22.3太阳能（教学设计）九年级物理全一册（人教版）

22.3太阳能（教学设计）年级九年级授课时间课题22.3太阳能教学目标1.知道太阳能的由来和特点。2.知道太阳能的利用方式及其新进展。教材分析地球上(除核能、地热能和潮汐能以外)的能量主要来自太阳，太阳每年辐射到地球上的能量比目前每年人类消耗的总能量大一万多倍，可见太阳能的利用有巨大潜能。太阳能分布广、获取方便、无污染，是人类未来的理想能源之一。本节内容由“太阳——巨大的“核能火炉”“太阳是人类能源的宝库”和“太阳能的利用”三部分构成。人类直接利用太阳能有两种方式：太阳能集热器把太阳能转化为内能，太阳能电池把太阳能转化为电能。其中教学重点是让学生正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。建议从能量转化角度引导学生理解人类间接和直接利用太阳能的发展过程，并让学生通过“想想做做”的课前小实验和搜集生产生活中利用太阳能的实例，感受太阳能的应用前景，培养学生节能环保意识和可持续发展的科学理念。教学器材多媒体ppt，包含视频《太阳能集热发电站》、《太阳能》等。教学过程教师活动学生活动导入新课【播放图片并提问】想一想：如果没有太阳，我们的世界会变成什么样子？如果没有太阳，地球上将到处是黑暗，到处是寒冷，没有风、雪、雨、露，没有草、木、鸟、兽，自然也没有人。一句话，没有太阳，就没有我们这个美丽可爱的世界。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？巨大的太阳能是怎么产生的呢？人类是怎样利用太阳能的呢？今天我们就学习太阳能的知识——《22.3太阳能》。学习新课一、太阳——巨大的“核能火炉”【提问】太阳的结构是怎样的？巨大的太阳能是怎么产生的呢？【分析归纳】1.太阳的结构如图所示，从内到外依次是太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气。2.太阳能的来源——氢核聚变在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，核心温度高达1500万摄氏度，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧”50亿年。3.太阳能的传递——热辐射太阳距地球亿千米，直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约6000°C，就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。【例题1】太阳是离地球最近的一颗恒星，每时每刻都在向地球辐射光和热。太阳能来源于太阳内部发生的核_____（选填“裂变”或“聚变”）。太阳能是人类能源的宝库，太阳能是______能源（选填“一次”或“二次”）。太阳光由各种色光混合而成，其中______、绿、蓝是色光的三原色。【答案】聚变；一次；红。【解析】在太阳内部，氢原子核在超高温作用下发生聚变，释放巨大的核能。太阳能是一次性能源。色光的三原色是红、绿、蓝。阅读课本第174页《太阳—巨大的“核能火炉”》回答问题。做例题1，了解太阳能的来源。学习新课【提问】化石能源是怎样形成的？地球上的能量是怎样转化和守恒的？【分析归纳】1.地球上大多数能源来自于太阳能由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利用这些能量，实际上都是间接地利用太阳能。2.化石能源的形成远古时期陆地和海洋中的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和煤。在石油形成过程中还放出天然气。（1）石油、天然气形成示意图（2）煤的形成示意图煤是植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。3.风能的形成由于地球表面各个部位吸收太阳热量的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后（密度变小）上升，冷空气冷却变重（密度变大）后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。4.水能的形成阳光晒暖了地球表面的水，水吸热蒸发变为水蒸气上升到高空中，水蒸气液化形成的小水滴或凝华成的小冰晶悬浮在高空中形成云；云中的小水滴或小冰晶相互聚集，最后下降成为雨，雨落到地面，汇入江、河、湖、海中而流动，成为具有动能的水。5.想想议议根据图说明太阳辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况。【分析总结】（1）风能：地球上任何地方都在吸收太阳能，但是由于地面每个部分受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀密度变小上升，冷空气冷却密度变大下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。