2025 高中科技实践之潮汐能原理课件.pptxVIP

一、从自然现象到能源资源：认识潮汐能的本质演讲人

从自然现象到能源资源：认识潮汐能的本质01高中科技实践设计：从理论到动手的转化02从原理到应用：潮汐能发电的关键技术03总结：潮汐能的科学价值与实践意义04目录

2025高中科技实践之潮汐能原理课件

各位同学、老师：

大家好！作为一名从事新能源教育与实践指导十余年的科技教师，我始终记得第一次带学生参观浙江江厦潮汐试验电站时的场景——站在观景平台上，看着潮位计的指针随着海水涨落来回摆动，涡轮机在潮差推动下平稳旋转，孩子们眼中闪烁的好奇与兴奋，让我深切体会到：解释清楚潮汐能的原理，不仅是传递科学知识，更是在年轻的心灵里种下探索能源未来的种子。今天，我们就从“潮汐”这一最熟悉的自然现象入手，系统梳理潮汐能的科学原理，并结合高中阶段的科技实践需求，探讨如何将理论转化为可操作的实践项目。

01从自然现象到能源资源：认识潮汐能的本质

1潮汐现象的科学起源——引潮力的作用机制要理解潮汐能，首先要明确“潮汐”是什么。相信很多同学都有过赶海的经历：清晨还裸露着的滩涂，午后就被海水淹没；傍晚退潮时，又能看到搁浅的小螃蟹。这种海水周期性涨落的现象，本质上是天体引力与地球自转惯性离心力共同作用的结果，其中起主导作用的是月球和太阳的引力，我们称之为“引潮力”。

具体来说，月球对地球的引力在地球表面分布不均：正对月球的一侧，引力最大，海水被“拉”向月球，形成高潮；背对月球的一侧，地球自转产生的惯性离心力大于月球引力，海水同样被“抛”向远离月球的方向，形成另一处高潮。而在这两个高潮之间的区域，海水被“抽走”，形成低潮。太阳的引力虽然只有月球的约46%，但当太阳、月球和地球三者共线（朔月或望月）时，引潮力叠加，会形成大潮（潮差可达8-10米）；当三者成直角（上弦月或下弦月）时，引潮力相互抵消，形成小潮（潮差仅1-2米）。

1潮汐现象的科学起源——引潮力的作用机制我曾带学生用模拟装置验证这一原理：用透明水箱代表海洋，中间放置一个“地球”模型（内置磁铁），用另一块磁铁模拟月球，缓慢移动“月球”时，水箱两侧的水位会明显起伏——这个简单的实验，能直观呈现引潮力的作用效果。

2潮汐能的能量形式——势能与动能的双重转化潮汐现象的周期性涨落，本质上是海水的机械能在时间和空间上的重新分配。潮汐能的利用，正是通过捕捉这种机械能并转化为电能。具体来说，潮汐能包含两种能量形式：

势能：涨潮时，海水从低潮位升至高潮位，储存了重力势能；退潮时，海水从高潮位回落，释放势能。

动能：涨落潮过程中，海水流动形成潮流，具有动能（流速通常为1-3米/秒，部分海峡可达5米/秒以上）。

以我国最大的潮汐电站——江厦电站为例，其设计潮差为5.1米，最大潮差8.39米。当涨潮时，海水通过水闸进入水库，水位升至最高；退潮时，水库水位高于外海，海水经水轮机流出，推动涡轮旋转发电。这一过程中，势能是主导能量形式（约占潮汐能的80%），动能则通过潮流能装置（如水下涡轮机）单独利用。

3潮汐能的独特优势——可再生性与规律性相较于风能、太阳能等其他可再生能源，潮汐能的最大特点是高度可预测性。由于月球和太阳的运动规律遵循天体力学，潮汐的涨落时间、潮差大小可以精确计算（误差以分钟计），这为电站的运行调度提供了天然优势。例如，法国朗斯潮汐电站（全球首座商业化运行的潮汐电站）自1966年投运以来，发电计划与潮汐周期的匹配度始终保持在98%以上。

同时，潮汐能的能量密度高（单位面积可开发能量是风能的2-3倍）、不依赖天气（不受昼夜、晴雨影响），使其成为稳定的基荷能源补充。据国际可再生能源署（IRENA）数据，全球可开发的潮汐能资源约为3000GW，其中我国沿海可开发量约为2179万kW，主要分布在浙江、福建、广东等潮差大的地区。

02从原理到应用：潮汐能发电的关键技术

1潮汐电站的核心结构——水库、水闸与水轮机组要将潮汐能转化为电能，需要构建一套完整的能量捕获与转换系统。典型的潮汐电站由以下三部分组成：

1潮汐电站的核心结构——水库、水闸与水轮机组1.1水库（蓄能库区）通过修建堤坝将海湾或河口与外海隔开，形成人工水库。水库的容量直接决定了可利用的势能大小——潮差越大、库区面积越大，蓄能越多。例如，加拿大芬迪湾（全球潮差最大，达16.3米）的拟建潮汐电站，库区面积超过100平方公里，单库容量可达数亿立方米。

1潮汐电站的核心结构——水库、水闸与水轮机组1.2水闸与控制枢纽水闸是调节库区与外海连通的“开关”，其设计需兼顾防洪、挡潮和发电需求。涨潮时，水闸开启，海水进入库区；当库区水位与外海齐平（平潮）时，关闭水闸，等待退潮。退潮时，外海水位下降，库区与外海形成潮差（水头），此时开启水轮机通道，海水驱动涡轮发电。

1潮汐电站的核心结构——水库、水闸与水轮机组