20.2  開發(fā)新能源  一、教學(xué)目標：知識與技能  1、知道能源與人類社會密切相關(guān)，但需要不斷開發(fā)和利用新能源以解決能源的供需矛盾和環(huán)境問題。2、知道太陽能和核能是兩種新能源3、了解直接利用太陽能的兩種途徑4、了解裂變 聚變，知道原子彈、氫彈的制造原理，知道核反應(yīng)堆的作用，以及核電站的原理和作用過程與方法通過閱讀、上網(wǎng)查詢等方法及對生活中我們對能源的利用的實例分析，小組之間積極討論，分析能量的利用及來源情感態(tài)度與價值觀讓學(xué)生了解一些關(guān)于新能源開發(fā)的科技前沿狀況，培養(yǎng)學(xué)生的科研意識與科研興趣二、教學(xué)重難點：重點：　知道新能源的種類;知道新能源的用途。難點：  核能的利用。三、課時安排：一課時四、教學(xué)準備：有關(guān)新能源掛圖、錄像等五、教學(xué)設(shè)計：引言：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的消耗量迅速增長，使能源問題越來越成為經(jīng)濟發(fā)展中的突出問題。因此，人們正在積極尋找各種辦法和措施，大力探索和開發(fā)各種新能源。 教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動備注一、核能             二、太陽能   三、其它新能源  四、課堂小結(jié)五、課外作業(yè)1.學(xué)生看書后提出問題：獲得核能有哪兩種途徑？2. 說出核裂變和核聚變的特點。3.核能的利用有哪些優(yōu)點？       4.你知道世界和我國核能利用狀況嗎？  1.太陽能的利用有哪兩種途徑？ 2.太陽能的利用有哪些有缺點 請同學(xué)們看書學(xué)習(xí)地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能等新能源的利用 學(xué)生小結(jié)課外作業(yè)：上網(wǎng)或查閱有關(guān)資料了解我國新能源的開發(fā)和利用情況學(xué)生回答：核裂變和核聚變學(xué)生回答討論、交流、回答：（1）能量密集，運輸量小（2）地區(qū)適應(yīng)性強（3）清潔、安全（4）鈾礦在地殼中儲量豐富討論、交流、回答：（1）世界：核發(fā)電量最多的國家：美國核電比重最大的國家：法國（2）我國：浙江秦山核電站廣東大亞灣核電站討論、交流、回答：太陽發(fā)電、轉(zhuǎn)變?yōu)闊?/span>討論、交流、回答：優(yōu)點：（1）能量巨大（2）清潔（3）分散缺點：受氣候和天氣影響較大看書學(xué)習(xí)地?zé)崮?、潮汐能、風(fēng)能等新能源的利用學(xué)生小結(jié)課外調(diào)查本堂課要求學(xué)生積極參與，教師要調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生積極討論、交流、回答，所有板書由學(xué)生完成 六、板書設(shè)計：20.2    開發(fā)新能源（一）核能：1.獲得核能的兩種方法：原子核裂變：鏈式發(fā)應(yīng)原子核聚變：2.特點：（1）能量密集，運輸量小       （2）地區(qū)適應(yīng)性強       （3）清潔、安全       （4）鈾礦在地殼中儲量豐富3.核能利用狀況：（1）世界：核發(fā)電量最多的國家：美國           核電比重最大的國家：法國（2）我國：浙江秦山核電站           廣東大亞灣核電站（二）太陽能：1.利用方式：轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾娃D(zhuǎn)變?yōu)闊?/span>2.特點：（1）能量巨大       （2）清潔       （3）分散3.影響太陽能分布的因素：（l）緯度因素                       （2）地形因素（三）其它新能源：地?zé)崮堋⒊毕?、風(fēng)能等七、教學(xué)反思從本課所產(chǎn)生的效應(yīng)可以看出新課程理念下創(chuàng)設(shè)問題情境的重要性。這為教學(xué)問題創(chuàng)造了良好的教學(xué)氛圍，引起學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的興趣，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，為達成課程目標打下基礎(chǔ)，為教學(xué)活動的順利開展創(chuàng)造條件；為了在課堂教學(xué)中順利地實現(xiàn)三維目標，必須首先要創(chuàng)設(shè)問題情境。  