（2）水能：太阳照射使地面附近的空气温度升高，内能增加，含有水蒸气的热空气快速上升。在上升中，空气逐渐冷却液化成小水滴或凝华为小冰晶，形成了云。在一定条件下，云中小水滴和小冰晶越来越大，就会下落，小冰晶在下落的过程中就会熔化，和原来的小水滴一起落到地面形成雨。（3）能量守恒植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命和人类的各种活动。地球上几乎所有的能源都来自太阳能，太阳能在转移和转化过程中总量保持不变。（4）结论：地球上的风能、水能、生物质能等都来源于太阳。【例题2】关于能源，下列说法中错误的是（B）A．太阳是人类能源的宝库B．风能、水能是一次能源，太阳能是二次能源C．地球上的风能、水能、生物质能等都来源于太阳D．科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类的能源问题【解析】A．太阳是人类能源的宝库，太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，故A正确，不符合题意；B．一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，风能、水能、太阳能都是一次能源，故B错误，符合题意；C．地球上的风能、水能、生物质能等都来源于太阳，故C正确，不符合题意；D．如果可控制的核聚变能够实现，有望彻底解决人类能源问题，故D正确，不符合题意。所以选B。阅读课本第174～175页《太阳是人类能源的宝库》回答问题。观看ppt，听讲解，知道化石能源的形成。阅读课本第175页《想想议议》回答问题。做例题2，了解太阳能及其他一些能量学习新课直接利用太阳能的方式主要有两种：光热转化和光电转化。另外还有光化转换。1.光电转换指太阳能直接转化为电能。（1）光电池（太阳能电池）光电池也叫太阳能电池，是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件，直接把太阳光转变成电。光电池的种类很多，常用的有硒光电池、硅光电池和硫化铊、硫化银光电池等。（2）太阳能电池的一些应用太阳能电池在生活、生产、航空航天、交通、通信等领域中有着重要的应用。（3）光伏发电光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，将光能直接转变为电能。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。2.光热转换（1）集热器集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为内能。（2）集热器的原理平板式集热器的箱面是玻璃，内部有涂黑的吸热板，可以吸收太阳辐射并转化为内能，从而将集热器管道内的水流加热。（3）自制集热器①在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1cm深的冷水，用温度计测量初温。②将玻璃板盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时。③移开盖板，用温度计测量水温。哪个盘中的水温高？想一想，为什么要用黑色的盘子？为什么盘子上面要盖玻璃板？【分析】根据题意知道，相同质量、相同初温的水、在相同日照时间的情况下，由于黑色物体的吸热本领比白色物体的吸热本领大，所以，黑色盘子的水温比白色盘子中的水温高。盘子上面盖玻璃板是减少热量散失，类似做饭时锅盖的作用。（4）太阳能热电站这种发电站先将太阳能转变成内能，然后再通过机械能装置转变成电能。电站中心有一个集热塔，塔顶上装有锅炉，塔的周围装有平面反射镜（也叫定日镜），它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内的水加热成高温高压蒸汽。高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发电机发电。【播放视频】——《太阳能集热发电站》3.光化转换光化转换是指把太阳能转化为化学能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。4.太阳能的优缺点（1）优点①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。③太阳能是一种清洁能源，使用时没有污染。（2）缺点①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，也使造价增加。③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较低。5.核能、潮汐能与地热能不是太阳能（1）潮汐能不是来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量。（2）地热能不是来源于太阳能。