20.2開發(fā)新能源第二十章能源與能量守恒逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升課時(shí)講解1課時(shí)流程2太陽(yáng)能——永恒的動(dòng)力之源核能——造福人類的“神火”其他能源知識(shí)點(diǎn)太陽(yáng)能——永恒的動(dòng)力之源知1－講11.太陽(yáng)能的傳播太陽(yáng)是一個(gè)巨大的能源，它不斷地以光和熱為主要形式向四周輻射能量，其中到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射功率達(dá)1.7×1014kW。太陽(yáng)是一個(gè)巨大的“核能火爐”。知1－講2.吸收或利用太陽(yáng)能的四種主要途徑(1)被植物、微生物吸收：通過(guò)植物的光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)存起來(lái)，再以草木、沼氣、煤、石油、天然氣等燃料的形式釋放出來(lái)；(2)使大氣、水分升騰循環(huán)：通過(guò)大氣和水分的升騰循環(huán)，再通過(guò)風(fēng)、流水、波浪、海流等釋放出來(lái)；知1－講(3)被海洋吸收：被海洋吸收，成為海洋的內(nèi)能；(4)直接利用：被人們直接利用，如太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能發(fā)電等。知1－講3.直接利用太陽(yáng)能的方式直接利用太陽(yáng)能的方式能量轉(zhuǎn)化舉例光熱轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)灶等光電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能太陽(yáng)能電池光化轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能用太陽(yáng)能制氫，驅(qū)動(dòng)氫能源公交車知1－講4.太陽(yáng)能的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)能量十分巨大，供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，分布廣闊，獲取方便，安全、清潔、無(wú)污染，是人類未來(lái)開發(fā)利用的理想的可再生能源缺點(diǎn)分布分散，太陽(yáng)能功率變化大、不穩(wěn)定，不易連續(xù)使用，光電轉(zhuǎn)換效率低，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成本高知1－講知識(shí)廣角太陽(yáng)能電池：(1)原理：光電效應(yīng)；(2)能量轉(zhuǎn)化：太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能；(3)優(yōu)點(diǎn)：太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用。(4)應(yīng)用：廣泛應(yīng)用在人造衛(wèi)星、宇宙飛船和空間站中。知1－練例1“人工樹葉”是一種模擬電化學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖1所示)，該裝置模擬植物的光合作用，利用太陽(yáng)能將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和燃料(C3H8O)。知1－練解題秘方：光化轉(zhuǎn)換也是利用太陽(yáng)能的一種方式，屬間接利用太陽(yáng)能，例如化石能源(光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能)、生物質(zhì)能(光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能)。解析：在陽(yáng)光的作用下，二氧化碳與水反應(yīng)生成燃料(C3H8O)和氧氣，此反應(yīng)將太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，減少了二氧化碳的排放。知1－練(1)“人工樹葉”可將太陽(yáng)能和電能轉(zhuǎn)化為______能。(2)“人工樹葉”可將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和燃料(C3H8O)，“人工樹葉”可以減少__________(填“氧氣”或“二氧化碳”)的排放?；瘜W(xué)二氧化碳知1－練方法提示：采用從一般到特殊的思想方法，可用分析一般實(shí)例中能量轉(zhuǎn)化的方法，來(lái)分析太陽(yáng)能利用過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化。即看轉(zhuǎn)化前消耗了什么形式的能量，轉(zhuǎn)化后得到了什么形式的能量，最后得出分析結(jié)論。知1－練1.市面上出售一種裝有太陽(yáng)能電扇的涼帽。在陽(yáng)光的照射下，小電扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，能給炎熱的夏季帶來(lái)一絲涼意。該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是()A.太陽(yáng)能→電能→機(jī)械能B.太陽(yáng)能→機(jī)械能→電能C.電能→太陽(yáng)能→機(jī)械能D.機(jī)械能→太陽(yáng)能→電能A知2－講知識(shí)點(diǎn)核能——造福人類的“神火”21.定義原子核內(nèi)部蘊(yùn)藏的巨大能量，叫做原子核能，簡(jiǎn)稱核能。2.釋放核能的方式核裂變(鏈?zhǔn)椒磻?yīng))和核聚變(熱核反應(yīng))。知2－講3.核裂變——鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(1)定義：較重的原子核裂變?yōu)檩^輕的原子核的一種核反應(yīng)。知2－講(2)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，如用中子作為“炮彈”去轟擊鈾核，不僅能使鈾核分裂，同時(shí)還會(huì)放出2~3個(gè)中子及一定量的核能，這2~3個(gè)中子又使2~3個(gè)鈾核分裂，放出更多的中子，使更多的鈾核裂變……這種鈾核裂變的引發(fā)過(guò)程，叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(圖3)。知2－講(3)應(yīng)用：核爆炸——原子彈；可控核裂變——核反應(yīng)堆。(4)核電站：利用核能發(fā)電。核電站雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但要防止放射性物質(zhì)的核泄漏，避免放射性物質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染，確保安全。