人教版九年級物理課件22.3太陽能

第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第3節(jié)太陽能歷史上許多民族都將太陽作為頂禮膜拜的神明。如果沒有太陽，地球就會處在黑暗和冰冷的長夜中，也不會孕育出任何生命。實際上，宇宙中除了太陽還有無數(shù)的恒星，那些恒星離我們非常遙遠(yuǎn)，所以看起來沒有太陽那么大、那么亮。太陽是離地球最近的一顆恒星。許多恒星比太陽還大。每顆恒星都在釋放巨大的能量，它們每時每刻都在向外輻射著驚人的光和熱。太陽和其他恒星為什么會輻射如此巨大的能量？人類利用的能量都是由太陽提供的嗎？人類使用的能量是無窮無盡的嗎？讓我們在本章中一起探索這些有趣的問題吧！1.太陽——巨大的“核能火爐”2.太陽是人類能源的寶庫3.太陽能的利用學(xué)習(xí)內(nèi)容導(dǎo)覽第3節(jié)太陽能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道太陽能的由來和特點。2.知道太陽能的利用方式及其新進(jìn)展。第3節(jié)太陽能想一想：如果沒有太陽，我們的世界會變成什么樣子？如果沒有太陽，地球上將到處是黑暗，到處是寒冷，沒有風(fēng)、雪、雨、露，沒有草、木、鳥、獸，自然也沒有人。一句話，沒有太陽，就沒有我們這個美麗可愛的世界。

第3節(jié)太陽能這個發(fā)光發(fā)熱的大火球已經(jīng)存在了50億年之久。你是否了解太陽？巨大的太陽能是怎么產(chǎn)生的呢？人類是怎樣利用太陽能的呢？今天我們就學(xué)習(xí)太陽能的知識。一、太陽——巨大的“核能火爐”一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫三、太陽能的利用四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程第3節(jié)太陽能1.太陽的結(jié)構(gòu)如圖所示，從內(nèi)到外依次是太陽核心、輻射層、對流層、太陽大氣。一、太陽——巨大的“核能火爐”2.太陽能的來源——氫核聚變在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫下發(fā)生聚變，釋放出巨大的核能。太陽核心每時每刻都在發(fā)生氫彈爆炸，核心溫度高達(dá)1500萬攝氏度，太陽就像一個巨大的“核能火爐”。太陽至今已經(jīng)穩(wěn)定地“燃燒”了近50億年，而且還能繼續(xù)“燃燒”50億年。一、太陽——巨大的“核能火爐”3.太陽能的傳遞——熱輻射一、太陽——巨大的“核能火爐”太陽距地球1.5億千米，直徑大約是地球的110倍，體積是地球的130萬倍，質(zhì)量是地球的33萬倍。太陽核心釋放的能量向外擴(kuò)散，可以傳送到太陽表面。太陽表面溫度約6000°C，就像一個高溫氣體組成的海洋。

大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射開去?！纠}1】太陽是離地球最近的一顆恒星，每時每刻都在向地球輻射光和熱。太陽能來源于太陽內(nèi)部發(fā)生的核_____（選填“裂變”或“聚變”）。太陽能是人類能源的寶庫，太陽能是______能源（選填“一次”或“二次”）。太陽光由各種色光混合而成，其中______、綠、藍(lán)是色光的三原色。在太陽內(nèi)部，氫原子核在超高溫作用下發(fā)生聚變，釋放巨大的核能。太陽能是一次性能源。色光的三原色是紅、綠、藍(lán)。一次

聚變紅一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫三、太陽能的利用四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程第3節(jié)太陽能由于化石能源、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等都是來太陽能，所以說太陽是人類能源的寶庫。二、太陽是人類能源的寶庫1.地球上大多數(shù)能源來自于太陽能人類利用這些能量，實際上都是間接地利用太陽能。遠(yuǎn)古時期陸地和海洋中的植物，通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體的化學(xué)能。在它們死后，軀體埋在地下和海底，經(jīng)過幾百萬年的沉積、化學(xué)變化、地層的運動，在高壓下漸漸變成了石油和煤。在石油形成過程中還放出天然氣。二、太陽是人類能源的寶庫2.