1、太阳能教学设计江苏南京 29 中致远校区 殷发金一、教学目标（一）知识与技能1知道太阳能的由来及其优点，是地球巨大的天然能源，也是一种重要的新能源。2大致了解利用太阳能的方式及其新进展。（二）过程与方法通过对太阳能及其转化情况的讨论，培养用能量转化观点分析问题的习惯。（三）情感态度和价值观初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难，产生高效利用太阳能的意识。二、教学重难点本节是由“太阳巨大的核能火炉”、“太阳是人类能源的宝库”、“太阳能利用”三部分内容组成。从太阳能的来源了解太阳，它是上一节核能的应用。地球上的能源大多来自于太阳，并且太阳能分布广泛，具有巨大的应用前景。所以正确认识太阳
2、能及其巨大应用前景是本节教学重点。太阳能在实际生活中应用的场合很多，但大多学生并没有注意，所以本节最后通过实例说明了人类利用太阳能的状况，对各种太阳应用的实例进行分类，总结出利用太阳能主要通过三种方式，所以结合实例知道利用太阳能的三种方式是本节教学难点。重点：正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。三、教学策略太阳就是一个巨大的核能火炉，它的能量来自于核聚变，对于太阳的能量来源、结构、历史及寿命，可以通过观察科教片宇宙与人，通过视频中介绍的太阳来了解太阳。太阳是人类能源的宝库，地球上除了地热能、核能及潮汐能等少数几种能源不是来自太阳，其余能源大多来自于太
3、阳。可以从能量转化的角度来认识人类使用的能源，通过对煤、石油的形成过程，认识到这些能源是亿万年前的动、植物储存的太阳能。通过视频和图片，对生活中使用的太阳能进行分类，主要有三种类型：一类是把太阳能转化为热能的，如太阳能热水器；第二类是把太阳能转化为电能的，如太阳能电池；第三类是把太阳能转化为化学能的，如植物的光合作用。分析这些使用太阳能的实例，总结出太阳能的优点，提出问题，为什么现在没有大规模使用太阳能呢？因为太阳能的使用还有些没有解决的问题，如成本高、功率小、太阳能转化的效率还比较低等。解决太阳能存在的问题，将为人类能源的可持续发展提供保障。四、教学资源准备科教片宇宙与人、太阳能电池板、小灯
4、泡、导线、开关、带太阳能电池的计算器、实物投影、多媒体课件整合网络。五、教学过程教学环节 教师活动 学生活动 设计意图创设情景（5 分钟）展示多彩的地球：植物、变幻的色彩、利用的能源等，这些美丽的景色、多彩的世界都离不开太阳！学生观看视频，了解太阳对地球及人类的重要性创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲引入新课（5 分钟）人类使用的很多能源，如化石能源、风能、光能等都是来自于太阳，下面我们对太阳能进行一个初步的了解知道人类使用的很多能量都来自于太阳，认识到了解太阳能的必要性提出本节课的教学内容太阳巨大的“核能火炉”阅读课本中的内容，思考下列问题：1地球距离太阳有多远？2太阳有多大？3太阳有多热
5、？4太阳的能量来源是什么？5太阳的年龄是多少？它还能燃烧多少年？播放宇宙与人中有关太阳的介绍。结论：太阳核心的原子核发生的聚变反应，使太阳核心释放的巨大核能向外扩散，传送到太阳表面，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射学生带着问题阅读课本，交流后回答：太阳距地球约1510 8km；太阳的直径约是地球的 110 倍，它的质量约是地球的 33 万倍；太阳表面的温度约 6000，内核的温度高达 1510 7；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；太阳像一个巨大的“核能火炉”，它已经燃烧了近 50 亿年，它还能再燃烧约 50 亿年培养学生的自学能力通过观察视频，对太阳有进一步的了解
