物理选修人教新课标新能源的开发概要学习教案.ppt

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1、1学习目标：学习目标：1.知道什么知道什么(shn me)是传统能源，什么是传统能源，什么(shn me)是能是能源危机源危机2知道有哪些新能源和新能源开发的意义知道有哪些新能源和新能源开发的意义3知道太阳能、风能、生物质能、地热能、氢能的知道太阳能、风能、生物质能、地热能、氢能的优点和应用优点和应用第1页/共30页第一页，共31页。2第第三三节节核心核心(hxn)(hxn)要点突破要点突破课堂课堂(ktng)(ktng)互动讲练互动讲练知能优化训练知能优化训练(xnlin)(xnlin)课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标第2页/共30页第二页，共31页。3课前自主学案课前自主学案一、能

2、源的分类一、能源的分类常规常规(chnggu)能源有能源有_、_、_等，而等，而新能源主要包括核能、太阳能、风能、生物质能、地热新能源主要包括核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、氢能等能、氢能等煤煤石油石油(shyu)天然气天然气第3页/共30页第三页，共31页。4二、新能源二、新能源1太阳能太阳能利用太阳能主要有三种方式：利用太阳能主要有三种方式：(1)光热光热(un r)转换转换是指把太阳的光能转换为是指把太阳的光能转换为_能的过程；能的过程；(2)光电转换光电转换是指把太阳辐射的能量直接转换是指把太阳辐射的能量直接转换为为_能的过程；能的过程；(3)光化学转换光化学转换是指将太阳能转换

3、为是指将太阳能转换为_能的过程能的过程内内电电化学化学(huxu)第4页/共30页第四页，共31页。52风能：风是流动的空气，所以风具有能量风能风能：风是流动的空气，所以风具有能量风能的利用主要有两种方式的利用主要有两种方式(1)将风能直接转变为将风能直接转变为_能，如风车带动水泵抽能，如风车带动水泵抽水；水；(2)将风能转化为将风能转化为_能，如风力发电机能，如风力发电机3生物质能：是由生物体产生的能量，是以生物质能：是由生物体产生的能量，是以_能能的形式的形式(xngsh)存在于生物体中的太阳能，来源于植存在于生物体中的太阳能，来源于植物的物的_作用作用机械机械(jxi)电电化学化学(hu

4、xu)光合光合第5页/共30页第五页，共31页。64地热能：地热能是由地球内部释放出来的能地热能：地热能是由地球内部释放出来的能量地热水的利用分直接利用和地热发电量地热水的利用分直接利用和地热发电5氢能：利用氢气燃烧放出的能量氢能的利氢能：利用氢气燃烧放出的能量氢能的利用有两个关键：一是廉价的制氢方法用有两个关键：一是廉价的制氢方法(利用聚焦利用聚焦_能获得高温来分解水，从而得到氢能获得高温来分解水，从而得到氢)；二；二是氢的储存是氢的储存(chcn)，目前公认最有前途的方法，目前公认最有前途的方法是是“_”太阳太阳(tiyng)金属金属(jnsh)储氢储氢第6页/共30页第六页，共31页。7

5、核心要点突破核心要点突破一、能源一、能源(nngyun)和能源和能源(nngyun)危机危机1能源能源(nngyun)的分类的分类一次能源一次能源二次能源二次能源常规能常规能源源燃料能源燃料能源煤、石油、天然煤、石油、天然气、植物秸秆气、植物秸秆煤气、焦炭、汽煤气、焦炭、汽油、柴油油、柴油液化石油气、酒液化石油气、酒精精非燃料能非燃料能源源水能水能电力、蒸汽、热电力、蒸汽、热水、余热水、余热新新能能源源燃料能源燃料能源核燃料核燃料沼气、氢气沼气、氢气非燃料能非燃料能源源太阳能、风能、太阳能、风能、地热能、潮汐能地热能、潮汐能激光激光第7页/共30页第七页，共31页。82.能源危机能源危机地球上

6、可供使用的传统能源是有限的，是不可再生地球上可供使用的传统能源是有限的，是不可再生(zishng)的煤和石油是地球在几十亿年中积攒下来的煤和石油是地球在几十亿年中积攒下来的不可再生的不可再生(zishng)能源，它们是有限的按能源，它们是有限的按20世纪世纪末的消费量估算，已经探明的可供开采的石油和天然末的消费量估算，已经探明的可供开采的石油和天然气，也许只能维持几十年，即使是储量最多的煤炭，气，也许只能维持几十年，即使是储量最多的煤炭，也不过维持开采也不过维持开采200多年自从煤炭和石油成为人类多年自从煤炭和石油成为人类社会的主要能源以后，人类便开始大量消耗自然界用社会的主要能源以后，人类便

