第十八章

能源與可持續(xù)發(fā)展18.2核能

太陽(yáng)能（蘇科2024版）九年級(jí)下01教學(xué)目標(biāo)02新知導(dǎo)入03新知講解05典例分析06課堂練習(xí)04課堂小結(jié)（蘇科2024版）九年級(jí)上01教學(xué)目標(biāo)1.知道通過(guò)核裂變可獲得核能，知道核反應(yīng)堆及核能發(fā)電概況.2.了解核能的優(yōu)點(diǎn)和核能帶來(lái)的問(wèn)題.3.初步了解太陽(yáng)能是巨大的天然能源，了解太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)，初步了解太陽(yáng)能是一種重要的清潔能源.4.了解太陽(yáng)能及其轉(zhuǎn)化情況.5.初步了解太陽(yáng)能利用的現(xiàn)狀和廣泛利用太陽(yáng)能存在的困難.

02新知導(dǎo)入二戰(zhàn)后期，美國(guó)在廣島和長(zhǎng)崎甩下兩枚原子彈，讓數(shù)十萬(wàn)日本民眾死亡，幾百萬(wàn)人無(wú)家可歸。原子彈摧枯拉朽的破壞力，將眾多建筑物夷為平地，城市變成一片廢墟；在這場(chǎng)災(zāi)難中，只有少部分人幸存下來(lái)，大部分要么被沖擊波殺害，要么被核輻射殺害，對(duì)身體的影響超乎想象。原子彈為什么會(huì)突然放出那么大的能量？想一想讀一讀03新知講解1、原子結(jié)構(gòu)一、核能原子核（正）核外電子（負(fù)）

質(zhì)子（正）中子（不帶電）原子核質(zhì)子中子電子03新知講解2、核能

質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都極其困難。一旦質(zhì)量較大的原子核發(fā)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，這就是核能。獲得核能有兩種途徑：裂變和聚變。03新知講解（1）核裂變

用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時(shí)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(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)。用火柴模擬鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)示意圖03新知講解（1）核裂變目前世界上的核電站都是利用核裂變發(fā)電秦山核電站大亞灣核電站田灣核電站核電站中的反應(yīng)堆嶺奧核電站核電站是可控核裂變反應(yīng)03新知講解（1）核裂變?cè)訌椀脑硎呛肆炎冊(cè)訌椊Y(jié)構(gòu)示意圖原子彈是不可控核裂變反應(yīng)03新知講解（2）核聚變

將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來(lái)，也會(huì)釋放出巨大的核能。氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，能釋放大量核能。這一過(guò)程就是聚變。我國(guó)第一顆氫彈爆炸時(shí)的情景03新知講解太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著大規(guī)模的聚變反應(yīng)（2）核聚變可控核聚變：東方超環(huán)03新知講解（3）

核能的優(yōu)點(diǎn)核能是一種低碳能源，利用核能進(jìn)行發(fā)電，具有的優(yōu)點(diǎn)如下：清潔高效、能量密度高、單機(jī)容量大、占地規(guī)模小、不受季節(jié)和氣候影響、發(fā)電穩(wěn)定可靠且成本相對(duì)較低等。核能內(nèi)能機(jī)械能電能03新知講解裂變聚變定義條件釋放核能能否控制應(yīng)用較大原子核分裂為較小原子核的過(guò)程用一定速度的中子轟擊較大原子核質(zhì)量很小的原子核結(jié)合成較大原子核的過(guò)程超高溫巨大更加巨大可以控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度目前不能人為控制核電站、原子彈太陽(yáng)、氫彈（4）

裂變與聚變的比較03新知講解二、太陽(yáng)能1、太陽(yáng)的參數(shù)1.392×106km1.9891×1030kg1.412×1027m31.409x103kg/m350億年1.5×108km

