沪粤版九年级下册物理《开发新能源》教学案设计

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沪粤版九年级下册物理《开发新能源》教学案设计
20.2  开发新能源
学习目标
1、知道利用太阳能的四个主要渠道。
2、知道释放核能的两种方式。
3、了解铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程。
学习重点：太阳能的利用。
学习难点：了解铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程。
学习过程：
一、走进课堂
前苏联建设的切尔诺贝利核电站（今在乌克兰境内）的一个反应堆于1982年发生严重事故，造成核泄漏。切尔诺贝利市民已全部迁移，该市已成为一座空城，该核电站于2001年全部关闭。核电站是利用何能发电？核泄漏为何给环境造成如此巨大的影响？
二、探究历程
（一）太阳能
阅读课本第74-75页的内容，完成下列问题。
1、在太阳内部，       在超高温下发生聚变，释放出巨大        。大部分太阳能以
        和       形式向四周辐射开去。
2、直接利用太阳能有三种方式：
太阳能——     能：太阳能热水器、用凸透镜会聚阳光以取火；用凹面镜会聚阳光以烧饭，如太阳灶；晾晒衣服、谷物等。
太阳能——      能：光伏电站、计算器上的光电池将光能转换成电能供计算器使用；航天器上的电池板将太阳能转换成电能供仪器、宇航员使用等。
太阳能——      能：太阳能制氢、露天照相时，太阳光使照相底片感光。
了解太阳能的特点：
(1)太阳能“大”：太阳向空间辐射的能量，总功率达3．8×1023kW，到达地面的太阳能达8．1×1013kW  (到达地面的太阳能比到达地球的要少，因为到达地球的太阳能有一部分被云层等反射回到空间而到不了地面)，比全世界的发电总量高出5×104倍。
(2)太阳能“公”：阳光普照，到处都有(当然，分布也不平衡，例如撒哈拉等热带沙漠地区的太阳能资源特别丰富)。
(3)太阳能“洁”：太阳能是清洁能源，直接利用太阳能不会产生废渣、废气而污染环境。
(4)太阳能“久”：太阳能是可再生能源，太阳还能发光、发热几十亿年，真是取之不尽，用之不竭。
　　根据下图所示，说明太阳能辐射到地球的能量的利用情况。

　　地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳。地球上任何地方都在吸收太阳的热能量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨。植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命。
　  太阳能的利用
　　（1）利用太阳能加热物体
　　① 平板集热器的箱面是玻璃，内表面涂黑，箱内温度可比箱外高 100℃。
　　② 把反射镜做成曲面，它们将阳光反射并会聚，也能获得高温。

　　（2）将太阳能转变为电能
　　利用太阳能电池使太阳能转化为电能。
　　（3）太阳能电池的优点：
　　①使用寿命长；
　　②保养费用低；
　　③不需燃料。
　　（4）太阳能电池的缺点：
　　①效率低；
　　②制造费用大。
（二）核能
结合课本第76-78页内容，完成下列问题。
1、核能是指：原子核      或     ，释放出惊人的能量。
释放核能的两条途径是:__________、__________。
2、核电站的核反应堆中发生的链式反应是______的链式反应，而原子弹爆炸是   ____的链式反应，一瞬间发生原子核裂变释放极大的能量。
3、核电站的工作原理：
在核反应堆里的核燃料裂变释放的核能转化为反应堆的内能，使反应堆温度升高，利用不锈钢管子里的循环水把热引导出来，使蒸汽发生器里的水受热变成蒸汽，推动蜗轮机旋转，带动发电机发电；从蜗轮机出来的蒸汽，通过凝汽室到冷却塔凝结成水，再回到蒸汽室里吸热变成蒸汽。
阅读课本第79页信息浏览，了解海洋能，风能，氢能。
讨论：新能源的利用有哪些优点和面临哪些困难？
练习：如图所示为核电站发电流程图。下列说法正确的是(  )
  A．核能是不可再生能源
    B．蒸汽轮机的效率总是小于1
    C．蒸汽轮机将核能转化为机械能
  D．发电机将机械能转化为电能
三、拓展性阅读：
太阳能的利用
常规能源资源的有限性和环境压力的增加，使世界上许多国家重新加强了对新能源
和可再生能源技术发展的支持。近几年，国际光伏发电迅猛发展。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23.4％；1997年美国和欧洲相继宣布"百万屋顶光伏计划"，美国计划到2010年安装1000～3000MW太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴"屋顶光伏计划"的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。印度计划1998－2002年太阳电池总产量为150MW，其中2002年为50MW。
核能的利用
        1951年美国首次在爱达荷国家反应堆试验中心进行了核反应堆发电的尝试，发出了100千瓦的核能电力，为人类和平利用核能迈出了第一步。此后不久，1954年6月，原苏联在莫斯科近郊粤布宁斯克建成了世界上第一座向工业电网送电的核电站，但功率只有5000kW。1961年7月，美国建成了第一座商用核电站——杨基核电站。该核电站功率近300MW，发电成本降至9.2美厘／度，显示出核电站强大生命力。今天，一些经济发达的国家。由于经济的高速发展与能源洪应的矛盾日趋突出，同时，传统的能源工业造成的环境污染及温室效应严重威胁人类生存环境，因此，不仅缺乏常规能源的国家如法国、日本、意大利等发展核电站，而且常规能源煤、石油、水电等非常丰富的国家如美国、加拿大等也在大力发展核电站。截止1995年全世界运转的核电站总数达438座。其中美国运转的核电站总数达109座，核发电量创下6730亿千瓦小时的最高记录，在美国电力生产中核电比例达22．5%。法国核发电量比前年增长4.9%，达3580亿千瓦小时，运行中的56座核电站发电量占全国总发电量76%，而且去年出口核电达700亿千瓦小时。核电已成为法国第六大出口产品。日本，由于其常规能源资源短缺，对核电的开发大为重视，目前运转中的51座核电站，供应全国28%的电力总需求，而且日本有关部门计划到2000年将核电量提高33%。
思考：
你知道太阳能和核能还有哪些应用？你能设想一下它们的应用前景吗？
新能源对环境不产生或很少产生污染，既是近期急需的补充能源，又是未来能源结构的基础。我国具有丰富的新能源，包括风能、核能、太阳能、地热资源以及海洋能源资源等。近20年来，我国新能源和可再生能源的开发利用有了很大发展，已经成为现实能源系统中不可缺少的组成部分。
    目前新能源发展还有一些障碍。新能源发电规模小而且分散、成本高，会给电网带来一系列运行、负荷匹配、增容和成本增加等问题，实践中存在上网问题。另一方面，新能源设备和产品的技术论证、检查及监督，也缺乏有资质认证的专业性服务公司，增加运行风险。因此，新能源企业风险较大、盈利较差，较难吸引社会资金的投入。
四、达标检测
1、核电站是利用         发电，它的核心设备是         。该设备内的铀产生的裂变会不断的自行继续下去，这种现象叫作         反应，而且这种反应是          控制的（选填“可以”或“不可以”）。
2、右图是北京奥运主场馆“鸟巢”，采用绿色能源——太阳能光伏发电系统为整个场馆提供电力，是当今世界上最大的环保型体育场。白天，太阳能转化为电能，除供正常使用外，将多余的能量储存在蓄电池内供夜晚使用。请完成下面的方框图，使其正确反映这个过程中能量发生转化的情况。