人教版九年级物理第二十二章-第3节-太阳能（拔高版） 辅导教学案

第二十二章第3节太阳能

辅导科目物理年级九年级教材版本人教版

讲义类型拔高版（适用于考试得分率高于80%的学员）

1、知道太阳能的由来及特点；

教学目的2、知道太阳能是我们使用的大部分能量的最初来源；

3、知道太阳能的利用方式，会解释太阳能在生产、生活中的主要应用

重点：正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。

重、难点

难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。

授课时长建议授课时长2小时

教学内容

【课程导入】

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【新知讲解】

※知识点一：太阳能

1、太阳能是氢原子核在超高温不J■聚变释放的巨大育旨量，太阳能是人类能源的宝库，如化

石能源、地球上的风能、生物质能都来源于太阳。

2、太阳能的利用

（1）间接利用太阳能：化石能源（光能--化学能）

生物质能（光能--化学能）

（2）直接利用太阳能：集热器（有平板型集热器、聚光式集热器）（光能--内能）

太阳能电池：（光能--电能）一般应用在航空、航天、通讯、计算器、手表等方面。

（3）太阳能来源丰富，不需要运输，无污染，但由于能量比较分散且受季节、气候和昼

夜变化的影响很大，给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。

◎例题

【例1】阅读下面的短文，回答问题.

太,阳能热水器

太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要，它具

有安全、节能、环保等优点.

如图甲所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集

热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空.如图乙所示是玻璃吸热

管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层

黑色的吸热材料.另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通.

玻璃吸热管工作原理如图乙所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把

太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热.向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小

而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，从而形成冷热水循环，最

终整箱水都升高至一定的温度.玻璃吸热管具有吸热保温作用.

请回答以下问题：

（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力________重力.

（2）能否将黑色.的吸热材料涂在玻.璃吸热管的外表面上？.简单说明理由：

(3)要将质量为100kg、初温为20℃的水加热到60℃,则这些水需要吸收多少热量？[水的

比热容是4.2xl()3j/(kg.℃)]

(4)某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m2,热效率为“=40%(即热水器能将照射到

玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的内能)，该地点太阳能辐射到地面的平均功率为P

=1.4xlO3W/m2(即平均每平方米每秒钟太阳辐射的能量为L4X103J).在第(3)小题中水

吸收的热量由该热水器提供，求需要加热的时间.

【答案】(1)大于

(2)不能因为玻璃是热的不良导体，集热管中有真空层，不利于将热量传递给管内的水

.(3)1.68xlO7J

(4)4.2h

□练习

1、下列各表述不正确的是()

A.太阳.内部发生着核聚变

B.手机利用超声波传递信息

C.煤、石油、天然气等能源都是不可再生能源

D.地震时产生的是次声波

【答案】B

2、有一款太阳能热水器，其盛水容量为80L,将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水.

(1)若我市(晴天)平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8X106J.若该热

水器接受太阳能的有效面积为L5n?,每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）

约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？[c水=4.2x103J/

（kg・C）]

（2.）若该热水器一天中接收的太阳能，由完全燃烧某种燃料来获得，需要完全燃烧这种燃料

0.8kg,则这种燃料的热值是多大？

（3）请你：

①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；

②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思

考）.

【答案】（1）它一天中接收的太阳能（E）约为3.36X107J,若一这些太阳能有60%被热水器中

的水吸收，则可使水温升高60C；

（2）这种燃料的热值是4.2xl（）7j/kg；

（3）①利用太阳能可节约化石类能源；减少环境污染；②受天气影响（或“受夜晚影响”）；

或转换效率低，或提供的功率小.

