第2節(jié) 新能源的發(fā)展（導學案）-人教版九年級物理全一冊

第2節(jié)新能源的發(fā)展（導學案）

【學習目標】

1.了解核能的特點及其來源與利用，知道太陽能的由來，了解利用太陽能的方式及其新進展，能利用

能源的知識解釋生活中的有關現(xiàn)象。

2.了解核能利用及核廢料處理的實例，能表達自己的觀點，具有初步的科學論證能力。

3.結合實例認識地球上的大部分能源源于太陽能，能提出問題，能用能量轉化和轉移的觀點形成猜想

與假設。

4.通過了解我國在核能利用方面的新成就，增強民族自豪感和使命感，體會新能源開發(fā)對人類生存和

社會發(fā)展的推動作用。

【學習重點】核能的特點與應用；太陽能的來源與利用。

【學習難點】裂變和聚變；太陽能的利用。

【自主預習】閱讀教材，完成以下問題：

1.原子核是由帶正電的質子卻不帶電的中子組成的。

2.核能：質量較大的原子核發(fā)生分裂或者質量較小的原子核相互結合,就可能釋放出驚人的能量,這

種能量被稱為核能。

3.裂變：質量較大的原子變成兩個質量中等大小的原子核的過程，釋放出核能。核電站利用核能發(fā)

電，它的核心設備是核反應堆;原子彈也是利用核裂變制造的核武器。

4.聚變：質量較小的原子核在超高溫卜結合成新的原子核的過程，釋放出更加巨大的能量。氫彈是利

用氫核聚變釋放的能量制造的核武器。

5.目前直接利用太陽能的方式有兩種，一種是光熱轉換,是用集熱器把水等物質加熱，把太陽能轉化

為內能；另一種是她轉換，用太陽能電池把太陽能直接轉化為生能。

【課堂探究】

探究一、核能

【由學生回憶原子的結構與帶電情況，教師進行總結】

1.原子核的組成

原子核通常由虹和生壬組成，質子帶正電荷，其電荷量跟電子的電荷量相等，中子不帶電；質子的

質量大約是電子的1836倍，中子和質子的質量幾乎相同。質子和中子構成非常小的原子核，就像幾顆豆

粒擠在一個非常大的廣場中央。

[—質子（帶正電）

原子核

（帶正電）

1-中子（不帶電）

2.核能

（1）核能：質子、中子依靠強大的核力緊密地結合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或

結合是極其困難的。但是，一旦質量較大的原子核發(fā)生分裂或者質量較小的原子核相互結合,就有可能釋

放出驚人的能量。這種能量就是核能。

(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，科學家先后用中子轟擊質量比較大的鈾235原子核，使其發(fā)生裂變，發(fā)

現(xiàn)一個核分裂成兩個質量中等大小的原子核，同時釋放出大量的能量。奇妙的是，鈾235核在分裂成兩個

別的原子核的時候，又放出2至3個中子。

(2)鏈式反應

當中子轟擊鈾核時，鈾核發(fā)生裂變，釋放大量核能的同時產生出幾個新的中子，這些中子又會轟擊其

他鈾核……于是就導致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能。這就是裂變中的鏈式反應。

(3)裂變的應用

①原子彈：鏈式反應如果不加以控制，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

核電站利用裂變產生的核能發(fā)電，它的核心設備是核反應推，1942年，人類利用核反應堆第一次實現(xiàn)

了可控制的鈾核裂變。

a.核反應堆：核反應堆是原子核發(fā)生鏈式反應的場所，它能夠控制鏈式反應的速度，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化

核燃料「

HHiMHunp4nl

核反應堆汽輪機發(fā)電機電網

核電站將反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能，通過汽輪機轉化為機械能，再通過發(fā)電機轉化

為電能。核電站發(fā)電時的能量轉億情況：核能一內能一機械能-電能。

C.我國的一些核電站

我國自主設計、制造的核電站具有世界先進水平。其中“華龍一號”核電站是由中國核工業(yè)集團公司

和中國廣核集團在30余年核電科研、設計、制造、建設和運行經驗的基礎上，根據(jù)福島核事故經驗反饋

以及中國和全球最新安全要求，研發(fā)的先進百萬千瓦級壓水堆核電技術，具有完全自主知識產權的二代壓

水堆核電創(chuàng)新成果，是中國核電機組發(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)展的重大標志性成果。

