物理--能源与可持续发展

第二十章能源与可持续发展学习目标：1.通过实例，了解不同形式的能量。2.了解能源含义，能区分一次、二次能源，可再生、不可再生能源,知道我国的能源现状。3.了解核能，了解核裂变、核聚变的过程，知道链式反应，能描述核能的优点和可能带来的问题。4.知道太阳能的特点及生活中利用太阳能的例子。自主探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？自主探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？一、能源1.概念：能够提供热、光、机械能和电能等各种形式的能量来源就叫能源。（1）能直接从自然界获取的能源称为一次能源煤石油风能地热能水能2.类型（2）由一次能源经过加工得到的能源称为二次能源汽油、柴油风力发电水力发电太阳能发电地热发电一次能源二次能源天然气化石能源煤石油核能电能汽油风能太阳能水能地热能柴油【一次能源】能直接从自然界获取的能源。例：所有化石燃料、太阳能、风能、水能、核能、地热能、潮汐能等。例：电能、煤气等。【二次能源】由一次能源经过加工得到的能源。【可再生能源】从自然界可以持续获取的能源。【不可再生能源】从自然界不能持续获取的能源。例：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能。例：所有化石燃料、核燃料。①按能源的获取方式分②按一次能源的持续性分不同的分类方式【常规能源】已经大规模生产和使用的能源。例：水能、煤炭、石油、天然气【新能源】没有大规模生产和使用的能源。例：太阳能、风能、地热能、氢能【清洁能源】对环境污染很小的能源例：太阳能、水能、风能、核能、地热能【非清洁能源】对环境污染很大的能源例：所有化石燃料③按能源的使用规模分④按能源的使用后果分【解决途径】②开发新能源。①提高能源的利用率。①常规能源储量有限，开发不合理，浪费严重。②人类社会发展对能源的需求日益增加。【现状成因】我国能源供需紧张，制约社会发展。优先开发利用核能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能这六种新能源。【能源现状】自主探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？－－－原子核发生改变所产生的能量获得核能有两种途径1、裂变2、聚变二、核能【重核裂变】1939年，费米进一步提出链式反应的概念。即一个重核可裂变为两个中等质量的核，从而获得原子能。1、核裂变核裂变原子模型1、核裂变一质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程－－链式反应原子弹――根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！2、核聚变2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。氚核氘核氦核一个中子（随能量释放）氢弹――根据核聚变的原理制成。威力比原子弹还大。核能这么巨大，难道只能用于战争吗?如何才能有效地控制核能的释放？3.核能的利用：1991年,中国建成第一座自主研制的核电站——秦山核电站秦山核电站（浙江省）大亚湾核电站（广东省）【核电站建设】辽宁红沿河核电站（东北地区）田湾核电站（江苏省）截止到2016年，我国大陆已建成并投入商业运行的核电站有8个，分别为浙江秦山核电站，广东大亚湾核电站和岭澳核电站，江苏田湾核电站，辽宁红沿河核电站，福建宁德核电站，防城港核电站，阳江核电站核反应堆外围包裹着厚厚的混凝土罩以吸收辐射水在核反应堆中心循环流动，吸收在核反应中产生的热量，并将这部分内能传递给蒸汽发生器内的水吸收了热量的水汽化变成蒸汽蒸汽推动发电机运转，将蒸汽的机械能转化为电能核能发电的原理——核裂变核能→内能→机械能→电能不造成空气污染不排放CO2消耗核能源少发电成本低产生放射性废料排热量大建厂成本大核泄漏污染大核能发电的利弊核意外【缺点】1986年切尔诺贝利核能电厂，因为运转人员违法进行极危险的实验，导致爆炸。造成乌克兰、白俄罗斯、苏俄地区，至少有九百万人受到辐射线影响，至今尚有数百万人生活于污染区内。白俄罗斯婴儿出生率下降50%。苏俄地区儿童淋巴癌上升28.5%。