化石能源的形成軀體埋在地下和海底，腐爛動、植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能幾百萬年的沉積、化學(xué)變化、地層的運動變成了石油和煤（1）石油、天然氣形成示意圖二、太陽是人類能源的寶庫（2）煤的形成示意圖煤是植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用而轉(zhuǎn)變成的沉積有機(jī)礦產(chǎn)，是多種高分子化合物和礦物質(zhì)組成的混合物。二、太陽是人類能源的寶庫由于地球表面各個部位吸收太陽熱量的不均勻性，空氣的冷暖程度就不一樣，于是，暖空氣膨脹變輕后（密度變?。┥仙?，冷空氣冷卻變重（密度變大）后下降，這樣冷暖空氣便產(chǎn)生流動，形成了風(fēng)。二、太陽是人類能源的寶庫3.風(fēng)能的形成陽光曬暖了地球表面的水，水吸熱蒸發(fā)變?yōu)樗魵馍仙礁呖罩校魵庖夯纬傻男∷位蚰A成的小冰晶懸浮在高空中形成云；云中的小水滴或小冰晶相互聚集，最后下降成為雨，雨落到地面，匯入江、河、湖、海中而流動，成為具有動能的水。二、太陽是人類能源的寶庫4.水能的形成5.想想議議根據(jù)圖說明太陽輻射到地球的能量的利用、轉(zhuǎn)化和守恒的情況。二、太陽是人類能源的寶庫（1）風(fēng)能地球表面由于受熱的不均勻性，空氣的冷暖程度就不一樣，于是，暖空氣膨脹密度變小上升，冷空氣冷卻密度變大下降，這樣冷暖空氣便產(chǎn)生流動，形成了風(fēng)。（2）水能太陽照射使地面附近的空氣溫度升高，含有水蒸氣的熱空氣快速上升。上升中，逐漸液化成小水滴或凝華為小冰晶，形成了云。云中小水滴和小冰晶在下落時會熔化，和原來的小水滴一起落到地面形成雨。二、太陽是人類能源的寶庫（3）能量守恒植物通過光合作用從太陽獲取能量，以化學(xué)能的形式存儲在植物體內(nèi)，人類和動物從植物或其他動物獲取生物質(zhì)能以維持生命和人類的各種活動。地球上幾乎所有的能源都來自太陽能，太陽能在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中能量的總量保持不變。結(jié)論：地球上的風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等都來源于太陽.【例題2】關(guān)于能源，下列說法中錯誤的是（）A．太陽是人類能源的寶庫B．風(fēng)能、水能是一次能源，太陽能是二次能源C．地球上的風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等都來源于太陽D．科學(xué)家預(yù)言，通過可控聚變來利用核能，有望徹底解決人類的能源問題B二、太陽是人類能源的寶庫解析見下頁二、太陽是人類能源的寶庫A．太陽是人類能源的寶庫，太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，故A正確，不符合題意；B．一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未經(jīng)加工轉(zhuǎn)換的能量資源，風(fēng)能、水能、太陽能都是一次能源，故B錯誤，符合題意；C．地球上的風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等都來源于太陽，故C正確，不符合題意；D．如果可控制的核聚變能夠?qū)崿F(xiàn)，有望徹底解決人類能源問題，故D正確，不符合題意。故選B。三、太陽能的利用一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫三、太陽能的利用四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程第3節(jié)太陽能三、太陽能的利用直接利用太陽能的方式主要有兩種：光熱轉(zhuǎn)化和光電轉(zhuǎn)化。另外還有光化轉(zhuǎn)換。1.光電轉(zhuǎn)換指太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。（1）光電池（太陽能電池）光電池也叫太陽能電池，是一種在光的照射下產(chǎn)生電動勢的半導(dǎo)體元件，直接把太陽光轉(zhuǎn)變成電。光電池的種類很多，常用的有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化銀光電池等。（2）太陽能電池的一些應(yīng)用太陽能電池在生活、生產(chǎn)、航空航天、交通、通信等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用。太陽能路燈太陽能汽車衛(wèi)星上的太陽能電池板三、太陽能的利用（3）光伏發(fā)電光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。大型光伏發(fā)電項目并入國家電網(wǎng)家用小型光伏發(fā)電三、太陽能的利用美國加州的賽爾帕太陽能發(fā)電廠圖為世界上最大的太陽能發(fā)電廠之一的帕賽爾工廠。