電廠，極大地滿足了福州用電需求。平潭、福清、長樂的風(fēng)力資源相當豐富，風(fēng)力發(fā)電已成為海島平潭重要的獲取電能方式之一。福清核電站規(guī)劃裝機容量600萬kW，它的建成必將大大緩解煤電使用的壓力，與火力發(fā)電相比，核能發(fā)電只需消耗很少的核燃料，就能產(chǎn)生大量的電能。 （1）公交車使用天然氣做燃料的好處是 。文中涉及的節(jié)能環(huán)保、變廢為寶的方法是利用 發(fā)電。 （2）風(fēng)力發(fā)電是將 能轉(zhuǎn)化為電能。與火力發(fā)電相比，核能發(fā)電的優(yōu)點是 　　 。 解答：（1）能有效減少空氣污染 垃圾 （2）機械（或風(fēng)） 只需消耗很少的核燃料，就能產(chǎn)生大量的電能 六、課堂測評 1、與其他形式的能源相比，太陽能是一種既_____________，又_____________的巨大能源。 2太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化是：_________________________；在太陽能熱水器里，能量的轉(zhuǎn)化是：_________________________。 3、核裂變是______________________________的核反應(yīng)；而核聚變是是_________ 的核反應(yīng)。這兩種核反應(yīng)都會釋放巨大的能量。 4、核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈式反應(yīng)是可以____________的核反應(yīng)。若核裂變不加以控制，在極短時間內(nèi)會釋放巨大的能量，發(fā)生強烈的爆炸。____________________就是根據(jù)這一原理制成的。 5、利用核聚變也能制造核武器。______________就是利用核聚變的原理制造的一種威力比原子彈還大的核武器。目前，人們還不能完全控制核聚變而和平利用它。 6、新開發(fā)的能源除太陽能和核能外，還有__________、__________和___________等。它們的共同特點是___________________，可循環(huán)使用，屬_________再生能源（選填“可”或“不可”）， 它是解決　　　 問題的主要出路。 7、如圖是核電站原理的示意圖，從核能到電能，在能量轉(zhuǎn)化過程中，正確的是（ ） A、核能→內(nèi)能→電能 B、核能→機械能→內(nèi)能→電能 C、核能→內(nèi)能→機械能→電能 D、核能→機械能→電能 8、閱讀材料 核能是一種安全可靠清潔的能源嗎 近半個世紀，人類一方面發(fā)展核能，另一方面，到現(xiàn)在為止，還沒有找到安全、永久處理高放射性核廢料的辦法。核能發(fā)電已有45年的歷史，所提供的電力約占世界電力生產(chǎn)的18%，已取得巨大的經(jīng)濟效益，但從1959年到1995年全球共發(fā)生了18次重大核事故。 核泄漏事故除當場造成人員死于核輻射外，還致使大量放射性物質(zhì)逸入大氣中，長期嚴重影響著附近居民的正常生活并造成災(zāi)難。受災(zāi)地區(qū)兒童生病、死亡率不斷上升，令人吃驚的動植物畸形，事故遺患成了日常生活的組成部分，恐懼的氣氛，終日籠罩在人們的心頭。 當前，世界各國大都采取淺部臨時掩埋的措施處理核廢料。在利用深巖石洞室作為永久儲存庫方面，雖然科學(xué)空為之奮斗了幾十年，迄今未圓滿解決。核泄漏不能完全避免的問題已引起全球關(guān)注。 ⑴核能發(fā)電已給社會帶來重大進步，但也有帶來了危害。這個危害指什么？ ⑵核廢料主要會造成什么污染？ 20．2 開發(fā)新能源 四、達標訓(xùn)練 1、C 2、D 3、D 4、A 5、解答：Q=cmΔt=4.2103J/kg.℃50kg32℃20=1.344108J Q=mq可得:m=Q/q=1.344108J/3.4107J/kg=3.95kg 1.344108J，3.95kg 6、提示：① 太陽能 （1）能量巨大；（2）清潔；（3）分散；（4）受天氣影響；（5）轉(zhuǎn)換效率低；（6）提供的功率小。② 核能 （1）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)時對環(huán)境的影響遠比燃煤電站小的多，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。③ 潮汐能是一種清潔，不污染、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。完全可發(fā)展成為沿海地區(qū)生產(chǎn)、生活等需要的重要補充能源，潮汐電站不需要淹沒大量農(nóng)田構(gòu)成水庫，也不需要筑高水壩，所以沒有修建水庫帶來的生態(tài)環(huán)境等問題。但潮汐電站建在港灣海口，通常水壩長，施工、地基處理及防淤等較困難。故土建和機電投資大，造價較高。④ 風(fēng)能 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。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。 7、內(nèi)能；機械能（或“風(fēng)的動能”）；機械能（或“水的重力勢能和動能”）；化學(xué)能；化學(xué)能。 8、A．提示：三峽每年相當于每年燃燒5000萬噸原煤的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的電能，因此在節(jié)約煤炭能源和減少煤帶來的環(huán)境問題方面有著不可小視的作用。而白色污染的產(chǎn)生與燃煤及其污染并無直接聯(lián)系。 六、課堂測評 1、無污染，取之不盡 2、太陽能轉(zhuǎn)化為電能，太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 3、較重的原子核變?yōu)檩^輕的原子核；較輕的原子核結(jié)合為較重的原子核 4、控制，原子彈 5、氫彈 6、地熱能，潮汐能，風(fēng)能，清潔，無污染，可，能源危機 7、C 8、核泄漏、核廢料輻射； 核泄漏事故除當場造成人員死于核輻射外，還致使大量放射性物質(zhì)逸入大氣中，長期嚴重影響著附近居民的正常生活并造成災(zāi)難。受災(zāi)地區(qū)兒童生病、死亡率不斷上升，動植物發(fā)生畸形等。