第2節(jié)新能源的發(fā)展（教學(xué)設(shè)計(jì)）

年級(jí)九年級(jí)學(xué)科物理教師

課題第2節(jié)新能源的發(fā)展

了解核能的特點(diǎn)及其來源與利用，知道太陽能的由來，了解利

物理觀念用太陽能的方式及其新進(jìn)展，能利用能源的知識(shí)解釋生活中的有

關(guān)現(xiàn)象。

了解核能利用及核廢料處理的實(shí)例，能表達(dá)自己的觀點(diǎn)，具有

教學(xué)科學(xué)思維

初步的科學(xué)論證能力。

目標(biāo)

結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)地球上的大部分能源源于太陽能，能提出問題，

科學(xué)探究

能用能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)形成猜想與假設(shè)。

科學(xué)態(tài)度通過了解我國在核能利用方面的新成就，增強(qiáng)民族自豪感和使命

與責(zé)任感，體會(huì)新能源開發(fā)對(duì)人類生存和社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。

本節(jié)主要包括核能和太陽能兩部分內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是前一節(jié)提到的新能源開

發(fā)的延續(xù)，在讓學(xué)生了解核能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹我國核電的應(yīng)用，幫助學(xué)生理

解太陽能及其產(chǎn)生原理，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展帶來的巨大變化，引導(dǎo)學(xué)生思

教材考科學(xué)技術(shù)發(fā)展給人類帶來的新的安全挑戰(zhàn)。

分析本節(jié)內(nèi)容較多，教師要把握好各個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)時(shí)間，充分發(fā)揮學(xué)生探究問題

的自主性，更好地激發(fā)學(xué)生的探究欲望。對(duì)裂變、聚變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等概念，教學(xué)

中不宜要求過高，建議教師通過視頻、圖片展示讓學(xué)生大致了解即可。最后，組

織學(xué)生閱讀“科學(xué)?技術(shù)?社會(huì)?環(huán)境

學(xué)生在之前的物理課、化學(xué)課的學(xué)習(xí)中已經(jīng)對(duì)原子的結(jié)構(gòu)有所了解。部分學(xué)

生可能通過媒體對(duì)核電及核武器也有一些了解。學(xué)生對(duì)核能利用是比較感興趣的，

課本對(duì)相關(guān)知識(shí)描述的也較為詳細(xì)，但學(xué)生對(duì)原子結(jié)構(gòu)、核能釋放等很乖有感性

學(xué)情分析

認(rèn)識(shí)。同時(shí)，學(xué)生在日常生活中對(duì)太陽能的利用有一定的感性認(rèn)識(shí)，比如家里使

用的太陽能熱水器等，但他們對(duì)太陽能的產(chǎn)生原理、能量轉(zhuǎn)化過程以及在能源結(jié)

構(gòu)中的重要地位等方面的認(rèn)識(shí)可能還比較模糊。

教學(xué)重點(diǎn)核能的特點(diǎn)與應(yīng)用；太陽能的來源與利用。

教學(xué)難點(diǎn)裂變和聚變；太陽能的利用。

教學(xué)器材多媒體pplo

教學(xué)過程

教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)

導(dǎo)入新課

【問題】為了解決利用化石能源帶來的問題，人們著手開發(fā)各種新能源。思考問題，進(jìn)入

你知道的新能源有哪些？1■鞭。

學(xué)習(xí)新課一二一核能

【由學(xué)生回憶原子的結(jié)構(gòu)與帶電情況，教師進(jìn)行總結(jié)】

1.原子核的組成

原子核通常由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶止電荷，其電荷量跟電子的電荷量觀看ppt,知道

相等，中子不帶電；質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的1836倍，中子和質(zhì)子的質(zhì)量幾乎原子核的結(jié)構(gòu)

相同。質(zhì)子和中子構(gòu)成非常小的原子核，就像幾顆豆粒擠在一個(gè)非常大的廣場與帶電情況。

中央。

L質(zhì)子（帶正電）

原子核

（帶正電）

一中子（不帶電）

2.核能

（1）核能：質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十

分牢固，要使它們分裂或結(jié)合是極其困難的。但是，一旦質(zhì)量較大的原子核發(fā)

知道核能的概

生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合，就有可能釋放出驚人的能量。這種能

念。

量就是核能。

（2）釋放核能的方式：核裂變和核聚變。

3.裂變

（1）裂變：1934至1938年，科學(xué)家先后用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235

原子核，使其發(fā)生裂變，發(fā)現(xiàn)一個(gè)核分裂成兩個(gè)質(zhì)量中等大小的原子核，同時(shí)

釋放出大量的能量。奇妙的是，鈾235核在分裂成兩個(gè)別的原子核的時(shí)候，又

放出2至3個(gè)中子。

觀看ppt，聽講

解，知道裂變。

（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

當(dāng)中子轟擊鈾核時(shí)，鈾核發(fā)生裂變，釋放大量核能的同時(shí)產(chǎn)生出幾個(gè)新的

中子，這些中子又會(huì)轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋

放出大量核能。這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。知道鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

（3）裂變的應(yīng)用的概念.