有52000塊電池板，這些電池板能容納將近四百萬塊太陽能電池。在一個陽光明媚日子，它的產(chǎn)電力可以達(dá)到11兆瓦，足以為8000個家庭供電。三、太陽能的利用三、太陽能的利用2.光熱轉(zhuǎn)換（1）集熱器集熱器收集陽光中的能量來加熱水等物質(zhì)，把太陽能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。轉(zhuǎn)化太陽能內(nèi)能（2）集熱器的原理平板式集熱器的箱面是玻璃，內(nèi)部有涂黑的吸熱板，可以吸收太陽輻射并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而將集熱器管道內(nèi)的水流加熱。三、太陽能的利用（3）自制集熱器①在一個黑色盤子和一個白色盤子中分別注入約1cm深的冷水，用溫度計測量初溫。②將玻璃板蓋在盤子上，然后放在陽光下曬一個小時。③移開蓋板，用溫度計測量水溫。哪個盤中的水溫高？想一想，為什么要用黑色的盤子？為什么盤子上面要蓋玻璃板？三、太陽能的利用根據(jù)題意知道，相同質(zhì)量、相同初溫的水、在相同日照時間的情況下，由于黑色物體的吸熱本領(lǐng)比白色物體的吸熱本領(lǐng)大，所以，黑色盤子的水溫比白色盤子中的水溫高。盤子上面蓋玻璃板是減少熱量散失，類似做飯時鍋蓋的作用。（4）太陽能熱電站這種發(fā)電站先將太陽能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能，然后再通過機(jī)械能裝置轉(zhuǎn)變成電能。電站中心有一個集熱塔，塔頂上裝有鍋爐，塔的周圍裝有平面反射鏡（也叫定日鏡），它把陽光反射后集中在鍋爐上，把鍋爐內(nèi)的水加熱成高溫高壓蒸汽。高溫高壓蒸汽通過管道輸送到汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。集熱塔太陽能熱電站三、太陽能的利用定日鏡追著太陽轉(zhuǎn)，反射陽光，將太陽光反射到固定方向（集熱塔），又稱定星鏡。定日鏡三、太陽能的利用光化轉(zhuǎn)換是指把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲存在生物質(zhì)內(nèi)。比如綠色植物的生長就是靠太陽能轉(zhuǎn)化的化學(xué)能，所以通過光合作用的植物把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。3.光化轉(zhuǎn)換三、太陽能的利用4.太陽能的優(yōu)缺點（1）優(yōu)點①太陽能取之不盡、用之不竭，是人類可以利用的最豐富的永久性能源。②太陽能分布廣闊，不需要挖掘、開采和運輸。③太陽能是一種清潔能源，使用時沒有污染。（2）缺點①太陽能到達(dá)地球上非常分散，接收裝置的面積大，造價高。②太陽能的利用受氣候、晝夜的影響很大。因此必須有貯存裝置，這不僅增加了技術(shù)上的困難，也使造價增加。③太陽能電池的成本高，而且每個太陽能電池產(chǎn)生的電壓較低。三、太陽能的利用潮汐能不是來源于太陽能。潮汐能是因月球引力的變化引起潮汐現(xiàn)象，導(dǎo)致海平面周期性升降，因海水漲落及潮水流動所產(chǎn)生的能量。5.核能、潮汐能與地?zé)崮懿皇翘柲艿責(zé)崮懿皇莵碓从谔柲?。地?zé)崮軄碓从诘厍蛉廴趲r漿和放射性物質(zhì)衰變，這部分能量通過地殼運動被推壓到地面，從而被發(fā)現(xiàn)和利用。核能是來自于原子核內(nèi)部裂變或聚變釋放的能量，不是來源于太陽能。三、太陽能的利用【例題3】太陽能是人類優(yōu)先開發(fā)和利用的新能源之一，關(guān)于太陽能的利用，下列說法中正確的是（）A．圖甲，綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為植物的化學(xué)能B．圖乙，太陽能路燈將太陽能直接轉(zhuǎn)化為路燈的光能C．圖丙，首架環(huán)球航行的太陽能飛機(jī)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為飛機(jī)上電池的化學(xué)能D．圖丁，太陽能熱水器通過做功將太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能