4.聚變

（1）聚變：如果將某些質量很小的原子核，例如笊核（由一個質子和一個中子構成）與氣核（由一

個質子和兩個中子構成），在超高溫下結合成新的原子核——氮核，也會釋放出巨大的核能，這就是聚

變，也稱為熱核反應。

笊m氮

瓶中子

（2）氫彈：笊核和僦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）太陽內部的聚變：在太陽內部，氫原子核在超高溫下發(fā)生塞變，釋放出巨大的核能。太陽核心

每時每刻都在發(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散，可以傳送到太陽

表面。太陽表面溫度約為6000C,就像一個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0

（4）海水中的核能：如何實現(xiàn)可控聚變，如何利用可控聚變釋放的核能，科學家正在積極地探索

著。海水中蘊藏著豐富的、可以實現(xiàn)聚變的笊核。1升海水所含笊產生的聚變能等同于300升汽油所釋放

的能量。海水中笊的儲量可使人類使用幾十億年。

，核電站和核廢料處理

核反應堆是通過可控裂變反應釋放核能的設備。反應堆內的鈾核發(fā)生裂變時，會釋放能量，也會產生

放射線。如果放射線泄漏到反應堆外面，會對人和其他生物造成傷害，所以核反應堆都封閉在一個厚厚的

鋼筋混凝土殼中。

（1）核泄漏的危害。核電站一旦發(fā)生核泄漏事故，就可能產生嚴重的危害，所以核電站的安全性應得

到高度重視。為此，科學家們制訂了嚴格的安全措施和安全標準。

（2）核電站嚴格的安全措施和安全標準。

（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，對環(huán)境會造成相

當大的危害，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

核外組成的，原子核由質子和組成。如圖所示，是不同科學家提出的原子模型，其中

（選填"A”或"B”）是盧瑟福提出的原子核式結構模型。

AB

【答案】電子；電子；中子；Bo

【解析】物質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

核和帶負電的核外電子組成的，原子核由帶正電的質子和不帶電的中子組成。盧瑟福提出的原子核式結構

模型為

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

站，下列相關說法中正確的是（C）

A.核能是可再生能源

B.核能不會對人類造成危害

C.核電站是利用裂變的鏈式反應發(fā)電的

D.核電站發(fā)電時，把核能直接轉化為電能

【解析】A.核能消耗后不可能在短期內從自然界得到補充的能源，其屬于不可再生能源，故A錯

誤；

B.核裂變的材料有很強的放射性，使用不當會對人類造成危害，故B錯誤；

C.核電站是利用裂變的鏈式反應發(fā)電的，故C正確；

D.核電站發(fā)電過程中的能量轉化為核能轉化為內能，內能轉化為機械能，機械能轉化為電能，故D

錯誤。

探究二、太陽能

1.儲存在化石燃料中的太陽能

遠古時期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能轉化為生物體的化學能。在它僅死后，軀體

埋在地下和海底，經過幾百萬年的沉積、化學變化、地層的運動，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。

2.直接利用太陽能

（1）集熱器

集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質，把太陽能直接轉化為內能。平板式集熱器的箱面是玻璃，

內部有涂黑的吸熱板，可以吸收太陽輻射并轉化為內能，從而將集熱器管道內的水流加熱。

（2）太陽能電池

太陽能電池，是一種在光的照射下產生電動勢的半導體元件，直接把太陽能轉變成電能。光電池的種

類很多，常用的有硒光電池、硅光電池和硫化鋁、硫化銀光電池等。

太陽能電池在生活、生產、航空航天、交通、通信等領域中有著重要的應用。

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，導致海平面周期性升降，因海水漲落

及潮水流動所產生的能量。

（2）風能：風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，關于太陽能的利用，下列說法中正確的是

（A）

丙丁

A.圖甲,綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為植物的化學能

B.圖乙，太陽能路燈將太陽能直接轉化為路燈的光能

C.圖丙，首架環(huán)球航行的太陽能飛機將太陽能直接轉化為飛機上電池的化學能

D.圖丁，太陽能熱水器通過做功將太陽能轉化為水的內能

【解析】A.綠色植物的光合作用可將吸收的太陽能轉化為化學能，故A正確：

B.太陽能路燈在白天時不需要照明，則白天將太陽能儲存起來，晚上再轉化電能，讓路燈發(fā)光，并

不是太陽能直接轉化為光能，故B錯誤；

C.太陽能飛機上的太陽能電池將太陽能直接轉化為電能，再轉化為飛機的動能，故C錯誤；

D.太陽能熱水器直接吸收太陽能并轉化為內能，不需要通過做功來將太陽能轉化為內能，故D錯

誤。

故選A.

