22.2 新能源的发展 教学设计 2025-2026学年物理九年级全一册 人教版.docxVIP

第2节新能源的发展

1.物理观念：了解核能的特点及其来源与利用，知道太阳能的由来，了解利用太阳能的方式及其新进展，能利用能源的知识解释生活中的有关现象。

2.科学思维：了解核能利用及核废料处理的实例，能表达自己的观点，具有初步的科学论证能力。

3.科学探究：结合实例认识地球上的大部分能源来源于太阳能，能提出问题，能用能量转化和转移的观点形成猜想与假设。

4.科学态度与责任：通过了解我国在核能利用方面的新成就，增强民族自豪感和使命感，体会新能源开发对人类生存和社会发展的推动作用。

1.教学重点：核能、太阳能的特点及利用方式。

2.教学难点：核能产生的两种方式和太阳能在不同利用方式中的能量转化原理。

面对能源利用的挑战，人类要有危机意识，节能减排的同时还需聚焦新能源的开发。通过上节课的学习，我们已经知道核能和太阳能是两种重要的新能源。

[提问]核能和太阳能是如何产生和利用的呢？

任务一核能

教师活动

学生活动

[讲解过渡]“华龙一号”全球首堆——福清核电5号机组位于福建福清核电基地（如图），从2022年8月18日开始运行至今，单台机组年发电量近100亿千瓦时，可满足中等发达国家百万人口的年度生产和生活用电需求，相当于每年等效减排二氧化碳约816万吨，植树造林7000多万棵，为世界提供源源不断的绿色动力。

[提问]什么是核能？核能是如何产生的呢？核电站是如何利用核能来工作的？在解决这一系列问题之前，我们先来回顾一下原子的结构是怎样的？

[讲解]质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量。这种能量就是核能。

[引导自学]阅读教材P195“裂变”，思考下列问题：

（1）什么是裂变的链式反应？

（2）裂变的链式反应如果没有加以控制，那会怎么样呢？

（3）可控的链式反应的应用是什么？

[展示]介绍我国第一颗原子弹爆炸。

[提问]核电站是通过受控的核裂变来进行工作的，那么核电站是如何利用核能的？

[讲解]随着我国具有完全自主知识产权的第三代百万千瓦级核电技术机组——华龙一号的建成，我国的核能发电技术已居于世界先进地位。我国已经成功建成并投入运行的核电站还有深圳大亚湾核电站、浙江秦山核电站等。

[引导自学]阅读教材P196“聚变”，思考下列问题：

（1）什么是聚变？

（2）聚变的应用有哪些？

[展示]介绍我国第一颗氢弹爆炸。

[提问]氢弹的主要材料是什么？氢弹与原子弹相比，哪个威力更大？

[讲解]在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。因此可以说，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约为6000℃，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年。

在地球上，氘可从海水中大量提取，氚可通过锂与中子反应生成，地球上的海水和锂资源很多。因此，核聚变的原料相当丰富。核聚变反应产物主要是氦气，几乎不产生温室气体，也没有核裂变那样长期放射性核废料问题，对环境更加友好。

[提问]如何实现可控核聚变，如何利用可控核聚变释放的核能？

[讲解]相信在不久的将来是可以实现的。我国正在采用不同方式进行可控核聚变的研究，中国科学院建造的环流器EAST实现了1000s以上的长时间运行，中国工程物理研究院等单位建造了“神光Ⅲ”激光约束核聚变研究装置。与化石燃料一样，核燃料在自然界中也是有限的，核能属于不可再生能源。

[引导自学]科学是双刃剑，利用好给人类造福，否则，会给人类造成巨大的灾难。请同学们阅读教材P198《核电站与核废料处理》，谈谈自己的看法。

[回答]原子由原子核和核外电子构成。原子核由质子、中子组成。原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，原子核集中了原子的大部分质量。原子核带正电，核外电子带负电，绕核高速旋转。质子和中子的质量比电子大得多，处于原子中心，构成非常小的原子核。

[自主学习，并回答]

（1）用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变的链式反应。

（2）如果没有加以控制，核能会瞬间释放，造成巨大危害。如原子弹。

（3）核电站。

[思考并回答]核电站的核心设备是核反应堆，它是通过可控裂变反应释放核能的设备。核电站工作的原理是核反应堆加热水产生蒸汽，蒸汽压力推动汽轮机旋转，最后汽轮机带动发电机发电。

在能量转化过程中，核反应堆的作用是将原子核裂变产生的化学能转化为蒸汽的内能，汽轮机的作用是将蒸汽的内能转化为汽轮机轮片的动能，发电机