地热能来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变，这部分能量通过地壳运动被推压到地面，从而被发现和利用。（3）核能是来自于原子核内部裂变或聚变释放的能量，不是来源于太阳能【例题3】太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法中正确的是（A）A．图甲，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能B．图乙，太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能C．图丙，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能D．图丁，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能【答案】A。【解析】A．绿色植物的光合作用可将吸收的太阳能转化为化学能，故A正确；B．太阳能路灯在白天时不需要照明，则白天将太阳能储存起来，晚上再转化电能，让路灯发光，并不是太阳能直接转化为光能，故B错误；C．太阳能飞机上的太阳能电池将太阳能直接转化为电能，再转化为飞机的动能，故C错误；D．太阳能热水器直接吸收太阳能并转化为内能，不需要通过做功来将太阳能转化为内能，故D错误。故选A.光伏发电课堂练习课堂练习1．关于太阳能的下列说法中，错误的是（）A．太阳能十分丰富，供应时间长久，目前太阳能的转换效率也很高B．太阳内部不断地进行核聚变C．太阳能分布广阔，获取方便，无需开采和运输D．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会对环境造成污染【答案】A。【详解】A．太阳能十分巨大，供应时间长久，可以说是取之不尽用之不竭，但目前人类利用太阳能的转换率还较低；B．太阳之能够发光放热，是由于太阳内部不停地进行核聚变反应；C．太阳能分布广阔，在地球表面的几乎所有地区都能获得，因此获取方便，即无需挖掘开采，也无需运输；D．太阳能在收集存储过程中不产生任何有害物质，环保、清洁，对环境不造成污染．所以选A.2．如图是新型的风光互补照明灯，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，腰胯照明灯，脚踏蓄电池，下列解释正确的是（）A．照明灯工作时，LED灯是将机械能转化为光能B．太阳能电池板将太阳能转化为电能C．利用风力发电将电能转化为机械能D．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能【答案】B。

【详解】A．照明灯工作时，LED灯是将电能转化为光能，故A错误；B．太阳能电池板利用光电效应，将太阳能转化为电能，故B正确；C．利用风力发电是将风能转化为电能，故C错误；D．蓄电池夜晚放电时将化学能转化为电能，故D错误。所以选B。3．如图是中国首座投入使用的塔式光热发电站。在空旷的地面建立较高的接收塔，塔的周围安装大量可以旋转的平面镜，将太阳光聚集到塔顶的接收器，接收器内的工作系统会产生高温蒸汽，推动汽轮机工作，进而带动发电机发电。下列说法错误的是（）A．将太阳光聚集到塔顶是利用了光的反射B．平面镜的角度随着太阳位置的变化而变化C．塔顶的接收器将太阳能转化为内能D．蒸汽推动汽轮机工作是机械能转化为内能【答案】D。【详解】A．由题意可知，塔式光热发电站是利用光的反射将太阳光聚集到塔顶的，故A正确；B．光的反射要遵循反射定律，因此，平面镜的角度要随着太阳位置的变化而变化，故B正确；C．由题意可知，接收器内的工作系统会产生高温蒸汽，因此，塔顶的接收器将太阳能转化为内能，故C正确；D．蒸汽推动汽轮机工作时，利用高温蒸汽推动机器转动，是内能转化为机械能，故D错误。所以选D.4．我们都知道地球上几乎所有能源都来自太阳，下列哪组能源都不是来自太阳（）A．水能风能 B．地热能潮汐能C．核能风能 D．潮汐能生物质能【答案】B。【详解】A．水能，风能来自于太阳．故A不符合题意．B．地热能来自于地球内部，潮汐能是月球与地球共同作用形成的．故B符合题意．C．核能是地球内部能力，风能来自于太阳．故C不符合题意．D．潮汐能是月球与太阳共同作用的，生物质能来自于太阳．故D不符合题意．所以选B。5．“太阳能动力汽车”车顶太阳能电池板可以将太阳能转化为______能，这些太阳能来源于太阳内部的核_______（选填“聚变”或“裂变”）。为汽车提供动力的电能是______（选填“一次”或“二次”）能源。【答案】电，聚变，二次。【详解】太阳能电池板是把太阳转化成电能的装置。太阳内部进行着核聚变，由氢原子核聚变变成氦原子核，释放出核能。可以从自然界直接获取的能源叫一次能源；不能从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源叫二次能源。电能是由其他能源转化而来，是二次能源。所以选B。6.4月29日11时23分，我国空间