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第二十二章 能源
人教版·九年级下册
22.3 太阳能
知识与技能
1.初步认识太阳的结构，知道太阳能是太阳内部发生核聚变形成的，知道太阳能是人类的资源宝库.
2.了解利用太阳能的方式.
教学重难点
太阳能的利用方式.
你用过太阳能热水器吗？它具有方便、节能、高效的特点，深得人们的青睐。同学们，你们知道它的原理吗？它是怎么样工作的？
新课导入
太阳—巨大的“核能火炉”
知识点一
　　太阳距地球1.5亿千米，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，核心温度高达1 500万摄氏度。
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，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。
太阳表面温度约6 000 ℃，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。
太阳是人类能源的宝库
知识点二
太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。
太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在这近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。人类的日常生活，也无法离开阳光。
化石能源的形成
远古时期的植物通过光合作用将太阳能转化为生物体内的化学能。
经过地壳的不断运动，死后的动植物躯体埋在地下和海底。
经过几百万年的复杂变化，变成了煤、石油、天然气。
今天我们开采化石燃料，实际上是在开采上亿年前地球接收的太阳能。
想 想 议 议
根据图示内容，说明太阳辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况。
(1)地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳.地球上任何地方都在吸收太阳的热能量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样.于是，暖空气膨胀变轻后上升，冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风.地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨.
(2)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.
(3)人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命.
总之，整个能量是守恒的.
太阳能的利用
知识点三
　　直接利用太阳能的方式主要有两种。
　　用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能。
1．光热转化
楼顶上的太阳能集热器为住户一共热水
太阳能
内能
水箱
热水
冷水
集热器
太阳光
集热器的原理
想想做做
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（或透明塑料纸）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？
自制太阳能集热器
黑色盘子中的水温高，因为黑色盘子吸热性比白色盘子的吸热性要强.
在盘子上面盖玻璃板是防止水蒸发变成水蒸气跑掉（同时带走热量）.
为什么要用黑色的盘子？
为什么盘子上面要盖玻璃板？
太阳能电池可以将太阳能转变为电能；
在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用。
2．光电转化
太阳能
电能
实验中的太阳能汽车
太阳能电池阵列
太阳能热发电电站
集热塔 加热水，通过水蒸气推动汽轮机发电
定日镜 追着太阳转，反射阳光
　　2010年，上海世博会中国馆采用了大量先进的太阳能科技，整座世博园的太阳能发电装置每年预计节电约420 万千瓦时，减排二氧化碳约4 100 吨。
　　右图为世界上最大的太阳能发电厂之一的帕赛尔工厂。
　　坐落在美国加州的赛尔帕工厂有52 000 块电池板，覆盖面积约为36 万平方米 ，这些电池板能容纳将近四百万块太阳能电池。
　　在一个阳光明媚日子的正午时分，它的产电能力可以达到11 兆瓦，足以为8 000个家庭供电。每年减少二氧化碳的排放1.3 万吨。
太阳能技术的优缺点
能源易获取
不排放CO2
能源量大
可持续性强
能源分散
受自然条件限制
转化效率低
成本较高
优点
缺点
1.随着人们对原子核结构认识的不断深入，核能的开发和利用备受关注，有关核能的理解，正确的是（ ）
A.核能是可再生的清洁能源
B.太阳能是由氢原子裂变放出的能量
C.能源开发就是要利用核能
D.核能是原子核发生变化时放出的能量
D
核能源于核矿石内的能量，核矿石属于矿产资源，而矿产资源属于非可再生资源，所以它是不可再生能源，A项错误；太阳能是在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出的巨大核能，B项错误；能源的开发是开发利用新能源如风能、太阳能等无污染的清洁能源，C项错误；核能是原子核聚变或裂变产生的能量，D项正确。
解析
能源危机是石油、电力或其他自然资源的短缺，是全球性问题，开发利用新能源是解决问题的根本途径。
（1）核电站就是利用原子核的裂变的链式反应产生的能量发电，它的核心是反应堆，反应堆里放出的核能转化成高温蒸汽的内能，再通过汽轮发电机转化为电能。
（2）太阳能是太阳内部氢核聚变产生的能量；
（3）开发和利用新能源指的是无污染的清洁能源。
2.太阳能是人类能源的宝库，下列能源中不是来源于太阳能的是（ ）
A.地热能 B.风能
C.水能 D.生物质能
A
地热能来源于地球内部，所以不属于来自太阳能的范畴。而风能，水能都是因为地球吸收了太阳的能量形成的，生物质能是通过光合作用转换光能的，也来自于太阳能。
解析
3.市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子，如图所示，在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是( )
A.机械能→太阳能→电能
B．太阳能→机械能→电能
C.电能→太阳能→机械能
D．太阳能→电能→机械能
D
太阳能电池板将太阳能转化为电能，小电扇将电能转化为机械能.
解析
太阳能的介绍
太阳能的利用
转化为内能
转化为电能
课堂小结
太阳能热水器具有安全、节能、环保、经济等优点，它是太阳能转化为( )能的设备，某太阳能热水器内装有100kg的水,经过一天太阳照射，水箱内水的温度从20℃升高到70℃，则水箱内水吸收的热量至少是( ) J。
(水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）)
（1）太阳能热水器是利用太阳能来直接给水加热的装置，是将太阳能转化为内能；
（2）水箱内水吸收的热量：
Q=cm(t-t0)
=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(70℃-20℃)
=2.1×107J.
解析
1.有人说，我们现在开采的煤、石油等化石能源，实际上都是来源于上亿年前太 阳上的核能。请你说明这句话的道理。
解答：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。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、天然气和煤。
2.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。白天，大阳能转化为电能，除供正常使外，将多余的能量储存在蓄电池内。夜晚供交通指示灯及照明灯发光。请完成下面的方框图，反映这个过程中能量发生转化的情况。
太阳能
电能
光能
化学能
电能
3.人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。太阳能化为其他形式能量的方式有三种：一是光热转换，例如用太阳能集热器把水加热；二是光化转换，把太阳能转化为化学能；三是光电转换，把太阳能转化为电能。下图画出了这三种转化的方框图。其中椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能所转化的另一种能量形式。请在图中的三个空白处填入相关的文字。
太阳能
太阳能集热器
光热转换
光电转换
光化转换
电能
化学能
内能
太阳能电池板
绿色植物
4.太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景，它有哪些优点？它目前适用于哪些地方？
答案：太阳能电池具有使用寿命较长、没有污染的优点。太阳能电池目前主要在航空、航天、通信等领域中应用；在日常生活中也用于照明、计算器、手表等耗电少、工作电压低的用电器。

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