7、开始大量消耗自然界用几十亿年积累起来的几十亿年积累起来的(财富财富)资源随着生产的发展和资源随着生产的发展和生活水平的提高，迅速增长的能量消耗与日益耗竭的生活水平的提高，迅速增长的能量消耗与日益耗竭的能源之间矛盾加剧，如果没有新的能源供应，世界将能源之间矛盾加剧，如果没有新的能源供应，世界将面临能源短缺的危机面临能源短缺的危机第8页/共30页第八页，共31页。9二、新能源的开发二、新能源的开发1新能源新能源人类正在开发和利用的新能源是核能、太阳能、人类正在开发和利用的新能源是核能、太阳能、风能、生物质能、地热能和氢能风能、生物质能、地热能和氢能2太阳能太阳能(1)太阳能的优点太阳能的优点利用太

8、阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光利用太阳能获得电力，需通过太阳能电池进行光电转换来实现它同以往其他电源发电原理完全电转换来实现它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下优点：无枯竭危险；绝对干不同，具有以下优点：无枯竭危险；绝对干净净(无公害无公害)；不受资源分布地域的限制；可；不受资源分布地域的限制；可在用电处就近发电；能源质量高；获取能源在用电处就近发电；能源质量高；获取能源花费的时间花费的时间(shjin)短，因此在能源开发中占相当短，因此在能源开发中占相当大的分量大的分量第9页/共30页第九页，共31页。10(2)太阳能也存在着明显的缺点太阳能也存在着明显的缺点分散性到达地球表面的

9、太阳辐射能虽然总量很大，分散性到达地球表面的太阳辐射能虽然总量很大，但是能流密度比较低但是能流密度比较低间断性由于昼夜、季节、地理纬度和地形等自然间断性由于昼夜、季节、地理纬度和地形等自然(zrn)条件的限制，以及天气等随机因素的影响，地条件的限制，以及天气等随机因素的影响，地球上接收到的太阳辐射是不连续的、不稳定的球上接收到的太阳辐射是不连续的、不稳定的这对太阳能的大规模利用提出了挑战怎样高效利用这对太阳能的大规模利用提出了挑战怎样高效利用太阳能仍是科学研究的课题太阳能仍是科学研究的课题第10页/共30页第十页，共31页。11(3)太阳太阳(tiyng)能的利用方式能的利用方式人类利用太阳人

10、类利用太阳(tiyng)能的方式可分为以下几种能的方式可分为以下几种光热转换是太阳光热转换是太阳(tiyng)辐射能的聚集的过程辐射能的聚集的过程优点：技术最为成熟，成本最为低廉，应用最为广优点：技术最为成熟，成本最为低廉，应用最为广泛泛装置：平板集热器和聚光式集热器装置：平板集热器和聚光式集热器应用：太阳应用：太阳(tiyng)能热水器、太阳能热水器、太阳(tiyng)能温室、能温室、太阳太阳(tiyng)能干燥器等都是平板集热器，也叫非能干燥器等都是平板集热器，也叫非聚光式集热器聚光式集热器反射式太阳反射式太阳(tiyng)灶、高温太阳灶、高温太阳(tiyng)炉是聚光炉是聚光式集热器式集

11、热器第11页/共30页第十一页，共31页。12光电转换是把太阳辐射的能量直接转换为电能光电转换是把太阳辐射的能量直接转换为电能的过程的过程优点：技术已经成熟，应用较广优点：技术已经成熟，应用较广装置：太阳能电池装置：太阳能电池应用：太阳能电池使用简便，易于维护，适用于应用：太阳能电池使用简便，易于维护，适用于电子仪表、高山气象站、输油输气管道的维护等电子仪表、高山气象站、输油输气管道的维护等许多方面，尤其许多方面，尤其(yuq)(yuq)可以分散地用在高山、沙可以分散地用在高山、沙漠、海岛等地，这样可以避免铺设输电线路漠、海岛等地，这样可以避免铺设输电线路.90%.90%的人造卫星和宇宙飞船都

12、采用太阳能电池供电的人造卫星和宇宙飞船都采用太阳能电池供电第12页/共30页第十二页，共31页。13光化学转换是将太阳能转换成化学能的过程主光化学转换是将太阳能转换成化学能的过程主要要(zhyo)途径是绿色植物吸收太阳辐射的能量，途径是绿色植物吸收太阳辐射的能量，以二氧化碳和水为原料，生产出有机物质并放出以二氧化碳和水为原料，生产出有机物质并放出氧这个过程就是光合作用这个过程生成的碳水氧这个过程就是光合作用这个过程生成的碳水化合物化合物(糖类糖类)，在生物体内供给生命活动所需的能，在生物体内供给生命活动所需的能量光合作用把不能被生物利用的太阳能转化为可量光合作用把不能被生物利用的太阳能转化为可