6000oc表15000000oc核03新知講解2、太陽(yáng)的能量來(lái)源：

在太陽(yáng)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(yáng)核心每時(shí)每刻都在發(fā)生氫彈爆炸，太陽(yáng)就像一個(gè)巨大的“核能火爐”。太陽(yáng)表面溫度約6000℃，太陽(yáng)至今已經(jīng)穩(wěn)定地“燃燒”了近50億年，而且還能繼續(xù)“燃燒”50億年。03新知講解3.太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)（1）太陽(yáng)能十分巨大；（2）太陽(yáng)能供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)久；（3）太陽(yáng)能分布廣闊，獲取方便；（4）太陽(yáng)能安全、清潔、無(wú)污染。03新知講解4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化觀察圖，通過(guò)查閱相關(guān)資料了解圖中所示的風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能、核能等情況及其大致的形成過(guò)程。地球上的能源03新知講解（1）風(fēng)能

4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化風(fēng)力發(fā)電：太陽(yáng)能→風(fēng)能→電能。03新知講解（2）潮汐能

4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化潮汐能是可再生能源，潮汐能不是來(lái)源于太陽(yáng)。潮汐渦輪機(jī)03新知講解（3）地?zé)崮?/p>

4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化地?zé)崮懿皇莵?lái)源于太陽(yáng)。西藏羊八井的地?zé)崮艿責(zé)崮艿拈_(kāi)采03新知講解（4）生物質(zhì)能

4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能來(lái)源于太陽(yáng)。03新知講解（5）核能

4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化核能不是來(lái)源于太陽(yáng)。03新知講解（6）總結(jié)：能量的來(lái)源

4.太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化來(lái)自太陽(yáng)的能量有：太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、化石燃料（煤、石油、天然氣）.不是來(lái)自太陽(yáng)的能量有：潮汐能、核能、地?zé)崮艿?。地球上的能?3新知講解5.太陽(yáng)能的利用（1）“光—熱”轉(zhuǎn)換

“光—熱”轉(zhuǎn)換的基本原理是使太陽(yáng)能聚集，用它來(lái)加熱某種物體，獲得內(nèi)能。目前，使太陽(yáng)能聚集的裝置有兩種，一種是“平板型聚熱器”，另一種是“拋物面型反射聚光器”。轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能內(nèi)能03新知講解5.太陽(yáng)能的利用（2）“光—電”轉(zhuǎn)換

“光-電”轉(zhuǎn)換是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。目前，太陽(yáng)能用于發(fā)電的途徑有兩種：一是熱發(fā)電，就是先用聚熱器把太陽(yáng)能變成內(nèi)能，再通過(guò)汽輪機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；二是光發(fā)電，就是利用太陽(yáng)能電池的光電效應(yīng)，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能電能03新知講解5.太陽(yáng)能的利用（3）“光—化”轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能化學(xué)能“光-化”轉(zhuǎn)換是將太陽(yáng)能先轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，再轉(zhuǎn)換為電能或其他形式的能量。綠色植物的光合作用就是“光-化”轉(zhuǎn)換過(guò)程，植物靠葉綠素把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)自身的生長(zhǎng)與繁衍。03新知講解（1）能量太分散：垂直投射到地面每平方米面積上的太陽(yáng)能功率只有數(shù)百瓦。要大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能，必須設(shè)置龐大的收集和轉(zhuǎn)換能量的系統(tǒng)，因而造價(jià)過(guò)高，影響推廣。（2）天氣影響：太陽(yáng)能發(fā)電會(huì)受天氣的影響，給人們穩(wěn)定地利用太陽(yáng)能帶來(lái)困難，而且儲(chǔ)能問(wèn)題尚未得到很好的解決。（3）轉(zhuǎn)換效率低：目前太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率還很低。如光電轉(zhuǎn)換(太陽(yáng)能電池)的效率還只有10%左右。因此，在直接利用太陽(yáng)能方面，還需繼續(xù)大力開(kāi)展研究工作。