①原子彈

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變，釋放出極大

的能量。根據(jù)這一原理，在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用

不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。

②核電站

核電站利用裂變產(chǎn)生的核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。1942年，人了解原子彈爆

類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可捽制的鈾核裂變.炸的原理,

a.核反應(yīng)堆：核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場所，它能夠控制鏈?zhǔn)椒?/p>

應(yīng)的速度，緩慢、平穩(wěn)地釋放核能的裝置。

b.核電站的工作原理及能量轉(zhuǎn)化

知道核電站的

核電站將反應(yīng)堆中放出的核能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽的內(nèi)能，通過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為工作原理及能

機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。核電站發(fā)電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況：核能T內(nèi)量轉(zhuǎn)化嘴況。

能一機(jī)械能一電能。

C.我國的一些核電站

我國自主設(shè)計(jì)、制造的核電站具有世界先進(jìn)水平。其中“華龍一號(hào)”核電

站是由中國核工業(yè)集團(tuán)公司和中國廣核集團(tuán)在30余年核電科研、設(shè)計(jì)、制造、

建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋以及中國和全球最新安全

要求，研發(fā)的先進(jìn)百萬千瓦級(jí)壓水堆核電技術(shù)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代

壓水堆核電創(chuàng)新成果，是中國核電機(jī)組發(fā)展的主力堆型，是中國核電走向世界

的“國家名片〃，是中國核電創(chuàng)新發(fā)展的重大標(biāo)志性成果。

4.聚變

（1）聚變：如果將某些質(zhì)量很小的原子核，例如笊核（由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)

中子構(gòu)成）與負(fù)核（由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子

核——氮核，也會(huì)釋放出巨大的核能，這就是聚變，也稱為熱核反應(yīng)。

MAM

一生

觀看ppi,了解

散_中子聚變。

（2）氫彈

笊核和鎘:核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的

能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。

（3）太陽內(nèi)部的聚變

在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放出巨大的核能。太陽核

心每時(shí)每刻都在發(fā)生氫彈爆炸，比原子彈爆炸的威力更大。太陽核心釋放的能

量向外擴(kuò)散，可以傳送到太陽表面。太陽表面溫度約為6（xxrc,就像一個(gè)高溫

氣體組成的海洋。大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去。/解聚變的應(yīng)

（4）海水中的核能用——?dú)鋸棥?/p>

如何實(shí)現(xiàn)可控聚變，如何利用可控聚變釋放的核能，科學(xué)家正在積極地探

索著。海水中蘊(yùn)藏著豐富的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的笊核。知道太陽內(nèi)部

1升海水所含笊產(chǎn)生的聚變能等同于300升汽油所釋放的能量。海水中笊的的聚變.

儲(chǔ)量可使人類使用幾十億年。

5.核電站和核廢料處理

核反應(yīng)堆是通過可控裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備。反應(yīng)堆內(nèi)的鈾核發(fā)生裂變

時(shí)，會(huì)釋放能量，也會(huì)產(chǎn)生放射線。如果放射線泄漏到反應(yīng)堆外面，會(huì)對(duì)人和

其他生物造成傷害，所以核反應(yīng)堆都封閉在一個(gè)厚厚的鋼筋混凝土殼中。知道海水中蘊(yùn)

（1）核泄漏的危害。核電站一旦發(fā)生核泄漏事故，就可能產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，藏著豐富的、

所以核電站的安全性應(yīng)得到高度重視。為此，科學(xué)家們制訂了嚴(yán)格的安全措施可以實(shí)現(xiàn)聚變

和安全標(biāo)準(zhǔn)。的笊核。

（2）核電站嚴(yán)格的安全措施和安全標(biāo)準(zhǔn)。

（3）核廢料的處理。核電站使用過的核燃料成為核廢料。由于核廢料仍具

有放射性，對(duì)環(huán)境會(huì)造成相當(dāng)大的危害，因此要將核廢料深埋到人跡稀少的沙

漠地帶。

【例題1］物質(zhì)是由分子或原子組成的，的發(fā)現(xiàn)，說明原子是可以

再分的：原子是由原子核和咳外組成的，原子核由質(zhì)子和組成。如

圖所示，是不同科學(xué)家提出的原子模型，其中（選填"A”或"B”）

是盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型。

【答案】電子；電子；中子；Bo

【解析】物質(zhì)是由分子或原子組成的，電子的發(fā)現(xiàn)，說明原子是可以再分

的。原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子組成的，原子核由帶正電的

做例題I,了解

質(zhì)子和不帶電的中子組成。盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型為B。

原子的結(jié)構(gòu)。

【例題2】如圖是我國的大亞灣核電站，是利用核能來大規(guī)模生產(chǎn)電能的發(fā)

