师：同学们，大家好。今天我们来学习沪粤版物理九年级下册第二十章第二节——开发新能源。面对日益逼近的能源危机，世界各国越来越重视节能，并努力开发各种新能源。比如，我国正在大力发展新能源汽车。我们先通过一段视频来了解一下新能源汽车。
从26号至28号，2022世界新能源汽车大会在北京、海南两地以线上线下相结合的方式举行。与会专家表示，目前全球新能源汽车累计销量突破2000万辆。2022年上半年，全球新能源汽车销量超过422万辆，同比增长66.38%，再创新高。其中，中国新能源汽车销量达到260万辆，占全球销量的六成以上，市场渗透率超21.6%，保有量突破1100万辆。智能网联汽车技术加速落地，高精度传感器、车用软件等需求持续提升，预计2030年的市场整体规模有望接近4700亿美元。
新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外的所有其他能源汽车，主要使用的能源包括燃料电池、混合动力、氢能源和太阳能等等。接下来我们先来认识太阳能。同学们，你们见过太阳能路灯吗？对它的工作原理好奇吗？请阅读课本“太阳能，永恒的动力之源”这部分内容，寻找答案，并对下面的问题进行交流讨论。相信同学们通过讨论都会有所收获，接下来我们一起来学习。
人类利用太阳能有四种途径：第一种途径是被植物、微生物吸收。植物通过光合作用可以将太阳能转化为生物能，并以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来供人们使用。第二种途径是大气水分升腾循环，太阳能转化为风、流水、波浪、潮汐等形式的机械能。第三种途径是被海洋吸收，太阳能转化为海洋的内能。第四种途径是直接利用，例如我们的太阳能热水器，它是将太阳能转化为内能；太阳能发电是将太阳能转化为电能。在未来，或许我们能开上太阳能小汽车，它可以将太阳能转化为化学能。同学们，你还知道哪些直接利用太阳能的设备呢？比如夏天用到的太阳能风扇帽，将太阳能最终转化为机械能；太阳能路灯将太阳能转化为光能；太阳能海水淡化是利用太阳能蒸馏器，利用太阳能产生内能，驱动海水蒸发与冷凝，获得淡水；太阳能暖房就是利用太阳的能量来提高塑料大棚或玻璃房内的温度，以满足植物生长对温度的要求。我国的天宫空间站，其巨型太阳能翼光电转化效率高达30%，更多更好的太阳能帆板可以发出更多更好的电，除了支持科学实验之外，也能让在里面工作的航天员更加舒适。
目前，人类根据光电转换原理，已经成功研制了多种太阳能电池。太阳光照到半导体材料硅制成的太阳能电池上便可转换成电能。这种太阳能电池已广泛应用在人造卫星、宇宙飞船和空间站中。现在，人们正在研究将太空收集到的太阳能，通过微波技术传回地球供人类使用。总之，随着科学技术的发展，人类利用太阳能的途径越来越多样，形式也越来越丰富，利用太阳能的前景十分美好。
太阳能用途如此广泛，还是清洁能源，那么太阳能多不多呢？请同学们观察这幅图片，看看太阳能到达地面的辐射功率，计算一下太阳每小时辐射到地球的总能量有多少？这些能量相当于多少吨无烟煤完全燃烧所放出的能量？无烟煤的热值为(3.4×10^{7})焦/千克。同学们都算好了吗？我们一起来看一看。
因为功等于功率乘以时间，从图片可以看到，太阳能的辐射功率为(1.7×10^{7})瓦，时间为一小时，即3600秒。代入数据计算可得一小时地面接收到的太阳能为(6.1×10^{20})焦耳。相当于多少吨无烟煤完全燃烧所放出的能量呢？由于热量等于质量与热值的乘积，所以质量等于热量除以热值。已知无烟煤的热值为(3.4×10^{7})焦/千克，代入数据计算可得约为(1.79×10^{13})千克。
通过计算我们发现太阳能十分巨大，况且太阳的寿命至少是50亿年，所以我们说太阳能是永恒的动力之源。我们为什么要大力开发太阳能呢？因为太阳能十分巨大，供应时间长久、分布广阔、获取方便，还是安全清洁、无污染的能源。当然，太阳能也有缺点，比如太分散，受季节、天气和地理环境影响较大，能量转换效率低。太阳能为地球提供了如此巨大的能量，那么太阳能来自哪里呢？太阳能来源于核能。接下来我们先通过一段视频认识一下核能。
（播放视频：1964年10月16日，新疆罗布泊大漠深处，一个巨大的火球腾空而起，天空和大地被照得一片通红。这一天，中国第一颗原子弹爆炸试验成功，现场万众欢腾，大家将帽子抛向空中，庆祝这历史性的伟大时刻。）
通过视频，我们看到原子弹内部蕴藏着巨大的能量。下面请同学们阅读课本76 - 77页“裂变链式反应”的内容，并对以下问题进行交流讨论。
原子核内部蕴藏的巨大能量叫做原子核能，简称核能。怎样才能将原子核内部蕴藏的核能释放出来呢？原子核是可以改变的，而且在有些改变过程中会释放出巨大的能量。释放核能的方式有两种：一是使原子核发生核裂变，二是使原子核发生核聚变。我们先来看看原子核的裂变。核裂变是较重的原子核分裂为较轻的原子核的一种核反应。科学家研究发现，如果用中子作为炮弹去轰击铀核，不仅能使铀核分裂，同时还会放出2到3个中子及一定量的核能。这2 - 3个中子又轰击2 - 3个铀核，发生裂变，放出更多的中子，使更多的铀核裂变。这种铀核裂变引发的过程叫做链式反应。链式反应的发现使人类实际利用核能成为可能，但是这种反应若不加以控制，在极短的时间内将释放出巨大的能量。如图所示，原子弹爆炸就是这种情况。计算表明，1千克铀全部裂变释放的能量相当于2700吨标准煤完全燃烧放出的能量，地球上其他的能源都无法与核能相比。然而，要安全利用核能，就必须控制产生中子的数量和速度，如我们的秦山核电站。接下来我们一起来看一下核电站是如何工作的。
核反应堆中就有控制产生中子的数量和速度的装置。核反应堆的中心部分包括水和燃料棒，以此启动受到控制的核反应。请同学们看这幅图片，图片的右侧是一个核反应堆，通过控制棒，我们可以控制中子的数量和速度，从而控制释放核能的速度。我们用核热来对水进行加热，水受热变成水蒸气，水蒸气推动汽轮机做功，转化为汽轮机的机械能，之后汽轮机带动发电机转动，将机械能转化为电能，并利用输电线输送到千家万户。核电是利用核裂变反应释放能量，不会产生二氧化硫等有害气体，不会对空气造成污染，属于清洁型能源，而且能量巨大。但是核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。核发电是人类利用核电的主要方式。世界上自1954年第一座核电站建成以来，至今已有很多国家和地区的核电站在运行。目前国家正在制定核电安全规划和发展规划。