13、以被生物利用的化学能以被生物利用的化学能第13页/共30页第十三页，共31页。143风能风能(1)风能：风是由于空气的流动而形成的，风具有风能：风是由于空气的流动而形成的，风具有能量，是一种天然能源风能蕴藏量丰富，可以能量，是一种天然能源风能蕴藏量丰富，可以再生，永不枯竭，没有污染，随处都可以开发利再生，永不枯竭，没有污染，随处都可以开发利用用(2)优点和不足优点和不足在重视在重视(zhngsh)环境保护的时代，使用风能这种环境保护的时代，使用风能这种“绿色绿色”能能第14页/共30页第十四页，共31页。15源，对改善源，对改善(gishn)地球生态环境、减少空气污地球生态环境、减少空气污染有

14、着非常积极的价值染有着非常积极的价值风能突出的弱点是密度低、不稳定、地区差异风能突出的弱点是密度低、不稳定、地区差异大大(3)应用应用将风能直接转变为机械能将风能直接转变为机械能风力发电是将风能转化为机械能，最终转化为风力发电是将风能转化为机械能，最终转化为电能电能第15页/共30页第十五页，共31页。164生物质能生物质能(1)生物质能：由生物体产生的能量就是生物质生物质能：由生物体产生的能量就是生物质能生物质能是以化学能的形式储存在生物体中的能生物质能是以化学能的形式储存在生物体中的太阳能，来源于植物的光合作用太阳能，来源于植物的光合作用(gungh-zuyng)(2)应用：生物质能主要来

15、源于柴薪、人畜粪便、城应用：生物质能主要来源于柴薪、人畜粪便、城市垃圾和水生植物等除柴薪可以直接燃烧外，利市垃圾和水生植物等除柴薪可以直接燃烧外，利用生物质能的技术还有沼气生产、酒精制取、人造用生物质能的技术还有沼气生产、酒精制取、人造石油的制造、生物质能发电等石油的制造、生物质能发电等第16页/共30页第十六页，共31页。175地热能地热能(1)地热能：地热能是由地球内部释放出来的内地热能：地热能是由地球内部释放出来的内能一般认为地热来源于地球深处熔融的岩浆和放能一般认为地热来源于地球深处熔融的岩浆和放射性物质的衰变射性物质的衰变(2)应用：可以应用：可以(ky)通过地下蒸汽、地热水通过地下

16、蒸汽、地热水(温泉温泉)、地下干热岩体来得到地热能地热能可直接用于采地下干热岩体来得到地热能地热能可直接用于采暖、水产养殖、温室养殖，以及医疗等方面天然暖、水产养殖、温室养殖，以及医疗等方面天然温泉与人工开采的地下热水，已经广泛使用据联温泉与人工开采的地下热水，已经广泛使用据联合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发合国统计，世界地热水的直接利用远远超过地热发电，中国的地热水直接利用居世界首位电，中国的地热水直接利用居世界首位第17页/共30页第十七页，共31页。186氢能氢能(1)氢能：无论核能还是太阳能，都不便于储存和携氢能：无论核能还是太阳能，都不便于储存和携带目前迫切需要一种能替代

17、石油、储量丰富带目前迫切需要一种能替代石油、储量丰富、不污染环境的燃料这种理想的燃料就是氢、不污染环境的燃料这种理想的燃料就是氢(2)氢能的开发和利用氢能的开发和利用两个难题两个难题作为潜在的能源，氢能的开发利用需要解决两个难作为潜在的能源，氢能的开发利用需要解决两个难题一个难题是氢的制备，需要一种价廉易行的方题一个难题是氢的制备，需要一种价廉易行的方法法(fngf)；二是氢的储存和运输要比较方便；二是氢的储存和运输要比较方便第18页/共30页第十八页，共31页。19氢的制备方式氢的制备方式一是用电解水的办法可以得到一是用电解水的办法可以得到(d do)(d do)氢，但是氢，但是所消耗的能量

18、会大于氢燃烧放出的能量，显然不所消耗的能量会大于氢燃烧放出的能量，显然不合算合算二是可以利用聚焦太阳能获得高温来分解水，从二是可以利用聚焦太阳能获得高温来分解水，从而得到而得到(d do)(d do)氢，这是廉价制氢的最有希望的氢，这是廉价制氢的最有希望的方法方法储存氢的三种方式储存氢的三种方式一是气态储氢，将氢气储存在钢瓶中；二是液态一是气态储氢，将氢气储存在钢瓶中；二是液态储氢，将液氢储存在大罐内；三是储氢，将液氢储存在大罐内；三是“金属储氢金属储氢”，就是使氢与一些合金发生化学反应，生成金属氢就是使氢与一些合金发生化学反应，生成金属氢化物，这一反应是可逆的，在一定温度、压力下，化物，这一