§知识小结

【课堂检测】

1、我国光伏产品近期遭遇欧盟“双反”调查，这是迄今为止对我国最大规模的贸易诉讼。光伏

产业利用太阳能的最佳方式是光伏转换，利用光伏效应使太阳光照射到硅材料上产生电

流直接发电。下列说法中正确的是

A.太阳能是不可再生能源

B.光伏效应是将太阳能转化为电能

C.太阳能和电能都属于一次能源

D.化石能源和太阳能都是取之不尽用之不竭的

2、环保太阳能公厕已在部分城市投入使用，其顶部是大面积太阳能电池板，它所转换及贮存

的能量可满足厕所内所需要的电力供应，经连续三天充分H照后，可供无H照情况下使

用一周。这种能量的转换和贮存形式是

A.太.阳能一内能一电能

B.太阳能一化学能一电能

C.太阳能一电能一化学能一电能

D.太阳能一化学能一光能

3、关于下列说法中正确的是

A.只要站在绝缘的木凳上修电灯，就不会触电

B.核能是可再生能源，开发和利用核能是人类获取能源的一个新途径

C.太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且不会污染环境

D.固定电话是通过电磁波把信息传到远方

4、太阳能释放出大量的核能，是由于太阳内部

A.进行着大规模的聚变

B.进行着不能控制的链式反应

C.进行着猛烈的化学反应

D.具有大量的热能

5、关于太阳能的利用，下面说法中正确的是

A.平板式集热器内部表面涂黑的目的是经久耐用、美观

B.太阳能电池的成本较高，且能产生较高的电压

C.开采化石燃料来获取能量，这是直接利用太阳能

D.太阳能电池、集热器都是直接利用太阳能

6、利用吸热式集热箱获得太阳能，箱内温度不断升高，下列不是升温原因的是

A.其内壁涂成黑色

B.集热箱是长方形的

C.装有透明的玻璃

D.集热箱用绝热材料封闭

7、如图所示是我省某高校学生设计的一款小夜灯，它的一侧是太阳能电池板，另一侧是高效

节能的LED灯。关于此灯所应用的物理知识，下列说法正确的是

A.太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而获得能量

B.太阳能电池板是将电能转化为内能

C.LED灯的发光物体是由电阻很小的铜质材料制成的

D.LED灯不发光时，小夜灯一定没有电流通过

8、太阳是人类能源的宝库，下述关于太阳能的说法中错误的是

A.太阳能是核反应产生的

B.光合作用是太阳能转换为化学能

C.煤、石油、天然气都是太阳能的产物

D.自然界的风能、水能、潮汐能也都来自于太阳能

9、太阳灶是用________面镜制成的，它可以使照在表面的太阳光________在一点，凹面镜

的面积越大会聚的太阳光就越________温度也就越_________,利用它不仅可以烧水、

煮饭，还可以发电、冶炼，所以它是既节约燃料又不的环保型能源。

10、阅读短文，回答下列问题。

如图所示，风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力

发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，供路灯照明

使用。

（1）能源的种类繁多，人们从不同角度对能源进行分类。太阳能和风能都属于o

A.二次能源

B.可再生能源

C.不可再生能源

（2）风力发电机是根据原理发电的。

（3）请你从能源利用和环境保护两个方面谈谈大力开发和推广使用太阳能的意义

Ik2015年3月，太阳能飞机“阳光动力2号”（如图所示）开始首次环球航行，途经我国重

庆和南京两个城市，此行的重要目的是传播新能源理念。

（1）该机白天飞行时，利用高效太阳能电池板将太阳能转化成能；夜间飞行时,

将其超轻薄锂离子电池储备的能转化成电能，首次实现昼夜飞行而不耗费

一滴燃油。

（2）该机计划从南京起飞后直飞美国夏威夷，是此次环球航行中最具挑战性的一段航程,

飞行时间长达120h。飞行过程中依靠平均功率为10kW的电动机提供动力，其消

耗的能量全部由电池板吸收的太阳能提供，则此段航行中至少需要吸收多少太阳

能？（太阳能电池板的转化效率约为30%）

12、题图是我国新研制的月球探测器（简称“月球车”）样机，其造型奇特，功能强大。

（1）宽大的双翼是太阳能帆板。能将能转化为________能，为它提供源源不断

的动力；

（2）月球车与地球保持通讯依靠.的是波，它在真空中的传播速度为

________km/so

（3）月球表面的温度变化完全由阳光照射决定，白天温度可达150℃,而夜间会降至一

180℃o这是因为其表面是松软的沙地，沙子的比热容（填“较大”或“较

小”）.