6.太陽(yáng)能利用的難度04課堂小結(jié)地球上的能源分類(lèi)①與太陽(yáng)有關(guān)的能源：狹義的太陽(yáng)能、廣義的太陽(yáng)能.③與核反應(yīng)有關(guān)的能源：核能：核裂變、核聚變.②與地?zé)嵊嘘P(guān)的能源：地?zé)崮?缺點(diǎn)：太陽(yáng)能強(qiáng)度弱、不穩(wěn)定、不連續(xù).直接利用太陽(yáng)能的三種方式③“光-化”轉(zhuǎn)換.②“光-電”轉(zhuǎn)換.

優(yōu)點(diǎn)：①太陽(yáng)能的能量巨大.②太陽(yáng)能供應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)久.

③太陽(yáng)能分布廣闊.④太陽(yáng)能獲取方便.

⑤太陽(yáng)能安全、清潔.⑥對(duì)于地球不增加熱載荷.太陽(yáng)能的優(yōu)、缺點(diǎn)太陽(yáng)能④與地-月-日間相互作用有關(guān)的能源：潮汐能.①“光-熱”轉(zhuǎn)換.

05典例分析例1．下列不屬于古代信息傳播工具的是（）A．在古代每隔一定的距離會(huì)設(shè)置一個(gè)驛站 B．烽火狼煙C．飛鴿傳書(shū) D．以前有急事時(shí)，經(jīng)常會(huì)用的電報(bào)D【答案】D【詳解】在交通和通信很不發(fā)達(dá)的時(shí)代，人們常使用烽火、驛馬和信鴿傳遞信息，在古代還沒(méi)有電的發(fā)現(xiàn)和利用，后來(lái)到近代人們開(kāi)始利用電報(bào)，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。05典例分析例2．核能是一種比較理想的“未來(lái)能源”，其能量密度極高，儲(chǔ)量豐富。核能屬于_____________（選填“可再生”或“不可再生”）能源；如圖所示的核反應(yīng)，這種反應(yīng)叫做核_______（選填“裂”或“聚”）變。不可再生裂【答案】

不可再生

裂【詳解】[1]核能源被消耗后，不能從自然界源源不斷地得到補(bǔ)充，屬于不可再生能源。[2]核裂變是指由重的原子，分裂成較輕的原子的一種核反應(yīng)形式，故如圖所示的核反應(yīng)叫做核裂變。05典例分析例3．太陽(yáng)能電池板是把光能轉(zhuǎn)化成_____能的裝置；植物的光合作用是把光能轉(zhuǎn)化成________能；太陽(yáng)能熱水器是把光能轉(zhuǎn)化成______能的裝置。電化學(xué)內(nèi)【答案】

電

化學(xué)

內(nèi)【詳解】[1][2][3]太陽(yáng)能可以發(fā)電，說(shuō)明太陽(yáng)能電池板是把光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置；植物在陽(yáng)光的照射下合成有機(jī)物，說(shuō)明植物通過(guò)光合作用把光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；太陽(yáng)能熱水器是把光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水的內(nèi)能增加，溫度升高。05典例分析例4．太陽(yáng)能LED照明路燈環(huán)保節(jié)能，LED是一種發(fā)光二極管，它主要制作材料是_______（選填“絕緣體”“半導(dǎo)體”或“超導(dǎo)體”）；太陽(yáng)能是_______（選填“可再生”或“不可再生”）能源，它來(lái)源于太陽(yáng)內(nèi)部原子核發(fā)生聚變釋放的巨大能量?！敬鸢浮?/p>

半導(dǎo)體

可再生【解析】【小題1】[1]LED是一種發(fā)光二極管，它的主要制作材料是半導(dǎo)體；[2]太陽(yáng)能可以從自然界源源不斷得到補(bǔ)充，屬于可再生能源。半導(dǎo)體可再生05典例分析例5．原子彈和氫彈爆炸時(shí)釋放核能的方式依次是（