19、反应是可逆的，在一定温度、压力下，金属氢化物将重新分解出氢供使用，这是目前公金属氢化物将重新分解出氢供使用，这是目前公认最有前途的一种方法认最有前途的一种方法第19页/共30页第十九页，共31页。20(3)应用应用氢氧燃料电池，实验用的氢燃料汽车都是氢的直接氢氧燃料电池，实验用的氢燃料汽车都是氢的直接应用将来我们若能获取大量的廉价氢，氢燃料可以应用将来我们若能获取大量的廉价氢，氢燃料可以(ky)取代现在使用的所有能源取代现在使用的所有能源第20页/共30页第二十页，共31页。21课堂互动讲练课堂互动讲练太阳能的利用太阳能的利用 太阳直接射到地面上的辐射功率，在与光太阳直接射到地面上的辐射功率，

20、在与光垂直的平面上，每平方米的功率约为垂直的平面上，每平方米的功率约为1400 W若若面积为面积为2 m2，且与阳光，且与阳光(ynggung)垂直的某热水垂直的某热水器内有器内有10 kg的水，且水的初温为的水，且水的初温为20 ，热效率为，热效率为80%，需多长时间才能使水沸腾，需多长时间才能使水沸腾已知已知c水水4.2103 J/(kg)?第21页/共30页第二十一页，共31页。22【答案】【答案】1500 s【方法总结】转化率是太阳能和热能联系【方法总结】转化率是太阳能和热能联系(linx)的关键的关键第22页/共30页第二十二页，共31页。23风能的利用风能的利用 某地区的平均风速是

21、某地区的平均风速是6 m/s，已知空气密度为，已知空气密度为1.3 kg/m3，此地有一风车，其叶片转动而形成一个半径为，此地有一风车，其叶片转动而形成一个半径为20 m的圆面，假如这个风车能将此圆内的圆面，假如这个风车能将此圆内10%的气流动的气流动能转化为电能，求这个风车发电能转化为电能，求这个风车发电(fdin)的功率的功率第23页/共30页第二十三页，共31页。24第24页/共30页第二十四页，共31页。25【答案】【答案】1.76104 W【方法总结】风力发电【方法总结】风力发电(fdin)是将机械能转是将机械能转化为电能，风能属可再生能源，正确解题要求能化为电能，风能属可再生能源，

22、正确解题要求能建立清晰的物理图景和物理模型建立清晰的物理图景和物理模型第25页/共30页第二十五页，共31页。26氢能的利用氢能的利用 以氢气为燃料的汽车发动机在燃烧过程中，以氢气为燃料的汽车发动机在燃烧过程中，只会排出水蒸气而无二氧化碳等其他废气只会排出水蒸气而无二氧化碳等其他废气(fiq)排排出，因而不会产生温室效应，具有环保意义出，因而不会产生温室效应，具有环保意义某汽车重某汽车重6 t，阻力为车重的，阻力为车重的0.05倍，最大输出功倍，最大输出功率为率为60 kW.若此车以最大速度匀速行驶若此车以最大速度匀速行驶300 km，发动机的效率为发动机的效率为50%，则需要多少氢气做燃料？

23、，则需要多少氢气做燃料？(g10 m/s2，若已知每摩尔氢气燃烧后生成水蒸，若已知每摩尔氢气燃烧后生成水蒸气并放出气并放出285.8 kJ的热量的热量)第26页/共30页第二十六页，共31页。27【答案【答案(d n)】12.6 kg第27页/共30页第二十七页，共31页。28本部分内容本部分内容(nirng)(nirng)讲解结束讲解结束按按ESC键退出键退出(tuch)全全屏播放屏播放谢谢谢谢(xi xie)使用使用第28页/共30页第二十八页，共31页。29第29页/共30页第二十九页，共31页。感谢感谢(gnxi)观看！观看！第30页/共30页第三十页，共31页。NoImage内容(nirng)总结1。1.知道什么是传统能源，什么是能源危机。2知道有哪些新能源和新能源开发的意义。(3)光化学转换是指将太阳能转换为_能的过程。分散性到达地球表面的太阳辐射能虽然总量很大，但是能流密度比较低。装置：平板集热器和聚光式集热器。风力发电是将风能转化为机械能，最终转化为电能。【方法总结】风力发电是将机械能转化为电能，风能属可再生能源，正确解题(ji t)要求能建立清晰的物理图景和物理模型第三十一页，共31页。