《学习包-太阳能的利用》设计 省赛一等奖

《学习包—太阳能的利用》教学设计一、教学目标知识与技能了解人们利用与开发太阳能的历史和现状，知道利用太阳能的各种方法与途径，知道利用太阳能应注意的问题。能制作简易的太阳能热水器与太阳能电池，知道制作的要求和注意事项。过程与方法懂得用控制变量法进行提高太阳能热水器效率的探索研究，与对本地区的太阳辐射量的探索研究。会完成对各种实验表格的设计与填写，并能完成课题报告的撰写。情感态度与价值观激发学生利用与开发太阳能的兴趣，增强保护环境、节能的使命感。二、教学方法教师在学生的实验制作与探究活动中，填写实验表格、完成实验报告中，在协作交流、成果展示中实施有效地教学指导。三、重点难点重点与难点是完成实验制作与实验探究，激发学生利用与开发太阳能的兴趣，增强保护环境、节能的使命感。四、教学过程你想知道人们是如何利用与开发太阳能的吗？你想亲学会自制作太阳能集热器和太阳能电池吗？你想了解与研究上海地区的太阳辐射的特点吗？第一阶段：问题探讨。1．看1．1．实验演示：太阳能辐射仪器，太阳帽、太阳能小车的制作。1．2．展示开发与利用太阳能成果图片：说明：太阳能是一种可广泛利用的清洁能源。我们目前的利用方式主要是两种：一是将阳光聚焦，将光能转化为热能。在日照充分的地方，人们在生产和生活中已大量使用太阳灶、干燥器和太阳能热水器。二是将太阳能转化为化学能，再用化学能发电。比较常见的光电池是硅电池（它能将13%-20%的日光能转化为电能）。许多电子计算器和其他小型电子仪器现在已经采用太阳能电池供电，人造卫星和宇宙飞船更是主要依靠太阳能电池来提供电力。2、读（1）有关人们利用太阳能的技术方法①太阳能的采集平板集热器，真空管集热器，聚光集热器。②太阳能转换太阳能-热能转换，太阳能-电能转换，太阳能-氢能转换，太阳能-生物质能转换，太阳能-机械能转换。③太阳能贮存热能贮热，电能贮存，氢能贮存，机械能贮存。④太阳能传输⑤困难所在太阳能虽然十分巨大，但它太分散，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广。由于地球的自转和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续地使用造成困难。目前太阳能转换器的效率不高。光热转换的效率为50～60%，而光电转换的效率只有10%左右。所以还要下大力气研制高转换效率的材料。（2）太阳集热器的制作与探索如何提高太阳能热水器效率阅读教材中关于“太阳集热器的制作与探索如何提高太阳能热水器效率”的内容。3、评在阅读教材中关于“太阳集热器的制作与探索如何提高太阳能热水器效率”的内容后，请同学们对研究方案进行评议。评议内容：（1）实验原理：是通过热传导、热对流和热辐射的方式将太阳能转化为水的内能的，还是通过将太阳能转化为化学能，再用化学能发电的等。（2）采集手段：是箱式平板集热器，还是其它方式。（3）简易太阳能集热器的制作器材与探索研究的方案：①器材的作用是什么？②能否对器材和方案作出更合理地改进？（4）测试方法：主要是指对温度的测量方法。4、提出新的实验方案与课后实施。（1）参考方案：①简易太阳能集热器的制作器材：200毫升装矿泉水空瓶4个（也可以是同样大小的透明、白色和黑色聚乙烯塑料袋若干个，橡皮塞4个（或用来封口的橡皮筋、塑胶带等），15×50×15厘米3的纸板箱（或木板箱）4个，黑纸若干张，光亮、平整铝箔包装纸若干，泡沫块若干，15×50厘米2透明薄玻璃板两块，高14厘米支架16个。温度计（温度传感器）等。④⑤研究方法与实验组装示意图将矿泉水空瓶装入4/5容积的自来水，然后用橡皮塞封好瓶口，不要让它漏水，将瓶子放入纸板箱内，盖上玻璃板就制成了一个简易的太阳能集热器了。本实验采用比较研究法，具体实验方案如下所示：实验1：在纸板箱的底部和四周垫上泡沫、铝箔包装纸，其中放入上面制作好的集热器，在箱子的上方盖上两块玻璃，并使两块玻璃间形成一定的间隙，做标记为1号，如图所示。实验2：在纸板箱的底部和四周垫上泡沫、黑纸，其中放入上面制作好的集热器，在箱子的上方盖上两块玻璃，并使两块坡璃间形成一定的间隙，做标记为2号，如图所示。实验3：在纸板箱的底部和四周垫上泡沫、铝箔包装纸，在瓶的靠箱底部分的侧面糊上黑纸，在箱子的上方盖上两块玻璃，并使两块玻璃间形成一定的间隙，做标记为3号，如图所示。实验4：在纸板箱的底部和四周垫土泡沫、铝箔包装纸，在瓶的侧面全部糊上黑纸，盖上两块玻璃，在箱子的上方并使两块玻璃间形成一定的间隙，做标记为4号，如图所示。在阳光充足的地方分别让四个不同的实验装置接受太阳的照射，比较经过相等时间照射后水的温度（温度用温度计进行及时测量），就会发现提高太阳能利用效率的方法。（2）课后实施要求：①认真完成实验测试，获取重要的经验感受；②完成《探究太阳能利用效率活动任务单》的填写任务；③提出与利用和开发太阳能有关的问题，再通过查阅相关资料，对这些问题进行解释说明，最后与同学们进行交流。 第二阶段：探索研究。（一）制作太阳能电池，研究上海地区太阳辐射的特点。1．制作太阳能电池第一步：制作二氧化钛膜先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10～15分钟，然后冷却第二步：利用天然燃料为二氧化钛着色如右图所示，把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶，用一大汤匙的税进行挤压，然后把二氧化钛膜放进去进行着色，大约需要5分钟，知道膜层变成深紫色，如果膜层两面着色的不均匀，可以在放进去浸泡5分钟，然后用乙醇冲洗，并用柔软的纸轻轻地擦干。第三步：制作反电极电池需要正电极，当然也需要反电极。正电极和反电极一样，是由涂有导电的SnO2膜层构成的，利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的那一面是可以导电的，利用手指也可以做出判断，导电面较为粗糙。如突五所示，把非导电面标上‘+’，然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。第四步：加入电解质利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它主要用于还原和再生燃料。如图六所示，在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。第五步：组装电池把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质，然后把反电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开，以便利用暴露在外面的部分作为电极的测试用。利用两个夹子把电池夹住，这样，你的太阳能电池就做成了。第六步：电池的测试在室外太阳光下，可以获得开路电压,短路电流1mA/cm2的太阳能电池2．谈体会要求：①实验中存在的问题与；②实验注意事项；③改进意见。3．研究上海地区高层楼房太阳辐射的特点要求：①要确定研究的意义是