A三、太陽能的利用A．綠色植物的光合作用可將吸收的太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故A正確；B．球場旁的太陽能路燈在白天時不需要照明，則白天將太陽能儲存起來，晚上再轉(zhuǎn)化電能，讓路燈發(fā)光，并不是太陽能直接轉(zhuǎn)化為光能，故B錯誤；C．太陽能飛機(jī)上的太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動能，故C錯誤；D．太陽能熱水器直接吸收太陽能并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不需要通過做功來將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯誤。三、太陽能的利用故選A。四、課堂總結(jié)一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫三、太陽能的利用四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程第3節(jié)太陽能太陽是人類能源的寶庫太陽能的利用①太陽的結(jié)構(gòu)：太陽核心、輻射層、對流層、太陽大氣.②太陽能的來源：氫核聚變.③太陽能的傳遞：熱輻射.①地球上大多數(shù)能源來自于太陽能.②化石能源的形成：太陽能轉(zhuǎn)化為生物體的化學(xué)能.③風(fēng)能的形成：太陽光的照射，使空氣發(fā)生流動.④水能的形成：太陽光使水蒸氣流動上升，形成水.①光電轉(zhuǎn)換：指太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能.②光熱轉(zhuǎn)換：把太陽能直接轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.③光化轉(zhuǎn)換：把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在生物體內(nèi).④太陽能的優(yōu)點：取之不盡、用之不竭，是一種清潔能源.缺點：太陽能電池的成本高，產(chǎn)生的電壓較低.太陽能太陽四、課堂總結(jié)（1）

五、動手動腦學(xué)物理一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫三、太陽能的利用四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程第3節(jié)太陽能五、動手動腦學(xué)物理1.有人說，我們現(xiàn)在開采的煤、石油等化石能源，實際上都是來源于上億年前太陽上的核能。請你說明這句話的道理。遠(yuǎn)古時期，植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物體的化學(xué)能。在它們死后，軀體經(jīng)過幾百萬年變成了石油和煤，在石油形成過程中還放出天然氣，所以說，我們開采化石燃料，實際上是開采上億年前的太陽能。五、動手動腦學(xué)物理2.許多城市都在推廣利用太陽能，城市交通指示燈及路燈照明系統(tǒng)已大量使用太陽能。白天，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，除供正常使用外，將多余的能量儲存在蓄電池內(nèi)，夜晚供交通指示燈及照明燈發(fā)光。請完成下面的方框圖，反映這個過程中能量發(fā)生轉(zhuǎn)化的情況。太陽能是可以重復(fù)利用的能源，屬于可再生能源。多余的能量儲存在蓄電池內(nèi)，轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，夜晚供交通指示燈及照明燈發(fā)光，則是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為光能?；瘜W(xué)能電能五、動手動腦學(xué)物理3.人類利用太陽能的實質(zhì)，是將太陽能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。太陽能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的方式有三種：一是光熱轉(zhuǎn)換，例如用太陽能集熱器把水加熱；二是光化轉(zhuǎn)換，把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；三是光電轉(zhuǎn)換，把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。圖畫出了這三種轉(zhuǎn)化的方框圖。其中橢圓表示轉(zhuǎn)化的裝置或物體，菱形表示由太陽能所轉(zhuǎn)化的另一種能量形式。請在圖中的三個空白處填入相關(guān)的文字。