6、新课内容（25 分钟） 太阳是人类能源的宝库太阳就是一个巨大的核聚变的能量库，它每秒向外辐射的总能量高达 37410 26J，相当于每秒钟燃烧 12810 26t 的标准煤。但从太阳发射出来的总能量中，到达地球的太阳能只是太阳向外辐射能量的 20 亿分之一。但即使射向地球的太阳能也不能完全照射到人类经常居住和生活的地区。介绍太阳辐射能量，初步了解太阳是人类能源的一个天然宝库。学生通过讨论，介绍几种常培养观察思考、自学能力。培养学生的归了解人类常用的能源，如风能、生物质能、化石能源等，你能说出它们的大致形成过程吗？人类使用的很多能源都直接或间接来自于太阳能，那是不是人类使用的所有能源都来自于太阳
7、呢？小结：人类利用风能、水能、生物质能其实都是间接地利用太阳能。太阳是人类能源的宝库用能源的形成过程。如风能是由于太阳照射空气，使空气冷热不同，形成对流而成风；生物质能是由植物的光合作用积聚而成的，来自于太阳。学生讨论，得出结论：人类使用的能源中除地热能、潮汐能、核能以外的能源几乎都来自于太阳纳总结的能力太阳能的利用地球上的能量大都来源于太阳能。在生产生活中你见过利用太阳能的实例吗？展示太阳能利用的图片，太阳能热水器、太阳能汽车、植物的光合作用、太阳灶、太阳能电池等。你能从能量转化的角度给它们进行分类吗？小结：利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其他形式能的过程，主要有三个方面：光热转换、光电转
8、换和光化转换。展示一些以太阳能电池为电源的计算器、收音机等。讨论：你能说说太阳能使用的优点和缺点吗？学生说出生活中利用太阳能的实例，如太阳能热水器、太阳能电池等。学生讨论，尝试进行分类。把太阳能转化为热能：太阳能热水器、太阳灶；把太阳能转化为电能：太阳能电池、太阳能汽车；把太阳能转化为化学能：植物的光合作用。学生讨论太阳能使用的优点和缺点优点：环保无污染，可再生。缺点：现阶段太阳能利用率较低，成本较高等。加强物理与生活应用的联系。培养学生的合作学习、归纳总结能力。总结（5 分钟）课堂小结：1通过这节课你学到了什么？2为什么说太阳是人类能源的宝库？3太阳能利用有哪些途径？学生梳理本节课知识内容。
9、1总结本节课的主要内容，了解了太阳的基本知识，知道人类使用的能源大多来自于太阳。2人类使用的各种能源除了潮汐能、核能、地热能等，大多来自于太阳能。3太阳能的利用主要利用了光热转换、光电转换和光化转换培养学生总结归纳的能力作业布置 完成动手动脑学物理第12 题 按要求完成 知识巩固太阳能同步测试江苏南京 29 中致远校区 殷发金一、选择题1太阳每时每刻都在释放大量的能量，这些能量来自（ ）A太阳内部电能转化为内能的过程B太阳内部大规模的核裂变过程C太阳内部大规模的核聚变过程D太阳内部可燃性物质的燃烧过程答案：C解析：太阳是一个巨大的核能火炉，在它的内部不停地发生着核聚变。它的结构主要包括太阳核心
10、、辐射层、对流层和太阳大气。它的核心温度高达 1500 万摄氏度，地球上的大部分能源来自于太阳，它也是人类能源的宝库。2关于太阳能的以下说法中，正确的是（ ）A太阳是永不枯竭的能源B太阳能是地球所有能量的来源C太阳所有释放的所有能量都被地球吸收D太阳还能释放能量的时间约为 50 亿年答案：D解析：太阳是人类能源的宝库，地球上的能源除了核能、地热能等不是来自于太阳，大部分的能源直接或间接的来源于太阳。太阳的能源来自于其内部发生的核聚变，太阳的直径大约是地球的 110 倍，体积是地球的 130 万倍，表面温度约 6000，它已经燃烧了近50 亿年，还可以再燃烧 50 亿年，所以太阳相对于人来说可以
11、认为是永不枯竭的能源。但太阳向外辐射的能量并没有全部给了地球，地球只用了其中约 20 亿分之一。3下列能源中，不是来源于太阳辐射能的是（ ）A石油 B天然气C江河水流能 D核能答案：D解析：地球上的大部能源都直接或间接的来自于太阳，如植物利用光合作用把太阳能转化为生物质能（化学能）；太阳能照射加热，使空气温度升高对流形成风，使水发生物态变化形成水循环；动植物长埋于地下形成的石油、天然气等化石能源也是间接来自于太阳。4市面上有一种装有太阳能电扇的帽子。在阳光的照射下，小电扇快速转动，给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是（ ）A太阳能电能机械能 B太阳能机械能电能C电能太阳能机械能 D