）A．核裂變

核聚變 B．核聚變

核裂變C．核裂變

核裂變 D．核聚變

核聚變【答案】A【詳解】原子彈是核裂變且不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量的武器；氫彈爆炸是利用核聚變反應(yīng)釋放出大量的核能。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。A05典例分析例6．如圖所示，中國(guó)空間站在太空飛行，太陽(yáng)能帆板提供保證空間站正常工作需要的能量，下列說(shuō)法正確的是（

）A．太陽(yáng)能帆板相當(dāng)于用電器B．太陽(yáng)能帆板將電能轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能C．太陽(yáng)能帆板相當(dāng)于電源D．太陽(yáng)能帆板工作的整個(gè)過(guò)程中不遵循能量守恒定律C05典例分析【答案】C【詳解】AC．用電器是消耗電能的裝置，太陽(yáng)能帆板是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，相當(dāng)于電源，不是用電器，故A錯(cuò)誤，C正確；B．太陽(yáng)能帆板是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并非將電能轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能，故B錯(cuò)誤；D．能量守恒定律普遍適用，太陽(yáng)能帆板工作過(guò)程也遵循該定律，故D錯(cuò)誤。故選C。05典例分析例7．2025年5月14日，我國(guó)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)連續(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(shuō)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(guò)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C05典例分析【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，所以核能屬于不可再生能源，故A正確，不符合題意；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(guò)可控核裂變反應(yīng)釋放核能的設(shè)備，故B正確，不符合題意；C．核能發(fā)電的能量傳遞和轉(zhuǎn)化過(guò)程是：核能→水和蒸汽的內(nèi)能→發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能→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C。1、下列能源中不是來(lái)自太陽(yáng)的是（）A．地?zé)崮?B．水能 C．化石能源 D．風(fēng)能06課堂練習(xí)A06課堂練習(xí)2．社會(huì)發(fā)展離不開(kāi)能源，綠色能源是應(yīng)對(duì)全球氣候挑戰(zhàn)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要選擇，以下各種形式的能源中屬于綠色能源的是（）A．煤氣 B．太陽(yáng)能 C．石油 D．木炭B06課堂練習(xí)3、中國(guó)“人造太陽(yáng)”——大型核實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”（EAST）取得重大突破?！皷|方超環(huán)”是全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，下列核能利用方式與之相同的是（

）①原子彈

②氫彈

③江蘇田灣核電站

④太陽(yáng)A．①② B．①③ C．②③ D．②④D06課堂練習(xí)4．如圖是一種新型的風(fēng)光互補(bǔ)景觀照明燈，其太陽(yáng)能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，輸送至蓄電池儲(chǔ)存起來(lái)，供路燈照明使用，下列解釋正確的是（）A．蓄電池夜晚放電時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．照明燈工作時(shí)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為光能C．太陽(yáng)能電池板將電能轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能D．利用風(fēng)力發(fā)電時(shí)，“風(fēng)扇”將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能D06課堂練習(xí)5．如圖所示，是核電站發(fā)電過(guò)程的流程圖，其能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程是（

）A．機(jī)械能→核能→內(nèi)能→電能 B．內(nèi)能→核能→機(jī)械能→電能C．核能→機(jī)械能→內(nèi)能→電能 D．核能→內(nèi)能→機(jī)械能→電能D06課堂練習(xí)6．目前，科學(xué)家正在研究太空電站，即地球同步軌道上的太陽(yáng)能電站，其示意圖如圖所示。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．太陽(yáng)能是太陽(yáng)內(nèi)部氫原子核裂變釋放出的能量B．太陽(yáng)能是一種清潔、無(wú)污染的可再生能源C．太空電站工作過(guò)程中依然遵循能量守恒定律D．利用微波實(shí)現(xiàn)“無(wú)纜傳輸”，微波是一種電磁波A06課堂練習(xí)7、如圖所示，爆閃警示燈放置在存有