八、教學(xué)參考 開發(fā)利用新能源  隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源的消耗量迅速增長，使能源問題越來越成為經(jīng)濟發(fā)展中的突出問題。因此，人們正在積極尋找各種辦法和措施，大力探索和開發(fā)各種新能源。  一、太陽能熱是能的一種形式，太陽光能使照射的物體發(fā)熱，證明它具有能量。這種能量來自太陽輻射，故稱為“太陽輻射能”，它是地球的總能源，也是唯一極龐大的，既無污染又可再生的天然能源。（1）太陽能的熱利用太陽能的熱利用是通過反射、吸收或其它方式收集太陽輻射能，使之轉(zhuǎn)化為熱能并加以利用。我國推廣應(yīng)用的太陽能熱利用項目主要有太陽能灶、太陽能熱水器、太陽能溫室、太陽能干燥、太陽能采暖等。（2）太陽能的光電利用太陽能轉(zhuǎn)換為電能的方法很多，其中應(yīng)用較普遍的就是太陽能電池，它是利用光電效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。太陽能電池有多種，主要有硅電池、硫鎘電池、碲化鎵電池和砷化鎵-砷化鉛電池等。我國成功地首次將光電池應(yīng)用于我國衛(wèi)星工程上，通過衛(wèi)星空間多年運行的考驗，這一太陽能電池電源系統(tǒng)性能良好，保證了衛(wèi)星的可*工作。（3）太陽能直接轉(zhuǎn)換成化學(xué)能植物的光合作用就是把太陽能直接轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的過程。自然界中植物借光合作用將太陽能轉(zhuǎn)換成自身的化學(xué)能的效率很低，約為千分之幾。為了提高太陽能的利用率，已經(jīng)推出了一種使用人工“能量栽培場”的方法，即利用某些藻類催其生長，而將太陽能轉(zhuǎn)換成藻類的儲存熱能用作燃料（通過處理可制成木炭、煤氣、焦油、甲烷等）。  二、核能原子核反應(yīng)釋放出來的能量，稱為核能。它是本世紀五十年代開始利用，藏量豐富的能源。核能是依*核燃料在反應(yīng)堆中“燃燒”而產(chǎn)生的能量，它的能量巨大。核電站最常用的核燃料是235u。一克235u釋放的能量相當于2.5噸標準煤燃燒釋放的熱量。核能具有以下特點：1.核能有巨大的能量，而核燃料能量密集，用它發(fā)電，燃料的運輸量小。2.核電站的建設(shè)，地區(qū)適應(yīng)性強。在煤、石油、天然氣等燃料缺少和水能源資源不足而又需要大量能源的地區(qū)很適合建核電站。3.建立核電站投資大，建設(shè)的周期長，需要較高的技術(shù)和設(shè)備。特別需要防止放射性物質(zhì)外逸的密封設(shè)備，又需要處理好核廢料，以確保安全。4.核電站建成投產(chǎn)后，運轉(zhuǎn)費用低，經(jīng)濟效益大。5.核能是一種清潔的能源。核電站正常運轉(zhuǎn)時對環(huán)境的影響遠比燃煤電站為好，核電站附近居民所受的輻射劑量，通常低于大氣中的天然含量。核能的利用前景在國際上核能已獲得了廣泛的利用和發(fā)展，并將成為世界未來能源的支柱之一。目前，世界上已有26個國家建有核電站。到1985年止，全世界已建成并投入運轉(zhuǎn)的核電站達371座，發(fā)電能力2億多千瓦。大力發(fā)展核電站，是許多國家在全面研究能源現(xiàn)狀和前景后所采取的一項基本政策。不僅工業(yè)發(fā)達國家是這樣，而且一些發(fā)展中國家和地區(qū)，如印度、南朝鮮、羅馬尼亞等也在發(fā)展核電站。據(jù)1977年世界能源會議對世界經(jīng)濟和能源發(fā)展的預(yù)測，到本世紀末，世界上將有49個國家擁有核電近9億千瓦。核能將成為世界能源供應(yīng)的一大支柱。我國有豐富的鈾礦資源，應(yīng)用核燃料發(fā)電，是開發(fā)新能源的途徑之一。例如，我國正在浙江省海鹽縣興建自行設(shè)計的秦山核電站，裝機容量為60萬千瓦；在廣東深圳東面的大亞灣畔興建廣東核電站，裝機容量為180萬千瓦。三、沼氣沼氣是由生物能源轉(zhuǎn)換得來。沼氣的能量系來自太陽的光和熱，是生物質(zhì)經(jīng)厭氧微生物發(fā)酵而產(chǎn)生的一種混合氣體，其組成主要是甲烷、co2、n2等，詳見表5-3所示。沼氣組成成分             表5-3組成ch4co2n2h2o2h2s％55～6535～450～30～10～10～1 用生物質(zhì)能生產(chǎn)沼氣，既可提高熱能利用率，又充分利用了不能直接用于燃燒的有機物（如人畜糞便）中所含的能量，因此，發(fā)展沼氣是解決農(nóng)村能源問題的有效途徑。在城市也可利用有機廢物、生活污水生產(chǎn)沼氣。