（4）不怕冷热、轻巧敏捷的月球车装有“岩芯取样器”，能对月面岩石进行研磨并取回研

究。你认为制作月球车的材料应具备哪些物理属性？（写出两点）

①;②;

（5）月球车装配有表面凹凸很深的六只轮子状的“大脚”更使它具有翻山越岭，万向行走

的能力。用学过的物理知识解释“大脚”这样设计的道理。①—.；

②.

13、许多城市都在推广利用太阳能，城市交通指示灯及路灯照明系统已大量使用太阳能，下

列关于太阳能的说法不正确的是

A.太阳是一个巨大的“核能火炉”

B.太阳能为二次能源

C.太阳能属于可再生能源

D.太阳能清洁，无污染

14、太阳能是未来的理想能源，它是清洁的再生能源（选填“可”或“不可”）；行驶中

的太阳能汽车，其太阳能电池将太阳能直接转化为电能，进而再转化为汽车的

能。

15、在哈尔滨举行的2018年“中国航天日”主场活动开幕式上宣布，嫦娥四号中继星正式命名

为“鹊桥”，于5月成功发射，嫦娥四号依靠将信息传回地面。嫦娥四号中继星的

太阳能电池板将太阳能转化为电能，太阳能属于能源（填“可再生”或“不可再

生”）。

16、太阳能在利用过程中对环境无污染或污染很小，属于能源（填“清洁”或“非清洁”）；

利用太阳能电池可以把太阳能转化为能，还有一部分太阳能转化为其他形式的能，

根据能量_____定律可知，转化的总能量和接收的太阳能数量相同。

17、太阳核心的温度高达1500万摄氏度，在太阳内部，氢原子核在超高温下发生______（选

填“裂变“或“聚变"），释放出巨大的核能。

18、在太阳的核心每时每刻都发生着（选填“核聚变”或“核裂变”），从而释放出巨大的

能量。太阳能是一种既清洁又安全的能源，是属于（选填“可再生能源”或“不可

再生能源”）。

【答案】

1、B【解析】太阳能取之不尽用之不竭，故太阳能是可再生能源，选项A说法错误；光伏效

应是将太阳能转化为电能，选项B说法正确；太阳能直接从太阳获取，属于一次能源，

而电能通常是从其他形式能转化而来，故电能属于二次能源，选项C说法错误；化石能

源一旦使用短期内不能再次使用和恢复，是不可再生能源，选项D说法错误；答案选B。

2、C【解析】太阳能电池将太阳能转化为电能，在蓄电池内将电能转化为化学能，对外供电

时将化学能转化为电能。故这种能量的转换和贮存形式是太阳能一电能一化学能一电能。

故选C。

3、C【解析】A、虽然站在绝缘的木凳上，但是用双手同时分别接触火线和零线时，通过人

体形成电流通路，就会有电流流过人体，从而造成触电。故A错误；B、核能不能短期

内从自然界得到补充，是不可再生能源，但是核能是一种新型的能源，故B错误；C、

太阳能是一种新型的无污染的能源，太阳能是取之不尽的能源，可直接利用且对环境的

污染小，前景广阔，故C正确；现代生活中常用电话交流信息，固定电话是通过导线中

的电流把信息传到远方的，故D错误。故选C。

4、A【解析】太阳能是太阳内部进行着的大规模的核聚变释放的核能。故选A。

5、D【解析】A、平板式集热器内部表面涂黑的目的是黑色物体容易吸热，故A错误；B、

太阳能产生电压较低，故B错误；C、开采化石燃料来获取能量，这是间接利用太阳能,

故C错误；D、太阳能电池、集热器都是直接利用太阳能，故D正确。故选D。

6、B【解析】A、黑色吸收热的能力是最强的，内壁是黑色的有利于吸热。不合题意。B、集

热与形状无关，符合题意。C、透明的玻璃有利于阳光透射，便于吸热。不合题意。D、

绝热材料不利于散热，可以保持热量。不合题意。故选B。

7.A【解析】因为只有白天才有太阳光，所以太阳能电池板主要是靠白天接受阳光的照射而

获得能量，故A正确；太阳能电池板将光能转化为电能，故B错误；二极管是由硅和错

等材料制作成，而硅和错是半导体材料，所以，LED灯的发光物体是由半导体材料制成

的，故C错误；小夜灯是光敏电阻控制电路，所以不发光的时候也可能会有电流通过，

只是比较小，功率太小，灯不亮；D错误，故选A。

8、D

9、凹会聚多高污染环境

【解析】太阳灶就是利用凹面镜制成的，它可以将太阳光会聚在一点上；太阳灶的面积

越大，会聚的太阳光就越多，会聚点的温度就越高；太阳灶利用的是太阳光，利用它不

仅可以烧水、煮饭，还可以发电、冶炼，所以它是既节约燃料又不污染环境的环保型能

源。

10、(1)B(2)电磁感应(3)从能源利用的角度看：大力开发太阳能，或以减少煤、

石油、天然气等不可再生能源的消耗，有利于社会的可持续发展。从环境保护的角度看:

