第二十章     课题2《开发新能源》教案

【教学目标】

1.知识与技能

（1）了解直接利用太阳能的两种途径。

（2）了解裂变、聚变，知道原子弹、氢弹的制造原理，知道核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。

（3）能结合实例，说出不可再生能源和可再生能源的特点。

2.过程与方法

经历对太阳能开发利用的交流讨论过程，感悟交流讨论是一种获取知识的重要途径和方法。

3.情感态度和价值观

知道开发太阳能的价值。知道开发核能的意义，认识开发核能的过程中技术的价值，同时感悟科学是一把双刃剑的道理。对核能的开发和利用要有正确的态度。

【教学重点】

太阳能的特点，直接利用太阳能的途径和方法。释放核能的方式：核裂变和核聚变，核能的利用。

【教学难点】

核能的利用。

【教学方法】

观察引导、课上交流、巩固总结。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、导入新课

随着经济的不断发展，能源的消耗量迅速增长，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题。因此，人们正在积极寻找各种办法和措施，大力探索和开发各种新能源。

二、新课学习

1．太阳能—永恒的动力之源

太阳是一个巨大的能源，人类生存的基础来源于太阳辐射的能量，太阳辐射的能量主要为光和热。如图20-6，太阳辐射至地球的能量功率为1.7×1014kW，同时太阳能是清洁能源，这是太阳能利用的基础。

太阳能的吸收和利用途径如图20-7所示。包括植物和微生物的光合作用，大气和水分对的蒸腾循环，海洋的吸收和直接利用四个途径。光合作用吸收的能量转化为植物的化学能，进而作为薪柴、煤炭等资源利用；大气和水分的升腾循环提供了风能、水能等能源；海洋的吸收转化为海洋的内能；直接利用包括光热转换和光电转换，比如太阳能热水器和太阳能电池。

活动：怎样直接利用太阳能

如图20-8所示，太阳能的利用途径通常为能量转换的方式，包括向内能、电能和化学能的转换。太阳能热水器利用太阳能将水加热，能量转化为水的内能；太阳能电池利用太阳光转化为电能；太阳能汽车利用太阳光制备氢气，再用氢能提供汽车动力。

如图20-9所示，太阳能是利用半导体对太阳光的吸收，使太阳光转换为电能，从而为卫星、家庭等地方提供电能。

例1 市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意．该装置的能量转化情况是（　　）

A．机械能→太阳能→电能 B．太阳能→机械能→电能

C．电能→太阳能→机械能 D．太阳能→电能→机械能

解析：帽子上的太阳能电池板将太阳能转化为电能，供小电扇工作．小电扇工作时消耗电能，将电能转化为扇叶的机械能．故选D．

2．核能——造福人类的神火

原子核内蕴含着巨大的能量，称为核能或原子能。核能的释放途径为核聚变和核裂变。

核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应，如图20-10所示。核裂变能够释放出很大的能量，但如果不能控制裂变的速率，就容易导致大量的能量被释放出来，原子弹爆炸就属于核裂变。1kg铀提供的能量相当于2700t煤炭的能量，所以核能具有很高的能量密度，在利用核能发电时，需要设立装置来控制中子产生的数量和速率，如图20-12所示。

核聚变是核能利用的又一大重要方式。如图20-13所示，质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。目前核聚变只限于核爆炸，这也是太阳能的产生来源。氘原子的来源丰富，1L海水中具有0.03g氘原子，对应300L汽油的能量，所以对核聚变的利用非常重要，目前我国对受控核聚变的研究位于世界前列。

例2 下列属于链式反应的是（　　）

A．原子弹爆炸 B．氢弹爆炸

C．镁条的燃烧 D．太阳内部发生的核反应

解析： 链式反应是重核裂变时用中子轰击重核，产生多个中子，中子又会撞击重核，产生更多的中子，使裂变不断进行下去的反应过程，链式反应发生在核裂变时，故A正确；氢弹爆炸是利用核聚变；太阳内部是由于较轻的氢原子核在高温下发生聚变释放能量；镁条的燃烧是一种化学变化，BCD不合题意．故选A．

除太阳能和核能外，海洋能、风能、氢能都是具有很大应用潜力的新能源。地球上71%的面积都是海洋，波浪、海流、潮汐、温差都能够提供很大的热量。与此类似，风能和氢能也是重要的清洁能源。

三、课堂练习：

1．下列说法中正确的是（ C ）

A．原子核在常温下就能发生轻核的聚变

B．太阳的能量来自大量的氖核的裂变

C．核电站内的核反应堆是可控制的铀核裂变

D．煤、石油、天然气都属于可再生能源

2．以下属于相对清洁、又取之不尽的能源是（ C ）

A．煤

B．核能

C．太阳能

D．天然气

3．关于核反应，下列说法正确的是（ B ）

A．只有裂变才能释放出核能

B．原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的

C．核反应堆中发生的链式反应是不可以控制的

D．氢弹爆炸是利用裂变释放出核能

课堂小结：

【师生交流】通过这节课，谈一下我们学习了哪些内容？

【总结】

20.2 开发新能源

1．太阳能—永恒的动力之源

太阳能的利用途径通常为能量转换的方式，包括向内能、电能和化学能的转换。太阳能热水器利用太阳能将水加热，能量转化为水的内能；太阳能电池利用太阳光转化为电能；太阳能汽车利用太阳光制备氢气，再用氢能提供汽车动力。

2．核能——造福人类的神火

核能的释放途径为核聚变和核裂变。

核裂变是一种链式反应，它将较重的原子核裂变为较轻的原子核。利用中子轰击铀核，可以将铀核分裂，同时释放出2-3个中子，释放的中子可以轰击另一个铀核，这样就组成了链式反应。核聚变是核能利用的又一大重要方式。质量较轻的氘原子核和氚原子核在吸收巨大能量的同时，变为质量较大的原子核，释放出更大的能量。这种巨大的能量来源于超高温，所以核聚变又称为热核反应。

【板书】

【教学反思】

本节课首先通过实例，了解新能源的利用。重点突出太阳能和核能的利用。培养学生将科学服务于人类的意识，激发学生振兴中华的使命感与责任感。

开发新能源（教案）