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(共16张PPT)
跨学科实践　风力发电的应用
义务教育教科书（五·四学制） 物理 九年级 下册
风力发电的应用
风力发电是将风所蕴含的动能转换成电能的工程技术。绿色清洁的风力发电有利于促进人类社会可持续发展。从2010年起，我国风力发电累计装机容量跃居世界第一。沿海地区蕴藏着巨大的风力资源，风力发电（图1）是目前国家重点推进的能源建设项目之一。
图1　风力发电
任务1：以小组为单位，用微型发电机和小风扇叶片组装成一个微型风力发电机组，连接好LED灯，用电吹风机吹小风扇叶片，模拟风力发电。使用电吹风机的不同挡位，从不同角度、不同距离吹动小风扇叶片时，比较LED灯的亮度。并思考在实际环境中还有哪些因素可能会影响LED灯的亮度？在班级中展示试验并交流讨论。
器材：微型发电机1个、小风扇叶片、LED灯、电吹风机、导线若干等。
跨学科实践任务
任务2：查阅资料，了解目前我国风电项目的分布特点，分析风力发电的优缺点；了解上海海上风电的发展情况及规划，结合上海的地理特点，运用相关物理知识，从节能、环保、生态等视角，分析发展风电对上海城市发展的影响。撰写一份调查报告，并进行展示和交流。
评价项目 评价要点（☆☆☆） 自评 互评
实践计划 能制订分工合理、任务明确、进度可行的实践计划
能在规定的时间内完成计划
实践成果 能阐述风力发电的基本原理，通过比较LED灯的亮暗程度，提出猜想
能用控制变量的方法设计实验方案，利用微型风力发电机点亮一盏LED灯，并对实验结果进行解释
能归纳描述我国风电项目的分布特点
能列出风力发电的主要优缺点，结合相关学科知识，从节能、环保、生态的视角，分析发展海上风电对上海发展的意义
评价与反思
评价项目 评价要点（☆☆☆） 自评 互评
信息搜集 能有效搜索所需学习资源，注意数据的可靠性和时效性
能规范地标注引用数据、图片等相关信息的来源
交流合作 能利用数字设备开展交流活动
在完成各自任务的同时，能与其他成员团结协作，开展合作
在规定时间内完成展示，表达方式合理、流畅自然
评分方法：完全符合评价要点得☆☆☆，部分符合得☆☆，少量符合得☆
1. 风力发电机组中，偏航系统的主要作用是（　　）
A. 调节叶片角度
B. 提高风轮转速
C. 使风轮始终对准风向
D. 控制发电机输出功率
课堂练习
答案：C
解析：偏航系统通过调整机舱方向，确保风轮正对风向以最大化捕获风能，与发电效率直接相关。
C
2. 当风速超过额定风速时，风力发电机组通常采用（　　）限制功率输出
A. 刹车控制
B. 变桨控制
C. 偏航控制
D. 切断电网
课堂练习
答案：B
解析：变桨系统通过调整叶片桨距角，改变风轮气动性能，在高风速时稳定功率。
B
3. 下列哪种风能资源区适合建设大型风电场？（　　）
A. 风能贫乏区（年平均有效风能密度<50W/m ）
B. 风能丰富区（年平均有效风能密度>200W/m ）
C. 城市中心区
D. 森林覆盖区
课堂练习
答案：B
解析：风能丰富区（如沿海、草原）年有效累积小时数>5000h，是风电场的理想选址。
B
4. 风力发电机组的传动系统中，齿轮箱的主要功能是（　　）
A. 降低转速
B. 增加转速
C. 改变旋转方向
D. 传递扭矩
课堂练习
答案：B
解析：风轮转速较低（通常10–20rpm），需通过齿轮箱增速至发电机所需转速（约1500rpm）。
B
5. 下列哪项不属于风力发电的跨学科实践案例？（　　）
A. 分析季风气候对风电场选址的影响
B. 设计简易风力发电机模型
C. 计算火力发电厂的碳排放量
D. 探究风能转化效率公式（P= ρAv ）
课堂练习
答案：C
解析：C选项属于能源环保范畴，与风力发电的直接实践无关；其他选项均涉及物理、地理或工程技术的整合 。
C
6. 某风电场选址需考虑的因素包括（　　）
①风速稳定性　②电网接入条件　③鸟类迁徙路线　④当地人口密度
A. ①②③
B. ①②④
C. ①③④
D. ②③④
课堂练习
答案：A
解析：风电场选址需兼顾风能资源（①）、基础设施（②）及生态影响（③），人口密度（④）影响较小 。
A
7. 风力发电机组叶片的材料常选用碳纤维复合材料，主要因其（　　）
A. 成本低廉
B. 耐腐蚀性强
C. 质量轻且强度高
D. 导电性能好
课堂练习
答案：C
解析：碳纤维复合材料兼具轻量化（减重30%）和高强度，提升风能捕获效率 。
C
8. 阅读材料：
某地计划建设海上风电场，需解决风力间歇性问题。工程师提出“风电+储能”方案，采用锂电池存储过剩电能。
问题：该方案如何实现能源稳定供应？
课堂练习
答：储能技术：在发电高峰时将电能存入锂电池，低风速时释放电能；
系统协同：通过智能电网调节供需平衡，减少对传统能源的依赖
9. 世界最大高空风力发电项目（5000㎡捕风伞）的试验成功，说明（　　）
A. 高空风能密度显著高于地面
B. 风电技术向工程化应用迈进
C. 传统风电场将被完全替代
D. 风能利用不受地理限制
课堂练习
答案：B
解析：该试验标志着高空风电技术从理论到实践的突破，但尚未取代现有风电形式
B
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