第二節能源的開發和利用

教學目標

知識目標1.了解什么是能源;知道哪些屬于可再生能源,哪些屬于不可再生能源。2.知道太陽能和核能是兩種新能源。能力目標知道能源與人類生存和社會發展密切相關,知道人類發現、開發、利用能源的歷史,就是其認識自然、理解自然的歷史,并能通過具體的事例進行說明。素養目標了解能源的利用和開發在推動社會進步的同時,也帶來了能源危機,造成了對環境的污染和生態的破壞,學會辯證地思考問題,學會關注自然、關注社會。

教學重難點

教學重點1.知道可再生能源和不可再生能源的區別。2.了解能源與環境的關系,增強環境保護的意識。3.太陽能與核能的利用。教學難點理解可再生能源和不可再生能源的分類及能源與環境之間的關系。

教學過程

一、新課導入如圖是我國第一顆原子彈爆炸的情景,與原子彈相比,氫彈所用的燃料更少,而威力比原子彈大很多。原子彈和氫彈為什么會具有這么大的威力呢?二、教學步驟探究點1能源與社會[閱讀課本]P198“能源與社會”[思考]生活中什么是可再生能源,什么是不可再生能源?各舉兩例進行說明。[提示]水能、風能以及動、植物等可長期提供或可以再生的能源是可再生能源;煤、石油、天然氣等一旦消耗很難再生的能源是不可再生能源。[歸納提升]可再生能源:可以在自然界里源源不斷地得到的能源叫做可再生能源。不可再生能源:一旦消耗就很難再生的能源叫做不可再生能源。[思考]人類發現、開發、利用能源的歷史就是其認識自然、理解自然的歷史,也是人類的文明史,你同意這種看法嗎?[提示]用煤做燃料的蒸汽機的發明,帶來了第一次工業革命。[思考]有人說,煤的利用導致第一次工業革命,電的發明導致第二次工業革命,談談你的看法?[提示]第二次工業革命起于19世紀七十年代,主要標志:電力的廣泛應用。[習題]風電葉片材料技術的成熟和應用,大大提高了風力發電的效率。下列能源中與風能一樣屬于可再生能源的是 ()A.石油B.天然氣C.水能 D.核能[分析]石油、天然氣、核能不能短時期內從自然界得到補充,屬于不可再生能源;水能可以從自然界里源源不斷地得到補充,屬于可再生能源。[答案]C探究點2能源與環境[閱讀課本]P199“能源與環境”[思考]什么是溫室效應?全球變暖有什么后果?[提示]化石燃料的燃燒產生大量的二氧化碳,二氧化碳濃度增加使得熱量難以散發出去,從而出現溫室效應。全球變暖導致海平面上升,危害生態平衡。[思考]酸雨是怎樣形成的?酸雨中的鉛塵增加,給人類帶來什么后果?[提示]煤、石油、天然氣的燃燒會產生含硫氣體,汽車的尾氣和工廠的廢氣都會產生二氧化碳或二氧化硫氣體,有的甚至還會含有鉛,這些含硫氣體污染物進入大氣溶入雨水中形成了酸雨。酸雨不僅污染水源,還會污染土壤。[思考]如何解決能源利用與環境保護的矛盾,談一談你的看法?[提示]人類不可能為了保護環境而停止使用能源,因為人類離開能源同樣不能生存。因此,人類只有在合理利用能源的過程中,高度重視生存環境的保護。探究點3開發新能源[閱讀課本]P200~201“太陽能是一種既相對清潔……箱內水的溫度升高。”[思考]太陽能的利用有哪兩種途徑?[提示]太陽能電池——光轉化為電的方式;太陽能熱水器——光轉化為熱的方式。[思考]太陽能的利用有哪些優缺點?[提示]優點:(1)能量巨大;(2)清潔;(3)分散。缺點:受氣候和天氣影響較大。[閱讀課本]P201~202“核能的開發和利用……建成了許多核能發電站。”[思考]什么是核裂變?科學家是怎樣實現核裂變的?[提示]指由重的原子核(主要是指鈾核或钚核)分裂成兩個或多個質量較小的原子核的一種核反應形式。科學家用中子轟擊鈾原子核,產生兩個或多個較小的原子核。[思考]什么叫鏈式反應?原子核為什么能接二連三地、不斷地進行裂變?[提示]一個中子轟擊鈾原子核生成新的原子核,同時又放出了多個中子繼續轟擊其他鈾原子核,這樣反應就會越來越劇烈。[思考]原子核裂變時產生的能量與其他能源相比有何突出特點?[提示]原子核裂變時產生的能量比其他能源更加密集。原子彈是一種主要利用核裂變釋放出來的巨大能量來起殺傷作用的武器。[思考]什么是核聚變?核聚變與核裂變有何不同?[提示]核聚變是較輕原子核結合成較重原子核的一種核反應;核聚變需在一定條件下進行,如高溫和高壓,相比核裂變,核聚變的放射性污染等環境問題少很多。核裂變雖然能產生巨大的能量,但遠遠比不上核聚變。[思考]實現核聚變有什么困難?[提示]核聚變要在近億度高溫條件下進行,地球上原子彈爆炸時可以達到這個溫度。[思考]你知道核電站是如何利用核能的嗎?[提示]核電站是利用核裂變反應所釋放的能量產生電能的發電廠。核反應堆是核電站的心臟,是能維持可控自持鏈式核裂變反應,以實現核能利用的裝置。核反應堆通過合理布置核燃料,使得在無需補加中子源的條件下核燃料能在其中發生自持鏈式核裂變過程。[思考]核能的利用有哪些優點?[歸納提升](1)能量密集,運輸量小;(2)地區適應性強;(3)清潔、安全;(4)鈾礦在地殼中儲量豐富。[閱讀課本]P202~203“地球內部蘊藏著大量的熱……風能還可以用來發電。”[思考]你知道最常見的地熱能應用嗎?[提示]地下溫泉就是直接利用地熱能,地熱能也能用來發電。[思考]人們是怎么利用潮汐能的呢?[提示]利用潮漲潮落的水位差帶動水輪機發電。潮汐發電的成本低,污染小。[思考]你知道風能的利用嗎?[提示]最早用于航海,現在很多地方都有風力發電。[習題]閱讀下面材料,回答問題。太陽能熱塔式發電如圖甲所示的太陽能熱塔式發電系統模型,位于中國科技館“挑戰與未來”展廳A廳的能源世界展區,該展品模擬了太陽能熱塔式發電系統的工作原理。太陽能熱塔式發電系統由一個集熱高塔和排列在其周圍大量的“定日鏡”組成,“定日鏡”能夠根據陽光的方向調整角度,將太陽光反射至塔尖的集熱系統上,集熱器通過收集太陽能,將塔內的傳熱介質加熱為高溫高壓蒸汽,再由蒸汽推動汽輪機,汽輪機帶動發電機發電。太陽能熱塔式發電技術在我國已經實現了實際應用。如圖乙所示,在八達嶺長城腳下,一座白色太陽能吸熱塔高聳在藍天白云間,地面上100面定日鏡組成了聚光島,這就是我國建成的亞洲首個兆瓦級塔式太陽能熱發電站。電站的“定日鏡”場占地80畝左右,由100面定日鏡組成,每面定日鏡使用的玻璃和雙軸自動追日支架等核心部件均由我國企業生產。目前,該發電站已實現1.5MW的汽輪發電機穩定發電運行。(1)“定日鏡”屬于(選填“透鏡”或“面鏡”)。