電站。關(guān)于核能和核電站，下列相關(guān)說法中正確的是（）

A.核能是可再生能源

B.核能不會(huì)對(duì)人類造成危害

C.核電站是利用裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)電的

D.核電站發(fā)電時(shí)，把核能直接轉(zhuǎn)化為電能

【答案】C。

【解析】A.核能消耗后不可能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源，其屬

做例題2,了解

于不可再生能源，故A錯(cuò)誤；

核能與核電站。

B.核裂變的材料有很強(qiáng)的放射性，使用不當(dāng)會(huì)對(duì)人類造成危害，故B錯(cuò)誤;

C.核電站是利用裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)電的，故C正確；

D.核電站發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化為核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,

機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤。

1.儲(chǔ)存在化石燃料中的太陽能

遠(yuǎn)古時(shí)期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體的觀看ppt，進(jìn)行

化學(xué)能。在它們死后，軀體埋在地下和海底，經(jīng)過幾百萬年的沉積、化學(xué)變化、討論，列舉太

地層的運(yùn)動(dòng)，在高壓下漸漸變成了石油和煤。在石油形成過程中還放出天然氣.陽能在生活及

2.直接利用太陽能生產(chǎn)中的應(yīng)

（1）集熱器用。

集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)，把太陽能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。平

板式集熱器的箱面是玻璃，內(nèi)部有涂黑的吸熱板，可以吸收太陽輻射并轉(zhuǎn)化為

內(nèi)能，從而將集熱器管道內(nèi)的水流加熱。了解集熱器及

（2）太陽能電池原理。

太陽能電池，是一種在光的照射下產(chǎn)生電動(dòng)勢的半導(dǎo)體元件，直接把太陽

光轉(zhuǎn)變成電。光電池的種類很多，常用的有硒光電池、硅光電池和硫化錠、硫

化銀光電池等。知道太陽能電

太陽能電池在生活、生產(chǎn)、航空航天、交通、通信等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)池原理及一些

用。應(yīng)用。

3.一些新能源

（1）海洋能

海洋能也是人們可以利用的新能源，都可以用來發(fā)電，我國建設(shè)了數(shù)座潮

汐電站，潮汐能不是來源于太陽能。潮汐能是因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，

導(dǎo)致海平面周期性升降，因海水漲落及潮水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量。知道一些新能

（2）風(fēng)能源。

風(fēng)能也是人們可以利用的新能源，都可以用來發(fā)電。我國建成了許多“風(fēng)車

田"，場面蔚為壯觀。

［例題3］太陽能是人類優(yōu)先開發(fā)和利用的新能源之一，關(guān)于太陽能的利

用，下列說法中正確的是（A）

做例題3,了解

太陽能的應(yīng)

用。

A.圖甲，綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為植物的化學(xué)能

B.圖乙，太陽能路燈將太陽能直接轉(zhuǎn)化為路燈的光能

C.圖丙，首架環(huán)球航行的太陽能飛機(jī)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為飛機(jī)上電池的化

學(xué)能

D.圖丁，太陽能熱水器通過做功將太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能

【答案】Ao

【解析】A.綠色植物的光合作用可將吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A

正確；

B.太陽能路燈在白天時(shí)不需要照明，則白天將太陽能儲(chǔ)存起來，晚上再轉(zhuǎn)

化電能，讓路燈發(fā)光，并不是太陽能直接轉(zhuǎn)化為光能，故B錯(cuò)誤；

C.太陽能飛機(jī)上的太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的

動(dòng)能，故c錯(cuò)誤：

D.太陽能熱水器直接吸收太陽能并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不需要通過做功來將太

陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤。

故選A.

