22.3 太阳能 教案6(人教版物理九年级全册)
更新时间:2024-03-27 03:32:01 阅读量: 综合文库 文档下载
三、太阳能
【学习目标】
1.初步认识太阳的结构,知道太阳能是人类能源的宝库; 2.大致了解太阳能的利用方式;
3.能保持对大自然的好奇,初步领略自然现象的美妙与和谐,对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感;
4.具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理,有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识.
【重点、难点】
教学重点:知道太阳能是人类能源的宝库。 教学难点:太阳能的应用 【学具教具】
激光手电 、太阳能有关资料 、转盘 、太阳能热水器挂图 、大气污染、温室效应、水土流失??的视频资料
【教学过程】
1.太阳是巨大的“核能火炉”.
你知道太阳的结构吗?太阳由太阳大气、对流层、辐射层、太阳核心组成.
我们知道原子核发生聚变时,将释放出更大的核能.太阳核心的温度高达1500万摄氏度,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出巨大的核能.因此,太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸,比原子弹爆炸的威力更大.
太阳核心释放的能量向外扩散,经过数千年的时间传送到太阳表面.太阳表面的温度约6000 ℃,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出去.太阳这个巨大的“核能火炉”已经稳定地“燃烧”了50亿年.目前,它正处于壮年,要再过50亿年它才会燃尽自己的核燃料.那时,它可能膨胀成为一个巨大的红色星体?
2.太阳是人类能源的宝库. 太阳向外辐射的能量中,只有五亿分之一传递到了地球,其中又只有不到一半被地球接收.太阳光已经照射着我们的地球50亿年了.地球在这50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉.
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费.可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源.
煤、石油、天然气是地球给人类提供的最主要的一次能源.然而,这些化石燃料的“年龄”都有上亿年了,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腐烂了.沧海桑田,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煤和石油.在石油形成过程中还放出天然气.今天,我们开采化石燃料来获取能量,实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能.
3.太阳能的利用.
人类除了间接利用存储在化石燃料中的太阳能外,还设法直接利用太阳能.目前直接利用太阳能的方式有两种,一种是用集热器把水等物质加热,另一种是用太阳电池把太阳能转化成电能.
你有兴趣的话,来做做下面这个小制作:
在一个黑色的盘子和一个白色的盘子中分别注入约1 cm深的冷水,用温度计测量水的初温,用塑料纸或玻璃板盖在盘子上,然后放在阳光下晒一个小时,移开盖板,再测这时的水温,我们会发现,黑色盘子中的水温会比白色盘子中的水温高.这是因为黑色物体更容易
吸收太阳光的能量.我们制作的这个装置就是太阳集热器.
太阳集热器是用来把太阳辐射能转化为热能,再把水或其他介质加热,或转化为其他形式的能量加以利用.
图16-10
简单的平板型集热器,由一块金属板(铜、铝、钢板等)构成.如图16-10所示.朝太阳的一面处理成吸收系数大的黑色表面,以充分吸收太阳的辐射能.当水流过金属板背面时,金属板吸收的太阳能就把水加热.为了充分把收集的太阳热量传给介质.金属板朝太阳的一面,装上一层或多层玻璃或塑料板,背面和四周加保温设备,以减少热量损失,保持一定的加热温度.平板型集热器可用于加热水、咸水淡化、房屋采暖、干燥以及制冰等.除了平板型集热器外,还有聚光式集热器.聚光式集热器常用透镜、抛物面反射镜或多块平面反射聚光镜.作为获得能量密度较高的收集器,可以获得上千度的高温.
太阳能的另一种大型集中的利用就是太阳能发电.太阳能发电绝对干净、不产生公害.所以太阳能发电被誉为是最理想的能源.
从太阳能获得电力,需通过太阳电池进行光电变换来实现.它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:
(1)无枯竭危险;
(2)绝对干净(无公害); (3)不受资源分布地域的限制; (4)可在用电处就近发电; (5)能源质量高;
(6)使用者从感情上容易接受; (7)获取能源花费的时间短. 不足之处是:
(1)照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;
(2)获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关.但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视.
太阳能电池的成本较高,而且每个太阳能电池产生的电压较低,目前只有航天工业大量使用太阳能电池,日常生活中仅用于计算器、手表等耗电少、工作电压低的物品.
要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换频率并降低其成本,二是要实现太阳能发电同现在的电网联网.
目前,太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种.单晶硅太阳能电池变换效率最高已达20%以上,但价格也最贵.非晶态硅太阳能电池效率最低,但价格最便宜,今后最有希望用于一般发电的将是这种电池.一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%,每当发电设备价格降低到10~20元,便足以同现在的发电方式竞争.
当然,特殊用途和实验室中用的太阳能电池效率要高得多,如美国波音公司开发的砷化
镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池,光电变换效率可达36%,快赶上了燃煤发电的效率.但由于它太贵,目前只能限于在卫星上使用.
【学习方法指导】 分类法
分类法是日常生活中最常用的方法之一,有时我们已经将遇到的事物不自觉地分类了,只是没有意识到.超市里的商品需要分类,动植物需分类,万事万物都应分类,才能做到心中有数、条理清楚.我们将知识进行分类.用的时候才能又快又准地从储存的知识中找到.
例如,我们用分类法将以下知识列成知识树:
你还可以用分类法将以前每节知识结构写出,这样在总结、分析、存储知识时会达到事半功倍的效果.
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