知2－講①原理：通過(guò)核反應(yīng)堆控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，緩慢、平穩(wěn)地釋放核能。②組成：核反應(yīng)堆、熱交換器、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等。③能量轉(zhuǎn)化：核能——水和水蒸氣的內(nèi)能——發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能——電能。知2－講思想方法類比法：把鈾的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)類比成火柴棒的燃燒。知2－講知識(shí)拓展核電站的優(yōu)勢(shì)：一是核電站只需消耗很少的核燃料，就可以產(chǎn)生大量的電能。二是核電站不排放煙塵和二氧化碳、二氧化硫等有害氣體，對(duì)環(huán)境的污染比火力發(fā)電站小得多。三是從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，核能發(fā)電成本低于火力發(fā)電，核能發(fā)電特別適合缺少煤、石油和水力資源的地方。知2－講4.核聚變——熱核反應(yīng)(1)定義：在超高溫條件下，可將兩種質(zhì)量較輕的原子核，聚合成一個(gè)較重的原子核，這種反應(yīng)叫做核聚變。知2－講(2)熱核反應(yīng)：核聚變要求氘和氚具有很高的溫度，在反應(yīng)過(guò)程中要把反應(yīng)物質(zhì)加熱到千萬(wàn)攝氏度以上才能發(fā)生大規(guī)模的核聚變。因此，聚變反應(yīng)又稱為熱核反應(yīng)。知2－講(3)應(yīng)用：目前，核聚變應(yīng)用只限于核爆炸(氫彈)，人類正致力于探索控制核聚變(中國(guó)環(huán)流三號(hào))的途徑，使熱核反應(yīng)的能量緩慢地釋放出來(lái)。知2－講對(duì)比理解核能利用的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)①核能十分巨大，它能極大地補(bǔ)充人類能源的不足，使用核能可以節(jié)約常規(guī)能源②核能能夠解決能源分布不平衡的問(wèn)題缺點(diǎn)①核能屬于一次能源，它不可再生②核反應(yīng)堆中會(huì)產(chǎn)生核廢料，存在核污染，產(chǎn)生核輻射，會(huì)對(duì)地球生物造成傷害③治理核廢料過(guò)程中，代價(jià)較高知2－講5.核裂變和核聚變的比較核裂變核聚變條件用中子轟擊較大原子核超高溫釋放核能的大小巨大更加巨大能否控制可人為控制目前不可控制應(yīng)用原子彈、核電站氫彈聯(lián)系都是原子核發(fā)生變化時(shí)，釋放出巨大的能量知2－練核電站、原子彈、氫彈都是原子核發(fā)生改變的過(guò)程中釋放出巨大的核能，關(guān)于它們釋放核能的途徑，下列說(shuō)法正確的是()A.它們都是利用原子核的裂變釋放出巨大的核能B.它們都是利用原子核的聚變釋放出巨大的核能C.核電站、原子彈是通過(guò)原子核的裂變釋放出巨大的核能，氫彈是通過(guò)原子核的聚變釋放出巨大的核能D.核電站、原子彈是通過(guò)原子核的聚變釋放出巨大的核能，氫彈是通過(guò)原子核的裂變釋放出巨大的核能例2解題秘方：關(guān)鍵是理解什么是裂變和聚變。知2－練答案：C解析：核電站是利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來(lái)發(fā)電的；原子彈是利用核裂變?cè)跇O短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大能量的原理制成的；而氫彈則是利用核聚變的原理制成的。知2－練2.我國(guó)在核能利用方面取得了巨大成就，其中具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“華龍一號(hào)”核電站是通過(guò)_______(填“核裂變”或“核聚變”)發(fā)電的；我國(guó)可控核聚變研究裝置“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”取得重大科研進(jìn)展。“中國(guó)環(huán)流三號(hào)”反應(yīng)原理與太陽(yáng)類似，通過(guò)_______(填“核裂變”或“核聚變”)釋放巨大的能量。核裂變核聚變知3－講知識(shí)點(diǎn)其他能源31.水能是一種可廣泛利用的常規(guī)能源，也是穩(wěn)定的可再生能源。世界上最大的水力發(fā)電站是三峽水電站，總裝機(jī)容量達(dá)2250萬(wàn)千瓦，2020年創(chuàng)造了單座水電站發(fā)電量新的世界紀(jì)錄。知3－講2.海洋能海洋能指海洋中所蘊(yùn)藏的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、潮流能、溫差能等。這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，是一種亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源。知3－講2.風(fēng)能風(fēng)能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它蘊(yùn)藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，對(duì)交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要。目前風(fēng)能最常見的利用形式為風(fēng)力發(fā)電。4.氫能氫能具有高效、干凈、易貯存和可運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。知3－講知識(shí)拓展潮汐發(fā)電：將海水的動(dòng)能通過(guò)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。漲潮時(shí)，海水從導(dǎo)流孔流入水庫(kù)的同時(shí)推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電；落潮時(shí)，水庫(kù)的水從導(dǎo)流孔流向大海的同時(shí)推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。知3－練例3下列哪組能源都屬于新能源()A.電能、水能、風(fēng)能B.太陽(yáng)能、氫能、核能C.液化氣、沼氣、酒精D.石油、天然氣、煤知3－練解題秘方：分析時(shí)從“新”字入手，現(xiàn)階段還沒(méi)有大規(guī)模開發(fā)利用的能源。答案：B解析：新能源是指尚未大規(guī)模使用、正在積極研究開發(fā)的能源，如太陽(yáng)能、核能、潮汐能、風(fēng)能、氫能等?；茉?、水能等屬于常規(guī)能源。知3－練3.2024年3月21日上午，我國(guó)首列氫能源列車成功進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)，標(biāo)