1.圖是“風(fēng)能一太陽能”路燈示意圖，下列說法正確的是（）

A.風(fēng)力發(fā)電機(jī)利用了電生磁原理

B.太陽能來自太陽內(nèi)部的核聚變

C.給蓄電池充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D.控制器中的集成電路是用超導(dǎo)材料制成的

【答案】B

【詳解】A.風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯(cuò)誤;

B.太陽能來自太陽內(nèi)部的核聚變，太陽內(nèi)部的氫原子核在高溫高壓下發(fā)生聚變反應(yīng),

釋放出巨大的能量，故B正確；

C.給蓄電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而不是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯(cuò)誤;

D.控制器中的集成電路是用半導(dǎo)體材料制成的，而不是超導(dǎo)材料，故D錯(cuò)誤。

故選Bo

2.陽江核電站是我國廣東省的第四座核電站。下列關(guān)于核能和核能發(fā)電的說法中,

正確的是（）

A.核能是一次能源,利用核裂變發(fā)電

B.核能是一次能源，利用核聚變發(fā)電

C.核能是二次能源，利用核裂變發(fā)電

D.核能是二次能源，利用核聚變發(fā)電

【答案】A

【詳解】一次能源是指直接取自自然界沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的各種能量和資源，核能是

直接通過核反應(yīng)所得，不是其他能量轉(zhuǎn)換的，為一次能源。獲得核能的途徑有核聚變和核

裂變，目前核電站發(fā)電機(jī)利用的是核裂變發(fā)電，人類尚未實(shí)現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)化應(yīng)用。

故A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。

3.2025年5月14R,我國自主三代核電“華龍一號(hào)”全球首堆——中核集團(tuán)福清核

電5號(hào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)迷續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行1000天，持續(xù)向社會(huì)穩(wěn)定輸送清潔電能超370億度，

如圖所示是“華龍一號(hào)”全球首堆外景。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是（）

A.核能屬于不可再生能源

B.核電站利用核反應(yīng)堆通過可控核裂變釋放核能

C.核反應(yīng)堆將核能直接轉(zhuǎn)化為電能

D.核廢料具有放射性，一般深埋在人煙稀少的地方

【答案】C

【詳解】A.核能是一種相對(duì)較為清潔的能源，但由于核燃料在地球上的總量是一定的,

課所以核能屬于不可再生能源，故A正確，不符合題意；

堂B.核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆是通過可控核裂變反

練應(yīng)釋放核能的設(shè)備，故B正確，不符合題意；

習(xí)C.核能發(fā)電的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過程是：核能一水和蒸汽的內(nèi)能T發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械

能一電能，故C錯(cuò)誤，符合題意；

D.核污染主要是指核燃料或核廢料具有放射性，因此一般埋在人煙稀少的地方，故

D正確，不符合題意。

故選Co

4.圖是“風(fēng)光互補(bǔ)”景觀照明燈，它“頭頂”小風(fēng)扇，“肩扛”太陽能電池板，“腰”

挎照明燈，“腳踩”蓄電池。下列解釋合理的是()

A.小風(fēng)扇是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

B,太陽能電池板，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

C.照明燈在工作時(shí)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能

D.蓄電池在夜晚放電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

【答案】Bo

【詳解】A.風(fēng)扇式發(fā)電機(jī)可以通過風(fēng)吹動(dòng)扇片轉(zhuǎn)動(dòng)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故A不符

合題意；B.太陽能電池板，消耗了太陽能，產(chǎn)生了電能，是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故B

符合題意；

C.照明燈消耗電能而發(fā)光，將電能轉(zhuǎn)化為光能，故C不符合題意；

D.蓄電池在夜晚放電時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D不符合題意。

故選B。

5.2025年1月20日，中國有“人造太陽”之稱的全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置

(EAST)創(chuàng)造新世界紀(jì)錄，首次完成1億攝氏度1000秒“高質(zhì)量燃燒”，標(biāo)志我國聚變

能源研究實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)科學(xué)向工程實(shí)踐的重大跨越，對(duì)人類加快實(shí)現(xiàn)聚變發(fā)電具有重要意

義。關(guān)于核能和核能利用下列說法正確的是()

A.核能既是一次能源，又是可再生能源

B.我國的核能利用來源主要是核聚變

C.核能利用的主要裝置是核反應(yīng)堆；核反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的

D.核能利用是將核能直接轉(zhuǎn)化成電能

【答案】Co

【詳解】A.核燃料是礦產(chǎn)資源，短期內(nèi)不能得到補(bǔ)充，所以核能是一次能源，但不

是可再生能源，故A錯(cuò)誤；

R.我國目前核能利用主要是可控核裂變,不是核聚變，故R錯(cuò)誤：

C.目前核能利用的主要裝置是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可控的，故C

正確；

D.核能利用不是將核能直接轉(zhuǎn)化為電能，而是經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)化過程，故D錯(cuò)誤。