大力开发太阳能，可减少二氧化碳气体的排放，减少二氧化碳、烟尘等有害物质对环境

的破坏

【解析】(1)太阳能、风能属于可再生能源，故选B。

(2)风力发电机是根据电磁感应原理制成。

(3)从能源利用角度来看，太阳能是•可再生能源，所以不用担心用完的问题，它的作用

可以节约化石类燃料的使用，•有利于能源的可持续供应；从环境保护的角度看，太阳能

使用中无污染，,所以有利于环境的改善。

11、(1)电化学(-2)1.44X1O10J

【解析】(1)太阳能电池板将太阳能转化成电能；夜间飞行时，将其超轻薄锂离子电池

储备的•化学能转化成电能，首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油。

（2）由尸=艺得W=PZ=1O000J

WX120X3600S=432X109

t

则此段航行中需要吸收的太阳能W，=W=4.32x109J=L44X1O1°J。

~n—30%-

12、（1）太阳电（2）电磁3x105（3）较小（4）密度小硬度大（或“耐低温”耐高

温”等）（5）增大粗糙程度以增大摩擦增大受力面积以减小压强

【解析】（1）月球车宽大的双翼是太阳能帆板。能将太阳能转化为电能，为它提供源源

不断的动力；

（2）声音的传播需要介质，月球上没有空气，所以月球车与地球保持通讯依靠的是电磁

波，它在真空中的传播速度为3.0X105km/So

（3）月球表面的温度变化完全由阳光照射决定，白天温度可达150℃,而夜间会降至一

180℃„这是因为其表面是松软的沙地，沙子的比热容较小，吸收或放出相同的热量，

温度变化量较大的缘故。

（4）不怕冷热、轻巧敏捷的月球车应具备的物理属性是：①密度小，同体积的物体质量

较小，使用起来轻巧敏捷；②硬度大（或“耐低温“耐高温”等）。

（5）月球车装配有表面凹凸很深的六只轮子状的“大脚”更使它具有翻山越岭，万向行走

的能力。这样的“大脚”可以：①增大粗糙程度以增大摩擦；②增大受力面积以减小压强。

13、B【解析】A、太阳是一个巨大的“核能火炉；因为太阳上一刻不停的进行着氢核聚变，

聚变提供巨大的能量，故A正确；B、太阳能可以直接从自然界获得，是一次能源，故

B错误；C、太阳能取之不尽、用之不竭，属于可再生能源，故C正确；D、太阳能的使

用，不会带来环境污染的问题，所以属于清洁，无污染的新型能源，故D正确；故B错

误，符合题意。

14、可动

【解析】太阳能可以源源不断的从自然界得到，对环境没有污染，它是清洁的可再生能

源，行驶中的太阳能汽车，其太阳能电池将太阳能直接转化为电能，进而再转化为汽车

的动能。

15、电磁波可再生

【解析】电磁波被广泛应用于信息的传递，特别是真空中传递信息，都要用到电磁波，

所以嫦娥四号依靠电磁波将信息传回地面；太阳能取之不尽、用之不竭，属于可再生能

源，可以长期提供。

16、清洁电守恒

【解析】太阳能在利用过程中对环境无污染或污染很小，所以属于清洁能源；利用太阳

