资源简介

(共21张PPT)
初中物理沪科版（2024）九年级下册
第二十一章 能源、材料与社会
实践 制作太阳能烤箱
问题缘起
自古人们便懂得利用太阳光的能量，现代人也常利用太阳光来晾晒物品，甚至烤制食物。下面我们来制作一个太阳能烤箱。
活动方案
　
任务一：查阅资料认识太阳能，完成一篇关于利用太阳能的调研报告
【思考】
认识太阳能
太阳能是太阳内部核聚变反应释放的热辐射能，属于可再生能源，其利用方式主要包括光热转换(如热水器、热能发电)和光电转换(光伏发电)。
了解自古以来人类对太阳能利用的大致进程，人类对太阳能的利用随着科技进步不断深化。以下是分阶段总结的进程：
(一)科学探索期(18世纪～20世纪初)
1．热能收集装置突破：1767年瑞士科学家Horace de Saussure发明首台玻璃密封太阳能加热箱，温度达109 ℃；19世纪美国加州建成太阳能抽水装置，采用聚光器实现7.36 kW功率输出。
2．光电效应发现：1839年法国物理学家贝克勒尔首次观察到光伏效应，奠定太阳能发电理论基础。
(二)技术突破期(20世纪中叶～21世纪初)
1．光伏技术实用化：1954年贝尔实验室研制出首个实用硅基太阳能电池(效率6%)，开启光伏发电时代。
2．热利用系统升级：1955年以色列科学家提出选择性涂层理论，显著提升集热器效率；20世纪70年代太阳能热水器普及，成为民用领域重要应用。
(三)现代综合应用(21世纪至今)
1．规模化发电：光伏转换效率突破20%，2022年全球装机容量超1 TW，成本较2000年下降85%；聚光太阳能热发电(CSP)技术实现熔盐储热，支持连续供电。
2．多元化场景扩展：光伏建筑一体化(BIPV)将太阳能板融入外墙与屋顶；航天器、电动汽车等新兴领域广泛采用太阳能供电系统。
以下是人类将太阳能转化为其他形式能量的应用实例分类整理：
(一)太阳能→热能
1．太阳能热水器：通过真空集热管或集热板吸收太阳能加热冷水，用于家庭洗浴和日常热水需求。
2．太阳能暖气系统：在建筑中集成太阳能集热装置，冬季通过循环热水或空气为室内供暖。
(二)太阳能→电能
1．光伏发电站：大规模太阳能电池板阵列将阳光直接转化为电能，供应家庭或工业用电。
2．太阳能路灯：内置光伏板白天储能，夜晚为LED灯供电，无需外接电网。
(三)太阳能→化学能
植物光合作用：农业中利用植物将太阳能转化为葡萄糖等化学能，形成生物质能源的基础。
(四)其他综合应用
太阳能建筑一体化：结合光伏玻璃、蓄热墙体等技术，实现建筑 能源自给。
了解太阳能烤箱的原理：
太阳能烤箱的核心原理是利用旋转抛物面的聚光特性，将阳光反射并聚焦到特定区域，同时结合反射材料和吸热材料的协同作用实现热量的高效利用。
(一)反射集中太阳光
铝箔/聚酯薄膜反射：通过覆盖反光材料(如铝箔)，将太阳光线定向反射到烤箱内部或特定受热区域，形成聚光效应。
太阳能烤箱通过以下核心原理实现太阳能的有效利用：
(二)吸收光能转化为热能
1．黑色吸热层：烤箱底部或核心区域使用黑色纸张、金属板等材料，利用黑色吸热特性将反射的太阳能转化为热能。
2．热传导：热量通过铝制托盘或金属容器传递至食物，实现类似传统烤箱的烹饪效果。
(三)密封与隔热保存热量
1．透明密封层：使用保鲜膜、塑料膜等材料覆盖烤箱开口，形成密闭空间，利用温室效应防止热量散失。
2．绝缘材料：在烤箱壁填充报纸、泡沫等隔热材料，减少热量向外界传导。
(四)应用场景与效率
1．户外适应性：无需燃料或电力，适合露营、野餐等场景，但烹饪时间受阳光强度和云层影响。
2．环保性：全程零碳排放，避免燃烧木材或化石燃料带来的污染。
通过上述协同机制，太阳能烤箱将自然光能转化为可控热能，实现无污染烹饪。
任务二：制作太阳能烤箱
制作太阳能烤箱是一个有趣且环保的项目，以下是制作步骤：
1．材料和工具
(1)材料：大纸箱、金属烤盘(用于放置食物)、反光材料铝箔、透明材料(透明塑料膜)、保温材料(报纸、泡沫板、旧布料)。
(2)工具：剪刀、胶水、胶带、黑色喷漆或黑色纸。
2．制作步骤
(1)制作箱体
选择箱子：用大纸箱作为主体，内部衬上泡沫板或报纸以增强保温。
涂黑内部：将箱内底部和四周涂黑(黑色吸热效果最佳)。
放置烤盘：在箱底固定一个小金属盘或黑色烤盘用于放置食物。
(2)制作反光板
覆盖铝箔：将纸箱的盖子内侧贴上铝箔，作为反光板。若用泡沫箱，可单独制作一个铝箔覆盖的纸板作为反光板。
调整角度：反光板与箱体成一定角度(约30～45°)，确保阳光反射到食物上(可用木棍支撑固定)。
(3)密封透明层
顶部覆盖：在箱体顶部覆盖透明塑料膜或玻璃板，用胶带密封边缘，形成“温室效应”。
双层隔热(可选)：在透明层和食物之间增加一层透明材料，减少热量流失。
(4)优化热量集中
多面反光板：在箱体两侧或四周添加额外铝箔板，进一步聚集阳光。
可调节支架：设计可调节角度的反光板支架，根据太阳位置调整方向。
安全提示
避免触碰高温表面。
勿加热易燃物品或密封容器。
阴天或弱光环境下效果不佳。
晴天正午把太阳能烤箱放在阳光下，食物切成小块，使用黑色容器或包裹锡纸尝试加热食物，测试烤箱的加热速度、保温能力等；和同学们交流调研报告，分享制作过程及心得体会。
交流评价
拓展研究
开展科学辩论活动，讨论太阳的能量是否会被消耗尽，体会能源的开发对可持续发展的意义。
实践：制作太阳能烤箱
1.了解自古以来人类对太阳能利用的大致进程。
2.收集人类将太阳能转化为其他形式能量的实例。
3.了解太阳能烤箱的原理。
4.制作太阳能烤箱。

展开更多......

收起↑