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/ 让教学更有效 高效备课 | 生物学科
【学习目标】
学习目标 1.物理观念：理解太阳能电池输出功率与光照强度、入射角度、连接方式的关系，深化电功、电功率的实际应用。 2.科学思维：能分析实验数据归纳规律，具备跨学科问题的分析、综合与系统思维。 3.科学探究：能设计并完成 “太阳能电池输出功率影响因素” 的实验，提升实验设计、变量控制与数据处理能力。 4.科学态度与责任：通过校园光伏发电项目设计，增强对清洁能源的认知，树立节能、环保与可持续发展意识。
学习重点 1.太阳能电池输出功率的影响因素。 2.校园光伏发电项目的核心步骤。
学习难点 1.多因素对太阳能电池功率影响的实验探究。 2.跨学科视角下校园光伏发电项目的系统设计。
【课前预习】
一、太阳能电池输出功率的实验探究
1.太阳能电池是利用半导体的______效应，将______能直接转化为电能的装置。
2.实验探究“影响太阳能电池输出功率的因素”时，需要测量太阳能电池的______和______，再根据公式______计算输出功率。
3.实验中，改变______（如用挡光板调节），可探究光照强度对输出功率的影响；改变______，可探究光源入射角度对输出功率的影响；改变 2 片太阳能电池板的______（串联或并联），可探究电池板连接方式对输出功率的影响。
二、校园光伏发电项目设计
4.设计校园光伏发电项目时，首先要测算学校屋顶光伏的理论______及学校日常______，这需结合太阳能电池的功率和______时间等因素。
5.确定太阳能电池板安装方式时，要查阅学校所在位置的______，模拟并测算太阳能电池板的最佳______和倾角。
6.撰写校园光伏发电项目方案时，需分析实际发电量少于理论发电量的原因（如______），还要思考提高发电量的办法（如______）。
【课中研学】
1. 光伏发电是利用半导体太阳能电池板将光能直接转变为电能的一种技术。为了更好地完成校园光伏发电项目的设计，我们需要通过探究解决三个问题：
（1）影响太阳能电池输出功率的因素有哪些？
（2）校园的地理、环境特征是怎样的？
（3）学校的用电需求是多少？
2. 实验探究：太阳能电池的输出功率
如图所示，我们可以在不同条件下，测量太阳能电池的电压和电流，计算太阳能电池的输出功率，进一步确定影响太阳能电池的输出功率的因素。
（1）改变光照强度，测量太阳能电池的电压和电流；
（2）改变光源入射角度，测量太阳能电池的电压和电流；
（3）改变2片太阳能电池板的连接方式，测量太阳能电池的电压和电流。
3. 实施步骤：（1）分组测算学校屋顶光伏理论发电量及学校用电量
（2）查阅电子地图及模拟测算，确定太阳能电池板安装方式
（3）撰写学校屋顶光伏发电项目方案
（4）举办报告会，交流展示
【课堂总结】
【分层作业】
（巩固性作业）
一、填空题
1.太阳能电池工作时，利用半导体的______效应，将______能直接转化为电能。
2.计算太阳能电池输出功率的公式是______，其中 “U” 代表______，“I” 代表______。
3.探究太阳能电池输出功率的影响因素时，改变光源与电池板的距离可调节______，改变电池板的倾斜角度可调节______。
4.设计校园光伏发电项目时，测算理论发电量需用到太阳能电池的______和每天的有效______时间。
5.撰写校园光伏发电项目方案时，需分析实际发电量低于理论值的原因，如______（写出 1 条即可，如阴天光照不足）。
6.下列物理量中，与太阳能电池输出功率无关的是（ ）
A. 电池板两端的电压 B. 电路中的电流 C. 电池板的颜色 D. 光照强度
7.探究“光照强度对太阳能电池输出功率的影响”时，应控制不变的变量是（ ）
A. 光源与电池板的距离 B. 电池板的倾斜角度 C. 光照时间 D. 电池板数量
8.相同条件下，太阳能电池板正对阳光时比倾斜时输出功率更大，原因是（ ）
A. 正对时光照强度更强 B. 正对时电池板温度更低
C. 倾斜时电路有损耗 D. 倾斜时电池板电阻更大
9.校园光伏发电项目中，测算学校用电量的主要目的是（ ）
A. 确定电池板的颜色 B. 判断光伏供电是否能满足校园需求
C. 调节电池板的材质 D. 计算电池板的体积
10.下列措施中，不能提高太阳能电池输出功率的是（ ）
A. 增大光照强度 B. 调整电池板至最佳倾斜角度
C. 缩短光照时间 D. 优化电池板连接方式
（拓展性作业）
某同学探究“入射角度对
11.太阳能电池输出功率的影响”，实验中应保持不变的是（ ）
A. 电池板的倾斜角度 B. 光照强度和电池板连接方式
C. 光源的类型 D. 电池板的面积
12. 灯泡L1、L2的额定电压均为6V，两灯的电流随电压变化图像如图所示。仅将L1、L2接入电路，保证所有元件安全的前提下，下列说法正确的是（ ）
A．L1的额定功率为6W
B．当L1、L2串联接入电路，电源电压为5V时，L1与L2的实际功率之比为3∶7
C．当L1、L2并联接入电路，L1的实际功率更大
D．电路最大的总功率为9W
13.某校园光伏发电项目中，夏季理论发电量比冬季多，主要原因是（ ）
A. 夏季温度更高 B. 夏季有效光照时间更长
C. 夏季电池板电阻更小 D. 夏季用电量更大
14.实际使用中，太阳能电池板的输出功率会随使用时间增长而略有下降，可能的原因是（ ）
A. 电池板表面积灰，降低光照吸收 B. 电池板颜色变深