【精講點撥】

1.原子結構：原子是由原子核和核外電子組成的，原子核乂是由帶正電的質子和不帶電的中子組成,

電子帶負電。原子的質量主要集中在原子核上，體積非常小。

（―質子

原

_原子核_（帶正電）型核

（帶正電）中子

原子一（不帶電）電子

用

子

中

—核外電子子

（帶負電）

2.核能：質量較大的原子核發(fā)生分裂或者質量較小的原子核相互結合，就有可能釋放出驚人的能量,

這就是核能。獲取核能有兩條途徑：一是原子核的裂變，二是聚變。

3.裂變：質量較大的原子核分裂成較小原子核的過程稱為裂變。通過控制鏈式反應的速度，使核能緩

慢平穩(wěn)的釋放出來，就可以和平地使用核能了，核反應堆就是基于這樣的目的建造出來的。

4.聚變：質量較小的原子核在超高溫下結合成新的原子核的過程，釋放出更加巨大的能量。

【歸納整理】

第2節(jié)新能源的發(fā)展

“不質量較大的原子核發(fā)生分裂或者質量較小的原子核相互結合,

—11-就可能釋放出驚人的能量，這種能量被稱為核能.

新廠①質量較大的原子變成兩個質量中等大小的原子核的過程.

T核裂變一②使很多個鈾核在極短的時間內相繼裂變，叫鏈式反應.

能

源L③應用：核電站（可控制）、原子彈（不可控制）.

的

發(fā)一①質量較小的原子核在超高溫下結合成新的原子核的過程?

展-核聚變T-

1-②釋放出更加巨大的能量。應用：氫彈.

一①光電轉換：指太陽能直接轉化為電能.

太陽能

②光熱轉換：把太陽能直接轉化為內能.

的利用

一③光化轉換：把太陽能轉化為化學能儲存在生物體內.

【課堂練習】

1.圖是“風能一太陽能”路燈示意圖，下列說法正確的是（）

A.風力發(fā)電機利用了電生磁原理

B.太陽能來自太陽內部的核聚變

C給蓄電池充電時化學能轉化為電能

D.控制器中的集成電路是用超導材料制成的

【答案】B

【詳解】A.風力發(fā)電機是利用電磁感應原理將風能轉化為電能，故A錯誤；

B.太陽能來自太陽內部的核聚變，太陽內部的氫原子核在高溫高壓下發(fā)生聚變反應，釋放出巨大的

能量，故B正確；

C.給蓄電池充電時，電能轉化為化學能，而不是化學能轉化為電能，故C錯誤；

D.控制器中的集成電路是用半導體材料制成的，而不是超導材料，故D錯誤。

故選B。

2.陽江核電站是我國廣東省的第四座核電站。下列關于核能和核能發(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過加工轉換的各種能量和資源，核能是直接通過核反應

所得，不是其他能量轉換的，為?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)電機利用的

是核裂變發(fā)電，人類尚未實現(xiàn)可控核聚變的商業(yè)化應用。故A正確，BCD錯誤。故選A。

3.2025年5月14日，我國自主三代核電“華龍一號”全球首堆——中核集團福清核電5號機組實現(xiàn)

連續(xù)安全穩(wěn)定運行1000天，持續(xù)向社會穩(wěn)定輸送清潔電能超370億度，如圖所示是“華龍一號”全球首

堆外景。下列有關說法錯誤的是（）

A.核能屬于不可再生能源

B.核電站利用核反應堆通過可控核裂變釋放核能

C.核反應堆將核能直接轉化為電能

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，它的核心設備是核反應堆，核反應堆是通過可控核裂變反應釋放核能的設

備，故B正確，不符合題意；

C.核能發(fā)電的能量傳遞和轉化過程是：核能一水和蒸汽的內能一發(fā)電機轉子的機械能一電能，故C

錯誤，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。

4.圖是“風光互補”景觀照明燈，它“頭頂”小風扇，“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.小風扇是風力發(fā)電機，將電能轉化為機械能

B.太陽能電池板，將太陽能轉化為電能

C.照明燈在工作時，將內能轉化為電能

D.蓄電池在夜晚放電時，將電能轉化為化學能

【答案】Bo

【詳解】A.風扇式發(fā)電機可以通過風吹動扇片轉動，把風能轉化為電能，故A不符合題意；B.太

陽能電池板，消耗了太陽能，產生了電能，是將太陽能轉化為電能，故B符合題意；

C.照明燈消耗電能而發(fā)光，將電能轉化為光能，故C不符合題意；

D.蓄電池在夜晚放電時.將化學能轉化為電能,故D不符合題意.

故選B。

5.2025