能电池可以把太阳能转化为电能，还有一部分太阳能转化为内能，根据能量守恒定律，

能量只会发生转移或转化，能的总量不变，所以转化的总能量和接收的太阳能数量相同。

17、聚变

【解析】核能释放有裂变和聚变两种方式，裂变分为两种：可控链式反应和不可控链式

反应，前者主要•应用在核反应堆中，后者应用在原子弹中；聚变主要应用在氢弹上。在

太阳内部，太阳之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，所以，氢

原子核在超高温下发生聚变释放核能。

18、核聚变可再生资源

【解析】由较轻的原子核聚合成较重的原子核时，会释放出巨大的能量，这是太阳内部

每时每刻进行的核聚变反应。太阳能可以从自然界中源源不断的得到，因此它属于可再

生能源。

【课堂总结】

【家庭作业】

一、选择题（每小题2分，12分）

1.2009年底在丹麦哥本哈根气候变化大会上，各国就削减全球温室气体排放达成了共识，

新能源开发和利用已成为今后的发展趋势。太阳能汽车作为以新能源为动力交通运输工具的

代表迅速崛起，如图是一种新型的太阳能汽车，太阳光照射到该车顶部的电池集热板上，电

池储存电能，使电动机能够对汽车提供动力，则下列有关说法中正确的是

（）

A.该太阳能汽车只能在白天使用

B.该太阳能汽车同样需要排放尾气

C.该太阳能汽车是将太阳能转化为电能，再将电能转化为动能

D.该太阳能汽车电动机产生的热量越多越好

2.太阳能是人类能源的宝库，以下设备使用太阳能的是（）

A.电磁炉

B.太阳能热水器

C.电饭煲

D.电冰箱

3.下列哪些说法不是太阳能的优点（）

A.清洁，对环境不会造成污染

B.总能量大，可以说是取之不尽的

C.分布广阔，获取方便

D.受天气影响大

4.图示为一种新型薄膜太阳能电池，厚度只有几微米，可弯曲，1g薄膜太阳能电池lh可提

供6xl（y3kW-h的电能，它可以贴在玻璃上，制成太阳能发电窗户。下列说法正确的是（）

A.太阳能不是清洁能源

B.太阳能从太阳传递到薄膜电池上没有能量损失

C.薄膜太阳能电池将电能直接转化为光能

D.1g薄膜太阳能电池lh可提供2.16X104J的电能

5.太阳是个巨大的“核能火炉”，其能量来自（）

A.核裂变

B.核聚变

C.煤燃烧

D.目前尚不可知

6.下列能源中与太阳均有关的是（）

A.水能、风能、石油

B.地热能、核能、煤

C.潮汐能、核能、石油

D.石油、天然气、潮汐能

二、填空题（24分）

7.图所示是由大量反射镜组成的太阳能发电装置，图中各个反射镜由计算机控制，使反射的

太阳光聚集在塔顶的集热器（锅炉）上，集热器中的水变成水蒸气后推动汽轮机，从而带动

发电机发电.

（1）大阳能属于.（选填“可”或“不可”）再生能源;

（2）这个装置中反射镜的作用是改变；

（3）水蒸气推动汽轮机的过程中.将能转化为能

（4）发电机是利用原理发电的.

