物理與能源開發(fā)

表達(dá)形式通俗易懂課題深遠(yuǎn)具有研究意義內(nèi)容豐富，形式多樣課題研究成果的特點(diǎn)：第一頁第二頁，共21頁。過程記錄收集并整理資料對資料進(jìn)行總結(jié)小組成員通過從科技書籍、網(wǎng)絡(luò)或老師得到相關(guān)資料由小組長整理得到的資料進(jìn)行總結(jié)小組合作撰寫活動總結(jié)第二頁第三頁，共21頁。過程記錄（結(jié)題階段）制作ppt，填寫結(jié)題報告、寫論文由組長制作電子版的開題報告最后由組員一同填寫“研究學(xué)習(xí)性”表格第三頁第四頁，共21頁。研究背景：

人類利用能源的過程大致可分為兩個階段。第一階段是十八世紀(jì)之前，在能源利用方面，主要以木材為主，煤和石油占一小部分。第二階段是從十八世紀(jì)瓦特發(fā)明的蒸汽機(jī)到二十世紀(jì)八九十年代，在能源利用方面，主要以煤、石油、天然氣等一些不可再生資源為主。這些能源推進(jìn)了科技的進(jìn)步，同時，也大大推進(jìn)了人類文明發(fā)展的進(jìn)程。但隨著這些普通能源的使用，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。如酸雨，臭氧層空洞，溫室效應(yīng)加劇等。這些問題嚴(yán)重威脅了人類及其他生物的生存與發(fā)展，其次，現(xiàn)今普通能源的儲量已經(jīng)不能滿足全人類的需求。如原油只夠用41年，天然氣只夠使用63年，煤的使用也只有218年。第四頁第五頁，共21頁。研究背景：

根據(jù)美國能源信息署最新預(yù)測結(jié)果，隨著世界經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展，未來世界能源需求量將急劇增加。預(yù)計，2010年世界能源需求量將達(dá)到105.99億噸油當(dāng)量，2020年將會達(dá)到128.89億噸油當(dāng)量，2025年達(dá)到136.50億噸油當(dāng)量，年均增長率為1.2%。歐洲和北美洲兩個發(fā)達(dá)地區(qū)能源消費(fèi)占世界總量的比例將繼續(xù)呈下降的趨勢，而亞洲、中東、中南美洲等地區(qū)將保持增長態(tài)勢。伴隨著世界能源儲量分布集中度的日益增大，對能源資源的爭奪而引發(fā)沖突或戰(zhàn)爭的可能性依然存在。隨著世界能源消費(fèi)量的增大，二氧化碳，氫氧化物，灰塵顆粒物等環(huán)境的污染和全球氣候的影響將日趨嚴(yán)重。據(jù)美國能源信息署統(tǒng)計，1990年世界二氧化碳的排放量約為215.6億噸，2001年達(dá)到239.0億噸，預(yù)計，2010年將為277.2億噸，2025年將達(dá)到371.2億噸，年均增長1.85%。面對以上挑戰(zhàn)，未來世界能源供應(yīng)和消費(fèi)將向多元化、清潔化、高效化、全球化和市場化方向發(fā)展。面對現(xiàn)狀，我們不得不盡快研究新能源的開發(fā)與開發(fā)方向！第五頁第六頁，共21頁。研究背景：1.受經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長的影響，世界次能源消費(fèi)量不斷增加。2.世界能源消費(fèi)呈現(xiàn)不同的增長模式，發(fā)達(dá)國家增長速率明顯低于發(fā)展中國家。3.世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)取消趨向優(yōu)質(zhì)化，但地區(qū)差異仍然很大。4.世界能源資源仍比較豐富，但能源貿(mào)易及運(yùn)輸壓力增大。第六頁第七頁，共21頁。

現(xiàn)代能源的開發(fā)第七頁第八頁，共21頁。核能的發(fā)展史

從1932年發(fā)現(xiàn)中子到1939年發(fā)現(xiàn)裂變，結(jié)果經(jīng)歷了七年之久才把巨大的裂變能從鈾核中解放出來。它同已知的只有幾個電子伏的化學(xué)能相比要大幾百萬倍，而同一般的核反應(yīng)能相比也要大十倍左右?？茖W(xué)家們?yōu)榱四芎芎美盟托枰O(shè)法找到產(chǎn)生這種巨大能量的根源。隨著核科學(xué)的不斷發(fā)展，在1911年，盧瑟福又發(fā)現(xiàn)了原子中存在著某一核心部分，即找到了原子核。并從它的特性中知道，原子質(zhì)量的絕大部分都集中在原子核上。這樣，人們就認(rèn)為原子核中儲藏著巨大能量的說法更能反映客觀實(shí)際。而放射能實(shí)際上也就是由于原子核自身發(fā)生變化時所釋放出的能量。另外，原子能的提法又很容易和化學(xué)能相混混淆，所以把放射能稱之為“核能”更符合實(shí)際情況。第八頁第九頁，共21頁。1938年德國科學(xué)家哈恩和斯特拉思曼發(fā)現(xiàn)中子會誘發(fā)核的裂變，而且某些元素在受到慢中子的轟擊時會引起比快中子更強(qiáng)的反應(yīng)。這幾個發(fā)現(xiàn)與玻爾的液滴模型一起，構(gòu)成了核能開發(fā)的理論起點(diǎn)。由于納粹德國的侵略，許多優(yōu)秀的科學(xué)家來到了美國。1939年玻爾在美國舉行了一次演講，在演講中，他介紹了哈恩的鈾裂變實(shí)驗(yàn)。在這個實(shí)驗(yàn)中，中子轟擊鈾原子，并使之裂變?yōu)楦p的物質(zhì)，同時在很短時間內(nèi)釋放出了巨大的能量。這之后，聽眾之一的費(fèi)米隨即開始著手展開核能的開發(fā)實(shí)驗(yàn)。1942年，費(fèi)米建立了世界上第一個核反應(yīng)堆，并使反應(yīng)堆發(fā)生了可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這是核能歷史上的一個里程碑。隨后，便是眾所周知的曼哈頓工程以及對日本的廣島、長崎投放原子彈。第九頁第十頁，共21頁。能源的分類1、按來源分為3類：地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。