C. 环境温度降低 D. 电路电流增大
15.设计校园光伏电池板安装方案时，优先考虑的因素是（ ）
A. 屋顶承重能力 B. 电池板的价格
C. 安装工人的数量 D. 电池板的品牌
（探究性作业）
选做题：
三、综合题
16．某小组探究 “入射角度对太阳能电池输出功率的影响”，实验器材有：太阳能电池板 1 块、光源 1 个、电压表 1 个、电流表 1 个、支架（可调节电池板倾斜角度）。
（1）实验原理：根据公式______计算输出功率，比较不同入射角度下的功率大小。
（2）实验步骤：
① 将电池板固定在支架上，调节倾斜角度为 0°（水平放置），打开光源，记录电压表和电流表示数，计算功率；
② （补充改变倾斜角度的操作，如调节倾斜角度为 30°、60°、90°（正对光源））；
③ 多次实验，记录数据并整理。
（3）实验结论：在一定范围内，随着入射角度从 0° 增大到 90°，太阳能电池输出功率（选填 “逐渐增大”“逐渐减小” 或 “不变”）。
（4）若实验中发现某一角度下电压表示数为 0，可能的原因是什么？（写出 1 条即可）
17.某学校计划在屋顶安装光伏电池板，已知条件如下：单块电池板功率为 100W，每天有效光照时间为 5h，校园每天用电量约 20kW h。
（1）计算 1 块电池板每天的理论发电量（提示：发电量 = 功率 × 时间，注意单位统一，1kW h=1000W×3600s）；
（2）若要满足校园每天的用电需求，至少需要安装多少块这样的电池板？
（3）结合教材知识，提出 1 条提高该校园光伏系统实际发电量的建议，并说明理由。
参考答案
【课前预习】
1. 光电；太阳（或 “光”）
2.电压；电流；P=UI
3.光照强度；光源入射角度；连接方式
4.日发电量；用电量；光照
5.太阳高度角；方位角
6.阴天光照不足（合理即可）；优化电池板安装角度（合理即可）
【作业布置】
1.光电；太阳（或光）
2.P=UI；电压；电流
3.光照强度；入射角度
4.功率；光照
5.阴天光照不足（或电池板表面积灰、入射角度不当，合理即可）
6.C（解析：电池板颜色不影响电压和电流，与输出功率无关；光照强度、电压、电流均影响功率）
7.B（解析：探究光照强度的影响时，需控制入射角度、电池板数量等无关变量，改变光源距离调节光照强度）
8.A（解析：正对阳光时，电池板接收的光照更集中，光照强度更强，输出功率更大）
9.B（解析：测算用电量可判断光伏总发电量是否能覆盖校园用电，确定方案可行性）
10.C（解析：缩短光照时间影响总发电量，不影响单位时间内的输出功率）
11.B（解析：探究入射角度的影响时，需控制光照强度、连接方式等无关变量，仅改变倾斜角度）
12.D（解析：A．由图可知，灯泡L1两端的电压等于额定电压6V时，通过灯泡的电流为0.5A，灯泡L1的额定功率为P1＝UI1＝6V×0.5A＝3W故A错误；
B．串联电路各处电流相等，当L1、L2串联接入电路，由图可知通过电路的电流为0.4A时，两灯泡两端的电压分别为3.5V和1.5V，串联电路总电压等于各部分等于之和，则电源电压为U=3.5V+1.5V＝5V根据P＝UI可知，L1与L2的实际功率之比为P1′∶P2′＝U1′∶U2′＝3.5V∶1.5V＝7∶3
故B错误；
C．当L1、L2并联接入电路，并联电路各支路两端电压相等，由图可知，通过灯泡L2的电流较大，根据P＝UI可知，L2的实际功率更大，故C错误；
D．两灯泡并联时电源电压最大为6V，由图可知，两灯泡并联接入电源电压为6V的电路，通过灯泡的电流分别为0.5A和1A，并联电路干路电流等于各支路电流之和，电路最大电功率P＝U(I1+I2)＝6V×(0.5A+1A)＝9W，故D正确。）
13.B（解析：夏季白昼时间长，有效光照时间更长，理论发电量更多；温度对功率影响较小，用电量不影响发电量）
14.A（解析：电池板表面积灰会阻碍光照吸收，降低实际光照强度，导致输出功率下降；颜色变深不影响，温度降低、电流增大通常使功率增大）
15.A（解析：屋顶承重能力是安装前提，若承重不足会存在安全隐患；价格、工人数量、品牌为次要因素）
16.（1）P=UI
（2）② 保持光源位置、光照强度不变，依次调节电池板倾斜角度为 30°、60°、90°，每次记录电压表和电流表示数，计算输出功率
（3）逐渐增大
（4）电池板与电压表连接接触不良（或光源未打开、电路断路，合理即可）
（解析：实验需遵循控制变量法，仅改变入射角度；正对光源时（90°）功率最大，故随角度增大功率逐渐增大；电压表示数为 0 多与电路连接或光源有关）
17.（1）1 块电池板每天理论发电量：W=Pt=100W×5h=0.1kW×5h=0.5kW h
（2）所需电池板数量：
（3）建议：定期清理电池板表面的灰尘。理由：电池板表面积灰会降低对太阳光的吸收效率，导致实际光照强度减小，输出功率下降，清理灰尘可恢复光照吸收能力，提高实际发电量（或调整电池板至当地最佳倾斜角度，理由：最佳角度可使电池板正对阳光时间更长，接收光照强度更强，提升发电量，合理即可）
（解析：第（1）问需注意单位统一，将 100W 换算为 0.1kW；第（2）问用总用电量除以单块发电量得数量；第（3）问需结合 “光照强度、入射角度” 等影响因素提出建议，符合教材知识）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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