8.12011.南京】太阳能属于（选填“可再生”或“不可再生”）能源.光波（选填“属

于”或“不属于”）电磁波，电磁波在真空中的传播速度是m/s.

9.灼热的太阳内部原子与原子之间的剧烈碰撞使核不停地进行，从而不断辐射出巨

大的光和热，给太阳系带来光明。到目前为止，核电站只能利用核释放的核能来发

电。为了节能减排，茂名很多地方采用了太阳能交通信号灯，这种灯能将太阳能转化为

能贮存起来，供交通信号灯夜间或阴雨天使用。（前两空选填“裂变”或“聚变”）

10.如图所示是我国新研制的月球探测器（简称“月球车”）样机.其造型奇特，功能强大.宽

大的双翼式太阳能帆板，能将能转化为能.

11.2016年10月17日“神舟十一号”飞船成功发射，下面几幅图是当时的一些情景.请你根

据图示回答问题：

网

（1）火箭中的燃料和氧化剂是,（填“固”、“液”或“气”）态的。它是通过既降温又

加压的方法使气体液化的。我们看见火箭刚点燃时周围大量的“白气”是由于水先后

形成的。

（2）我国自行研制的宇航服的头盔玻璃必须能减弱—（选填“红外线”或“紫外线”）对眼睛

和皮肤的损害。飞船的两侧各设置了一个黑色、宽大的太阳能电池板，它可以将能转化

为—能。

12.如图所示，2015年3月31日，无需一滴燃料的世界最大太阳能飞机“阳光动力”2号降落

在重庆江北国际机场，.并于当天在重庆巴蜀中学开启中国首个地面科普活动。“阳光动力”2

号机翼呈流线型，翼展长达72米，上面安装有17248块超薄、高效太阳能电池板，它们能在

白天吸收能量。此外，飞机上还载有633块超轻薄的锂电池，白天，飞机“汲取”太阳能并储

存足够多的能量，到了晚上，依靠储存在电池里的多余电能持续飞行。虽然“阳光动力”2号体

积庞大，堪比波音747客机，但由于机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，其总重仅为2.3

吨，与一辆家用汽车相当，其最大飞行高度可达8500m,最高时速为140km/ho请参照示例

写出一个“阳光动力”2号所涉及的物理信息和对应的物理知识（不得与示例重复）。

例：物理信息：“阳光动力”2号降落在江北国际机场

物理知识：降落过程中机械能减小

作答：物理信息：____________________________________

物理知识：___________________________________

三、计算题（14分）

13.太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库.目前利用太阳能的方式主要有三种：光热转换,

如太阳能热水器；光电转换，如太阳能电池；光化转换，如植物的光合作用.问：

（1）太阳能是能源（选填“一次”或“两次'）；

（2）某太阳.能热水器中装有质量为50kg的水，在阳光照射下，水吸收9.45X106J热量，温度

升高到70℃,水的初温是多少℃?[C*=4.2X103J/Ckg・℃）].

14.小华家要购买一台即热式电热水器（俗称“过水热”），替换原来的箱式电热水器，它能使

水温在数秒内就达到适宜温度。

⑴这种“过水热”的铭牌上注明：“220V、6000W”。当它正常工作时，通过它的电流是多少？

⑵鸡西市生活用电的电费为0.5元/kW・h,当地澡票价格是4元，如果他使用这种“过水热”洗

澡，每次累计通电时间是10分钟。请你计算一下，他每次洗澡可节省多少元？（每次用水的

费用按0.1元计算）

⑶因为“过水热”工作环境潮湿且功率大，那么在安装、使用过程中，应当注意什么呢？

（已知他家的空气开关上标有的最大额定电流是20A）

⑷最近，小华发现许多邻居在使用“太阳能”热水器。如果你是小华，那么，你是选择“太阳能

呢，还是选择“过水热”呢