12、机械能太阳能电能答案：A解析：太阳能电扇帽子上有太阳能电池和电扇，太阳能电池把太阳能转化为电能，再给风扇供电，把电能转化为机械能。5关于太阳能的下列说法中错误的是（ ）A太阳能是可供人类利用的一种新能源，它是一次能源B太阳能分布广阔，获取方便，处处可利用C太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染D对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽，用之不竭的永久性能源答案：B解析：太阳能是人类能源的宝库，人类使用的大部分能源来自太阳，从自然界可以直接获得，属于一次能源，由于技术等原因，现还没有被大规模使用，属于新能源。太阳能还是一种清洁、安全的能源，它不会产生固体、液体和气体废弃物，不会给环境
13、带污染。太阳能分布广阔，获取方便，但也会受气候、地理位置影响。6下列不是利用太阳能的是（ ）A把太阳能转化为内能B把太阳能转化为电能C把太阳能转化为化学能D把太阳能转化为核能答案：D解析：太阳是人类能源的宝库，地球上的很多能源都来自于太阳。太阳能的利用主要从三个方面：光热转换、光电转换、光化转换。例如太阳能热水器就是利用了光热转换，把太阳能转化为内能。太阳能电池就是利用了光电转换，把太阳能转化为电能。植物的光合作用是把太阳能转化为化学能。7在人造卫星上，利用的能量来源主要是（ ）A利用太阳能电池把太阳能转化为电能B利用天然气等化石能源燃烧放出的内能转化为电能C利用氢、氧等化学变化放出内能转化为
14、电能D直接利用太阳能加热物体答案：A解析：人造卫星在外太空主要是消耗电能，电能可以通过其他形式能的转化而得。在外太空太阳照射较强，太阳能电池结构简单，体积和质量较小，便于带到外太空，并且太阳能源源不断，使用寿命长。利用燃料燃烧放出内能再通过发电机转化为电能，系统复杂、可靠性低、质量和体积较大不便于携带，并且携带的燃料是有限的，所以不适合带到外太空作为电源。8石油、煤炭消耗量的迅速增长，易导致能源危机。因此，开发和利用新能源，成为全世界最为关注的问题之一。小明家的太阳能热水器内装有 100kg、25的水，若经过一天照射后，温度升高了 50，则水吸收的热量和至少可以节约的煤的质量分别是水的比热容是
15、 4.2103J/（kg），煤的热值是 3107J/kg（ ）A1.0510 7J，0.35kg B2.110 7J，0.35kg C1.510 7J，0.7kg D2.110 7J，0.7kg答案：D解析：水吸收热量可以利用 Q=cm t 进行计算，水吸收的热量若由煤燃烧放出，理想情况下水吸收的质量等于煤完全燃烧放出的热量。水吸收的的热量 Q=cm t=4.2103J/（kg?）100kg50=2.110 7J，需要燃料的质量为 。二、填空题9关于太阳能的转化：太阳把空气和地面晒热，太阳能转化为_，晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为_；太阳使地面上一部分水蒸发，蒸发的水汽升空形成云，云
16、又以雨雪等形式落下，流入江河，太阳能转化为_；植物吸收太阳能，进行光合作用，太阳能转化为_。答案：内能 机械能 机械能 化学能解析：本题考查的是太阳能的利用，太阳能照射到地球上，使空气和地面温度升高，空气上升流动形成风，转化为机械能。太阳还能使地球表面的水形成水循环，使太阳能转化为水的机械能。植物利用光合作用把太阳能转化为化学能。10人类利用太阳能的过程就是把太阳能转化为其他形式能的过程。如太阳能热水器是把太阳能转化为_能；在太空运动的卫星它们的能源是靠太阳能电池板提供的，太阳能电池板是把太阳能转化为_能的装置；树在阳光的照射下把太阳能转化为_能。我们利用化石燃料获取的能量，实际上是在上亿年前
17、地球所接收的_能。答案：内 电 化学 太阳解析：太阳能的利用主要有三种方式：光热转换、光电转换和光化转换。植物通过光合作用，把太阳能转化为化学能储存起来，现在开采的化石燃料是亿万年前的动植物埋在地下经长时间的变化形成的。11绿色奥运、科技奥运、人文奥运是北京奥运的三大主题，其中国家体育馆“鸟巢”工程采用太阳能电力这一绿色能源。其中有一个功率约为 130kW 的太阳能发电系统，若该系统正常工作 10h，可以得到_J 的电能。若这些电能是由效率为 33%的燃煤发电机组提供的，需要消耗煤的质量为_kg。（ q 煤 =3107J/kg）答案：4.6810 9 468解析：太阳能地电系统是把太阳能转化为