①來自地球外部天體的能源（主要是太陽能）。②地球本身蘊(yùn)藏的能量。如原子核能、地?zé)崮艿取＂鄣厍蚝推渌祗w相互作用而產(chǎn)生的能量。如潮汐能。2、按能源的基本形態(tài)分類，有一次能源和二次能源。一次能源又分為可再生能源（水能、風(fēng)能及生物質(zhì)能）和非再生能源（煤炭、石油、天然氣、油頁巖等）。根據(jù)產(chǎn)生的方式可分為一次能源（天然能源）和二次能源（人工能源）。一次能源包括可再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣資源，其中包括水、石油和天然氣在內(nèi)的三種能源是一次能源的核心，它們成為全球能源的基礎(chǔ)；除此以外，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范圍?nèi)；二次能源則是指由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換成其他種類和形式的能量資源，例如：電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等能源都屬于二次能源。

第十頁第十一頁，共21頁。

3、按能源性質(zhì)分，有燃料型能源（煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材）和非燃料型能源（水能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能）?/p>

4、根據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清潔型能源包括水力、電力、太陽能、風(fēng)能以及核能等。

5、根據(jù)能源使用的類型又可分為常規(guī)能源和新型能源。常規(guī)能源包括一次能源中的可再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣等資源。新型能源是相對于常規(guī)能源而言的，包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、生物能以及用于核能發(fā)電的核燃料等能源。

6、人們通常按能源的形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次對它進(jìn)行分類。世界能源委員會推薦的能源類型分為：固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、電能、太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、核能、海洋能和地?zé)崮?。其中，前三個類型統(tǒng)稱化石燃料或化石能源。

7、商品能源和非商品能源。

8、再生能源和非再生能源第十一頁第十二頁，共21頁。水能

水能是一種可再生能源，是清潔能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括:河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源,一次能源。水不僅可以直接被人類利用，它還是能量的載體。太陽能驅(qū)動地球上水循環(huán)，使之持續(xù)進(jìn)行。地表水的流動是重要的一環(huán)，在落差大、流量大的地區(qū)，水能資源豐富。隨著礦物燃料的日漸減少，水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。世界上水力發(fā)電還處于起步階段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水運(yùn)動均可以用來發(fā)電?？梢岳秒娊馑肿雍凸庖约盎瘜W(xué)分解水分子的方式，來分解到可燃燒的氫氣，它可作為新的，多用途的能源來替代現(xiàn)有的礦物質(zhì)能源。水分子的分解過程簡而易行，投資少見效快。這給水能的綜合利用帶來了廣泛的前景，在地球上，水是一種到處可見的液態(tài)物質(zhì)。通過水的分解裝置，制備出氫燃料，可用于汽車，航天航空，熱力發(fā)電等工業(yè)和民用方面，在較大的程度上，緩解了人類對礦物質(zhì)資源的過分依賴。第十二頁第十三頁，共21頁。太陽能太陽能光熱現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運(yùn)用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運(yùn)用適當(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡?，建筑物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設(shè)計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。太陽光合能植物利用太陽光進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物。因此，可以人為模擬植物光合作用，大量合成人類需要的有機(jī)物，提高太陽能利用效率。太陽能光伏光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機(jī)提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明，并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。第十三頁第十四頁，共21頁。潮汐能與海洋能波浪發(fā)電據(jù)科學(xué)家推算，地球上波浪蘊(yùn)藏的電能高達(dá)90萬億度。海上導(dǎo)航浮標(biāo)和燈塔已經(jīng)用上了波浪發(fā)電機(jī)發(fā)出的電來照明。大型波浪發(fā)電機(jī)組也已問世。中國在也對波浪發(fā)電進(jìn)行研究和試驗(yàn)，并制成了供航標(biāo)燈使用的發(fā)電裝置。將來的世界，每一個海洋里都會有屬于我們中國的波能發(fā)電廠。波能將會為中國的電業(yè)作出很大貢獻(xiàn)。潮汐發(fā)電據(jù)世界動力會議估計，到2020年，全世界潮汐發(fā)電量將達(dá)到1000-3000億千瓦。世界上最大的潮汐發(fā)電站是法國北部英吉利海峽上的朗斯河口電站，發(fā)電能力24萬千瓦，已經(jīng)工作了30多年。中國在浙江省建造了江廈潮汐電站，總?cè)萘窟_(dá)到3000千瓦。

