沪科版第二十章 能源、材料与社会第二节能源的开发和利用教学设计

沪科版第二十章能源、材料与社会第二节能源的开发和利用教学设
计
一、教学目标：
1．知道能源与人类社会密切相关，但需要不断开发和利用新能源以解决能源的供需矛盾和环境问题。

2．知道太阳能和核能是两种新能源。

3.了解直接利用太阳能的两种途径
4.了解裂变、聚变，知道原子弹、氢弹的制造原理，知道核反应堆的作用，以及核电站的原理和特点。

二、教学重难点：
重点：知道新能源的种类;知道新能源的用途。

难点：核能的利用。

三、课时安排：一课时
四、教学准备：有关新能源挂图、录像等
五、教学设计：
引言：随着经济的不断发展，能源的消耗量迅速增长，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题。

因此，人们正在积极寻找各种办法和措施，大力探索和开发各种新能源。

六、板书设计：
第三节开发新能源
（一）核能：
1.获得核能的两种方法：
原子核裂变：链式发应
原子核聚变：
2.特点：（1）能量密集，运输量小
（2）地区适应性强
（3）清洁、安全
（4）铀矿在地壳中储量丰富
3.核能利用状况：
（1）世界：核发电量最多的国家：美国
核电比重最大的国家：法国
（2）我国：浙江秦山核电站
广东大亚湾核电站
（二）太阳能：
1.利用方式：转变为电和转变为热
2.特点：（1）能量巨大
（2）清洁
（3）分散
3.影响太阳能分布的因素：（l）纬度因素
（2）地形因素
（三）其它新能源：地热能、潮汐能、风能等
七、教学反思
八、教学参考
开发利用新能源
随着经济的不断发展，能源的消耗量迅速增长，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题。

因此，人们正在积极寻找各种办法和措施，大力探索和开发各种新能源。

一、太阳能
热是能的一种形式，太阳光能使照射的物体发热，证明它具有能量。

这种能量来自太阳辐射，故称为“太阳辐射能”，它是地球的总能源，也是唯一极庞大的，既无污染又可再生的天然能源。

（1）太阳能的热利用太阳能的热利用是通过反射、吸收或其它方式收集太阳辐射能，使之转化为热能并加以利用。

我国推广应用的太阳能热利用项目主要有太阳能灶、太阳能热水器、太阳能温室、太阳能干燥、太阳能采暖等。

（2）太阳能的光电利用太阳能转换为电能的方法很多，其中应用较普遍的就是太阳能电池，它是利用光电效应将太阳能直接转换成电能的装置。

太阳能电池有多种，主要有硅电池、硫镉电池、碲化镓电池和砷化镓-砷化铅电池等。

我国成功地首次将光电池应用于我国卫星工程上，通过卫星空间多年运行的考验，这一太阳能电池电源系统性能良好，保证了卫星的可*工作。

（3）太阳能直接转换成化学能植物的光合作用就是把太阳能直接转换成化学能的过程。

自然界中植物借光合作用将太阳能转换成自身的化学能的效率很低，约为千分之几。

为了提高太阳能的利用率，已经推出了一种使用人工“能量栽培场”的方法，即利用某些藻类催其生长，而将太阳能转换成藻类的储存热能用作燃料（通过处理可制成木炭、煤气、焦油、甲烷等）。