－－－原子核发生改变所产生的能量获得核能有两种途径1、裂变2、聚变－质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程是使２个质量较小的原子核结合成较大的新核，并释放能量的过程例：氢弹－－链式反应－－热核反应3、聚变威力更大例：原子弹、核电站二、核能自主探究：1.什么是能源？2.能源有哪些不同的分类方式？3.核能获得的两条途径是什么？原子弹和氢弹是核裂变还是核聚变？4.核电站发生了什么能量转化？5.核电站有什么优缺点？6.太阳能的本质是核裂变还是核聚变？7.生活中哪些方面利用了太阳能？三、太阳能【结构特点】太阳是一颗恒星，与地球相距1.5亿千米，太阳的直径是地球直径的109倍多。太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨煤。天文学家认为，迄今为止，太阳照耀地球已有50亿年，并且还会继续照耀50亿年。太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上，在那里就进行着大规模的核聚变反应。太阳辐射出的光和热正是由聚变反应释放的核能转化而来的。三、太阳能【产生本质】你知道我们现在使用的化石能源---煤、石油和天然气与太阳能有怎样的关系吗？海洋生物陆地生物泥炭煤炭石油天然气太阳能化学能光合作用（压力、化学变化）地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能等能源都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。地球上除了核能、地热能和潮汐能其余几乎都来自太阳。三、太阳能【能源之母】①光热转换A、如何提高太阳能直接转化内能的效率？太阳能热水器太阳灶【利用途径】【思考】B、能进一步开发利用这一内能吗？三、太阳能【结构组件】①光热转换三、太阳能【利用途径】太阳能热发电系统聚光装置集热装置蓄热装置汽轮发电装置【工作原理】太阳能内能机械能电能①光热转换三、太阳能【利用途径】思考：太阳能能否直接转化为电能呢？②光电转换太阳能电池及原理光电转换实现了太阳能直接向电能的转化，再通过蓄电池以化学能的方式储存。三、太阳能【利用途径】【总结】1887年，赫兹首次发现的光照能使半导体材料的不同部位之间产生电压。这种现象后来被称为“光伏效应”。1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，现在广泛应用于微波通讯基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、空间站提供电力。②光电转换三、太阳能【利用途径】③光化转换光合作用是绿色植物利用叶绿素在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。光化转换实现了太阳能直接向化学能的转化。三、太阳能【利用途径】【总结】课堂小结能源：能提供能量的物质分类按获取方式一次能源的持续性能源的使用规模能源的使用后果新能源二次能源一次能源不可再生能源常规能源可再生能源清洁能源非清洁能源核能太阳能核裂变：原子弹、核电站核聚变：氢弹、太阳本质：核聚变利用：太阳能热水器、太阳能电池板能源1.下列能源中，既是一次能源又是可再生能源的是（）A.核能B.柴草C.煤D.风能2.下列说法正确的是()A.核能是指原子核发生变化时所释放的能量B.煤炭、石油、天然气、太阳能都是不可再生能源C.原子弹和氢弹都是利用核裂变D.目前核电站获得核能的途径是核聚变3.在核电站内，从核能到电能，下列能量转换的过程中，正确的途径是()A.核能→内能→电能B．核能→机械能→内能→电能C.核能→内能→机械能→电能D．核能→机械能→电能4.下列哪些能源不是来自太阳能()A．水能B．风能C．核能D．煤、石油、天然气5.关于能源的利用，下列说法正确的是()A.大量使用石油产品会造成大气污染，所以应该停止开采石油B.和平利用核能特别要注意防止核泄漏，以免造成环境污染C.修筑拦河坝建造水电站利用水能发电，有百利而无一害D.天然气是一种清洁能源，人类可以无穷无尽地开发6.风力发电站工作时，将能转化为电能，该能源属于（选填“可”或“不可”）再生能源。7.完成右侧图表：①②③。跟踪练习答案：1.D2.A3.C4.C5.B6.风可7.①光电转换②内能③化学能