許多國家很早就利用城市污水處理廠制取沼氣，并作為動力能源使用。同時，發(fā)展沼氣有利于環(huán)境保護；其一，沼氣是比較干凈的再生資源，燃燒后的產(chǎn)物是co2和水，不污染空氣；其二，垃圾、糞便等有機廢物及作物秸桿是產(chǎn)生沼氣的原料，投入沼氣池后，既改善了環(huán)境衛(wèi)生，又使蚊蠅失去了孳生的條件，病菌、蟲卵經(jīng)沼氣發(fā)酵后即被殺死，減少疾病的傳播；其三，生產(chǎn)沼氣后的廢液是很好的肥料，既有較高的肥力，又不危害農(nóng)作物和人體健康，還減少化肥和農(nóng)藥施用量，降低土壤污染，起間接保護環(huán)境的作用。  四、風(fēng)能風(fēng)能利用就是把自然界風(fēng)的能量經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成有用的能量，這種轉(zhuǎn)換器即風(fēng)力機，它以風(fēng)作能源，將風(fēng)力轉(zhuǎn)換為機械能、電能、熱能等。我國的風(fēng)能利用主要有風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水和風(fēng)帆助航等幾種形式。  五、潮汐能海潮汐是一種自然現(xiàn)象，是在月球和太陽引潮力作用下發(fā)生的海水周期性的漲落運動。一般情況下，每晝夜有兩次漲落，一次在白天，稱潮，一次在晚上，稱汐，合起來即稱潮汐。（1）潮汐磨在港、灣筑壩，利用潮汐漲落水位差作原動力，推動水輪機旋轉(zhuǎn)，帶動石磨進行糧食和其它農(nóng)副產(chǎn)品的加工。（2）潮汐水輪泵在潮流界以上的潮區(qū)界河段，有潮水頂托的江河淡水，江湖潮差可達2～3m，江邊還有一定容量的河網(wǎng)港浦作淡水蓄能水庫，因此可利用這些條件建泵站，來解決灌溉問題。（3）潮汐發(fā)電在海灣或潮汐河口建筑閘壩，形成水庫，并在其旁側(cè)安裝水電機組。漲潮時海水由海洋流入水庫，落潮時，水庫水位比海洋水位高，從而形成庫內(nèi)潮位差。利用潮汐漲落潮差的能量，推動水輪發(fā)電機組發(fā)電。潮汐能是一種清潔，不污染、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。完全可發(fā)展成為沿海地區(qū)生產(chǎn)、生活等需要的重要補充能源，潮汐電站不需要淹沒大量農(nóng)田構(gòu)成水庫，也不需要筑高水壩，所以沒有修建水庫帶來的生態(tài)環(huán)境等問題。但潮汐電站建在港灣?？?，通常水壩長，施工、地基處理及防淤等較困難。故土建和機電投資大，造價較高。  六、地?zé)崮?/span>地?zé)崮苁莵碜缘叵碌臒崮?。地?/span>內(nèi)部的熱量主要是由于放射性分解以及地球內(nèi)部物質(zhì)分異時產(chǎn)生的能。在地殼中，溫度隨著深度增加而均衡地增長，在100km深處約為1000～1500℃。作為熱源的巖漿，浸入地殼某處并加熱不透水的結(jié)晶巖漿，使其上面的地下水升溫到500℃左右。但由于頂巖封蓋壓力很高，所以水蒸氣仍處于液體狀態(tài)，需要打井才能噴出地面。通常，把地?zé)豳Y源以其在地下熱儲中存在的不同形式分為蒸汽型、地壓型、干熱巖型、熱水型和巖漿型等五類、目前能為人類開發(fā)利用的主要是地?zé)嵴羝偷責(zé)崴畠纱箢?。其中干蒸汽利用最好，地?zé)崮芾每煞譃橹苯永煤偷責(zé)岚l(fā)電兩方面。如溫度超過150℃以上的干蒸汽，屬于高溫地?zé)崽?，可直接用于發(fā)電，但其數(shù)量也最少；濕蒸汽田的儲量大約是干蒸汽田的20倍，溫度在90～150℃之間，屬中溫地?zé)崽?。濕蒸汽使用前必須預(yù)先除去其中的熱水，在發(fā)電技術(shù)上較困難；熱水儲量最大，溫度一般在90’’c以下，屬低溫地?zé)崽?，可直接用于取暖或洪熱。地?zé)崮艿闹苯永眉夹g(shù)要求低，所需設(shè)備也較簡單，因此已廣泛用于工業(yè)加工、洗滌、醫(yī)療等各方面；地?zé)岚l(fā)電和火力發(fā)電原理一樣，都是利用熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。七、氫能氫能又叫氫燃料，是一種清潔能源，氫燃燒后的生成物是水，水又可分解產(chǎn)生h2和o2，循環(huán)往復(fù)，對環(huán)境無污染，便于運輸和貯藏。但制取氫的方法目前主要是電解水法，效率低且投資和運行費用高，氫又是一種易爆物質(zhì)，且無臭無味，燃燒時幾乎不見火苗，這些不安全特性使氫的使用受到限制。    

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