(2)請你簡述太陽能熱塔式發電過程中有哪些能量轉化。(3)你認為和傳統的火力發電相比,太陽能熱塔式發電有哪些優點(寫出一個方面即可)?[分析]由“將太陽光反射至塔尖的集熱系統上”可知,“定日鏡”屬于面鏡;集熱器通過收集太陽能,將塔內的傳熱介質加熱為高溫高壓蒸汽時太陽能轉化為內能,再由蒸汽推動汽輪機可知蒸汽的內能轉化為機械能,最后根據汽輪機帶動發電機發電可知機械能轉化為電能,所以太陽能熱塔式發電過程中能量的轉化過程為太陽能→內能→機械能→電能;太陽能光伏發電比傳統的火力發電更有前景,太陽能光伏發電安全可靠,無噪聲,無污染排放,絕對干凈(無公害),不會造成環境污染等。[答案](1)面鏡(2)太陽能熱塔式發電過程中能量的轉化:太陽能→內能→機械能→電能。(3)太陽能發電比火力發電環保(合理即可)。三、板書設計第二節能源的開發和利用1.能源與社會(1)可再生能源(2)不可再生能源2.能源利用的進步導致了人類文明的躍進(1)煤的利用導致第一次工業革命(2)電的發明導致第二次工業革命(3)20世紀40年代,核能為代表的又一次能源革命3.能源與環境4.太陽能(1)利用方式(2)特點(3)影響太陽能