18、电能，此发电系统 10h 获得的电能为W=Pt=1.3105W103600s=4.68109J，燃煤燃烧放出的热量为 ，需要消耗煤的质量为 。12太阳光照射到太阳能集热器，将太阳能转化为_，如图，是一种太阳能热水器的示意图，A 是集热器，B 是贮水容器。（1）在太阳光照射下，水将沿_时针方向运动，这是因为_。（2）图中 C 是辅助加热器，其作用是_。（3）请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由_。答案：内能 （1）顺 集热器中的水被太阳晒热后密度变小，向右上方运动形成顺时针方向流动的水流 （2）在阴天或晚上用电加热方式使水温升高 （3）在封闭的环形管道的左下方安装进水阀门
19、，在贮水容器下方竖直管道上安装出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充。解析：太阳能热水器利用了光热转换，把太阳能转化为热能。在太阳光的照射下，水温度升高，密度变小，热水会上升，上升到贮水容器。贮水容器内的水温度低，在重力作用下通过管道流向集热器 A，水在管道内顺时针流动。太阳能使用会受地理位置和天气的影响，阴雨天太阳能弱，水温升高的较低，晚上用水较多，水温太低可以利用电辅助加热。进水阀进入的是冷水，出水阀放出的是热水，在贮水容器下方竖直管道上安装出水阀门，热水流出，从左下方放入冷水，冷水进入环形管经过集热器加热，对热水进行补充。三、解答题13如图所示的是利用太阳能的三种方式，请你在空白方框内填上
20、相应的科学术语。答案：解析：太阳能的利用主要有三种方式：光热转换、光电转换以及光化转换。利用太阳能热水器可以实现光热转换，把光能转换为热能（内能）；利用太阳能电池能实现光电转换，把电能转化为电能；植物的光合作用实验光化转换，把太阳能转化为化学能。14太阳能热水器是把太阳能转化为内能的装置，为有效地利用太阳能，某“研究性学习小组”对“吸收太阳能与表面颜色之间的关系”进行了实验探究；在黑色塑料袋与无色透明塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后密封好，放在阳光下曝晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数，数据记录如下：塑料袋 水的质量 m/kg 初温 t0/ 温度t1/温度 t2/ 温度t3/黑色 1.
21、0 15 24 29 32 无色透明 1.0 15 18 20.5 22 （1）学习小组的同学对实验数据进行了分析，得出的结论是_；（2）他们在实验中采用的科学研究方法是_；（3）由以上研究可知，太阳能热水器的集热管表面颜色以_色主宜。答案：（1）黑色物质对太阳辐射能的吸收能力强 （2）转化法 （3）黑解析：本题是对不同颜色物体的吸热能力的研究，在实验中采用了转化的方法，把吸收太阳能的多少转化成水温度升高的数值。通过实验可以看出质量相同的水，装在黑色塑料袋中水温度升高了 17，在透明塑料袋内，水温度升高了 7，所以黑色塑料袋吸收的热量多，即黑色物质对太阳辐射吸收能力强。应用到实际中就是太阳能热
22、水器的集热管，应以黑色为主。从光的色彩来看，白色物体能反射各种色光，而黑色物质能吸收各种色光。15有一种太阳能热水器，接收太阳能的 15 根真空管总有效面积约为 1.35m2，能把接收到太阳能的 50%转变为水的内能，如果每平方米的面积在 1h 内得到的太阳能平均为3.6106J，每天接收太阳能的时间以 10h 计算，则该热水器可以将质量 100kg、初温为20的水加热到什么温度？答案：77.9解析：一天照射到太阳能热水器表面的太阳能为：Q 太 =3.6106J/（m 2h）1.35m 210h=4.86107J，水吸收的太阳能为 Q 吸 =50%Q 太 ，水的温度升高值 。水的末温为 77.9。