第十四頁第十五頁，共21頁。開發(fā)新能源的目的隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，能源需求持續(xù)增長，能源供需矛盾也越來越突出，迫在眉睫的問題是，中國究竟該尋求一條怎樣的能源可持續(xù)發(fā)展之路？業(yè)內(nèi)官員和學(xué)者認(rèn)為，為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，中國一方面必須“開源”，即開發(fā)核電、風(fēng)電等新能源和可再生能源，另一方面還要“節(jié)流”，即調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力實(shí)施節(jié)能減排。

開發(fā)新能源和可再生能源是能源可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)有之義。我國的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)里，煤炭、石油與天然氣等不可再生能源占絕大部分，新能源和可再生能源開發(fā)不足，這不僅造成環(huán)境污染等一系列問題，也嚴(yán)重制約能源發(fā)展，必須下大力氣加快發(fā)展新能源和可再生能源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)能源供給能力，緩解壓力。第十五頁第十六頁，共21頁。開發(fā)新能源意義

走能源可持續(xù)發(fā)展之路，從大的能源結(jié)構(gòu)來講，還是要加快發(fā)展核電。最近一兩年，從中央到國務(wù)院，都堅定了加快發(fā)展核電的信心，今年以來核電的工作力度也在加大。在今后一個時期，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)方面，核電的比重、速度要保持相對快速的增長，規(guī)模要在短期內(nèi)有比較大的提升。不光是沿海，還要逐步向中部地區(qū)發(fā)展。

節(jié)能減排是能源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。侯云春表示，我國能源需求結(jié)構(gòu)不合理突出表現(xiàn)在能源利用消耗高、浪費(fèi)大、污染嚴(yán)重，緩解能源供需矛盾問題，從根本上就是大力節(jié)約和合理使用，提高其利用效率，嚴(yán)格控制鋼鐵、有色、化工、電力等高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步淘汰落后的生產(chǎn)能力。同時，還要大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、積極開展清潔生產(chǎn)，全面推進(jìn)管理節(jié)能，大力推廣節(jié)能市場機(jī)制，促進(jìn)節(jié)能發(fā)展，廣泛開展全民節(jié)能活動。第十六頁第十七頁，共21頁。物理在新能源上的應(yīng)用晶體管的發(fā)明與應(yīng)用微處理器四核微處理器半導(dǎo)體的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電生物質(zhì)能水力發(fā)電第十七頁第十八頁，共21頁。學(xué)習(xí)的感受與體會

目前，世界各國都在大力研究新型太陽能電池，提高光電轉(zhuǎn)換率，使太陽能的開發(fā)利用進(jìn)一步深化。太陽能的開發(fā)方興未艾，研制出的太陽能新產(chǎn)品層出不窮。例如，英國研制成功一種太陽能冰箱有九塊吸熱板，晴天時它可以向冰箱的蓄電池充電，一天的充電量足夠電冰箱使用五天。瑞士發(fā)明了一種太陽能熱水瓶，僅重400克，通過裝在瓶底部的像鏡子似的折疊鋁葉板吸收太陽能，用來燒開水。未來時代將是太陽能大顯身手的時代，在我國的現(xiàn)代化建設(shè)中，太陽能也將發(fā)揮越來越重要的作用?，F(xiàn)在，人們越來越認(rèn)識到太陽能的重要價值。特別是在當(dāng)前世界各國面臨能源日益緊缺的情況下，人們已把太陽能作為開發(fā)利用的現(xiàn)代主要新能源之一，因此向太陽這個取用不盡的能源寶庫索取能量實(shí)現(xiàn)人類歷史上的能源變革，已成為今后能源發(fā)展的主要趨向。

第十八頁第十九頁，共21頁。課題研究的目的與意義我國正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時期，但在發(fā)展的同時也面臨著很多問題，新能源作為一種“綠色”新技術(shù)，在減少環(huán)境污染，緩解環(huán)境壓力的同時，也可以緩解我國的能源危機(jī)，充分體現(xiàn)了“科學(xué)發(fā)展”、“可持續(xù)發(fā)展”、“和諧發(fā)展”的發(fā)展理念，發(fā)展?jié)摿薮螅履茉撮_發(fā)正迎來前所未有的歷史發(fā)展機(jī)遇。清潔、高效的新型能源的開發(fā)利用，例如太陽能電池、新型半導(dǎo)體照明設(shè)備。一方面，采取切實(shí)措施，廣泛宣傳節(jié)約能源和鼓勵使用清潔、高效的新型能源，使全社會都了解節(jié)能和利用新能源和可再生能源的意