二、核能
原子核反应释放出来的能量，称为核能。

它是本世纪五十年代开始利用，藏量丰富的能源。

核能是依*核燃料在反应堆中“燃烧”而产生的能量，它的能量巨大。

核电站最常用的核燃料是235u。

一克235u释放的能量相当于2.5吨标准煤燃烧释放的热量。

核能具有以下特点：
1.核能有巨大的能量，而核燃料能量密集，用它发电，燃料的运输量小。

2.核电站的建设，地区适应性强。

在煤、石油、天然气等燃料缺少和水能源资源不足而又需要大量能源的地区很适合建核电站。

3.建立核电站投资大，建设的周期长，需要较高的技术和设备。

特别需要防止放射性物质外逸的密封设备，又需要处理好核废料，以确保安全。

4.核电站建成投产后，运转费用低，经济效益大。

5.核能是一种清洁的能源。

核电站正常运转时对环境的影响远比燃煤电站为好，核电站附近居民所受的辐射剂量，通常低于大气中的天然含量。

核能的利用前景在国际上核能已获得了广泛的利用和发展，并将成为世界未来能源的支柱之一。

目前，世界上已有26个国家建有核电站。

到1985年止，全世界已建成并投入运转的核电站达371座，发电能力2亿多千瓦。

大力发展核电站，是许多国家在全面研究能源现状和前景后所采取的一项基本政策。

不仅工业发达国家是这样，而且一些发展中国家和地区，如印度、南朝鲜、罗马尼亚等也在发展核电站。

据1977年世界能源会议对世界经济和能源发展的预测，到本世纪末，世界上将有49个国家拥有核电近9亿千瓦。

核能将成为世界能源供应的一大支柱。

我国有丰富的铀矿资源，应用核燃料发电，是开发新能源的途径之一。

例如，我国正在浙江省海盐县兴建自行设计的秦山核电站，装机容量为60万千瓦；在广东深圳东面的大亚湾畔兴建广东核电站，装机容量为180万千瓦。

三、沼气
沼气是由生物能源转换得来。

沼气的能量系来自太阳的光和热，是生物质经厌氧微生物发酵而产生的一种混合气体，其组成主要是甲烷、co2、n2等，详见表5-3所示。

用生物质能生产沼气，既可提高热能利用率，又充分利用了不能直接用于燃烧的有机物（如人畜粪便）中所含的能量，因此，发展沼气是解决农村能源问题的有效途径。

在城市也可利用有机废物、生活污水生产沼气。

许多国家很早就利用城市污水处理厂制取沼气，并作为动力能源使用。

同时，发展沼气有利于环境保护；其一，沼气是比较干净的再生资源，燃烧后的产物是co2和水，不污染空气；其二，垃圾、粪便等有机废物及作物秸杆是产生沼气的原料，投入沼气池后，既改善了环境卫生，又使蚊蝇失去了孳生的条件，病菌、虫卵经沼气发酵后即被杀死，减少疾病的传播；其三，生产沼气后的废液是很好的肥料，既有较高的肥力，又不危害农作物和人体健康，还减少化肥和农药施用量，降低土壤污染，起间接保护环境的作用。

四、风能
风能利用就是把自然界风的能量经过一定的转换器，转换成有用的能量，这种转换器即风力机，它以风作能源，将风力转换为机械能、电能、热能等。

我国的风能利用主要有风力发电、风力提水和风帆助航等几种形式。

五、潮汐能
海潮汐是一种自然现象，是在月球和太阳引潮力作用下发生的海水周期性的涨落运动。

一般情况下，每昼夜有两次涨落，一次在白天，称潮，一次在晚上，称汐，合起来即称潮汐。

（1）潮汐磨在港、湾筑坝，利用潮汐涨落水位差作原动力，推动水轮机旋转，带动石磨进行粮食和其它农副产品的加工。

（2）潮汐水轮泵在潮流界以上的潮区界河段，有潮水顶托的江河淡水，江湖潮差可达2～3 m，江边还有一定容量的河网港浦作淡水蓄能水库，因此可利用这些条件建泵站，来解决灌溉问题。

（3）潮汐发电在海湾或潮汐河口建筑闸坝，形成水库，并在其旁侧安装水电机组。

涨潮时海水由海洋流入水库，落潮时，水库水位比海洋水位高，从而形成库内潮位差。

利用潮汐涨落潮差的能量，推动水轮发电机组发电。

潮汐能是一种清洁，不污染、不影响生态平衡的可再生能源。

完全可发展成为沿海地区生产、生活等需要的重要补充能源，潮汐电站不需要淹没大量农田构成水库，也不需要筑高水坝，所以没有修建水库带来的生态环境等问题。

但潮汐电站建在港湾海口，通常水坝长，施工、地基处理及防淤等较困难。

故土建和机电投资大，造价较高。

六、地热能
地热能是来自地下的热能。

地球内部的热量主要是由于放射性分解以及地球内部物质分异时产生的能。

在地壳中，温度随着深度增加而均衡地增长，在100km深处约为1000～1500℃。

作为热源的岩浆，浸入地壳某处并加热不透水的结晶岩浆，使其上面的地下水升温到500℃左右。

但由于顶岩封盖压力很高，所以水蒸气仍处于液体状态，需要打井才能喷出地面。

通常，把地热资源以其在地下热储中存在的不同形式分为蒸汽型、地压型、干热岩型、热水型和岩浆型等五类、目前能为人类开发利用的主要是地热蒸汽和地热水两大类。

其中干蒸汽利用最好，地热能利用可分为直接利用和地热发电两方面。

如温度超过150℃以上的干蒸汽，属于高温地热田，可直接用于发电，但其数量也最少；湿蒸汽田的储量大约是干蒸汽田的2 0倍，温度在90～150℃之间，属中温地热田。

湿蒸汽使用前必须预先除去其中的热水，在发电技术上较困难；热水储量最大，温度一般在90’’c以下，属低温地热田，可直接用于取暖或洪热。

地热能的直接利用技术要求低，所需设备也较简单，因此已广泛用于工业加工、洗涤、医疗等各方面；地热发电和火力发电原理一样，都是利用热能转变为机械能。

七、氢能
氢能又叫氢燃料，是一种清洁能源，氢燃烧后的生成物是水，水又可分解产生h2和o2，循环往复，对环境无污染，便于运输和贮藏。

但制取氢的方法目前主要是电解水法，效率低且投资和运行费用高，氢又是一种易爆物质，且无臭无味，燃烧时几乎不见火苗，这些不安全特性使氢的使用受到限制。