綠色植物內(nèi)能太陽能電池五、動手動腦學(xué)物理光熱轉(zhuǎn)換是指把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，比如太陽能熱水器可以通過光熱轉(zhuǎn)換把太陽能轉(zhuǎn)化為水的內(nèi)能，所以，通過太陽能集熱器把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；光電轉(zhuǎn)換是指把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，比如太陽能電池可以把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，所以，通過太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能；光化轉(zhuǎn)換是指把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，比如綠色植物的生長是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在體內(nèi)，所以，通過光合作用的植物把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。五、動手動腦學(xué)物理4.太陽能電池作為一種新能源產(chǎn)品，具有寬廣的前景，它有哪些優(yōu)點？它目前適用于哪些地方？太陽能是一種清潔、無污染、可再生能源，它能量豐富，取之不盡用之不竭，是一種新型的能源，越來越被廣泛利用。太陽能電池工作安全可靠，無噪聲，無污染排放，不會造成環(huán)境污染；太陽能電池用途相當(dāng)?shù)膹V泛，天上的人造衛(wèi)星所需能量由太陽能電池供給，有太陽時可產(chǎn)生電能，用不完的貯藏在蓄電池里，當(dāng)見不著太陽時再釋放出來，太陽能電池可作航標(biāo)燈、鐵路信號燈，在很少有人去的地方，用起來方便。一、太陽——巨大的“核能火爐”二、太陽是人類能源的寶庫三、太陽能的利用四、課堂總結(jié)五、動手動腦學(xué)物理六、課堂練習(xí)本節(jié)課學(xué)習(xí)流程第3節(jié)太陽能六、課堂練習(xí)1.關(guān)于太陽能的下列說法中，錯誤的是（）A．太陽能十分豐富，供應(yīng)時間長久，目前太陽能的轉(zhuǎn)換效率也很高B．太陽內(nèi)部不斷地進(jìn)行核聚變C．太陽能分布廣闊，獲取方便，無需開采和運輸D．太陽能安全、清潔，利用太陽能不會對環(huán)境造成污染AA．太陽能十分巨大，供應(yīng)時間長久，可以說是取之不盡用之不竭，但目前人類利用太陽能的轉(zhuǎn)換率還較低；B．太陽之能夠發(fā)光放熱，是由于太陽內(nèi)部不停地進(jìn)行核聚變反應(yīng)；C．太陽能分布廣闊，在地球表面的幾乎所有地區(qū)都能獲得，因此獲取方便，即無需挖掘開采，也無需運輸；D．太陽能在收集存儲過程中不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，環(huán)保、清潔，對環(huán)境不造成污染．所以選A.六、課堂練習(xí)2.如圖是新型的風(fēng)光互補(bǔ)照明燈，它頭頂小風(fēng)扇，肩扛太陽能電池板，腰胯照明燈，腳踏蓄電池，下列解釋正確的是（）A．照明燈工作時，LED燈是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能B．太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能C．利用風(fēng)力發(fā)電將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．蓄電池夜晚放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能BA．照明燈工作時，LED燈是將電能轉(zhuǎn)化為光能，故A錯誤；B．太陽能電池板利用光電效應(yīng)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故B正確；C．利用風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故C錯誤；D．蓄電池夜晚放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯誤。所以選B。六、課堂練習(xí)3.如圖是中國首座投入使用的塔式光熱發(fā)電站。在空曠的地面建立較高的接收塔，塔的周圍安裝大量可以旋轉(zhuǎn)的平面鏡，將太陽光聚集到塔頂?shù)慕邮掌?，接收器?nèi)的工作系統(tǒng)會產(chǎn)生高溫蒸汽，推動汽輪機(jī)工作，進(jìn)而帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。下列說法錯誤的是（）A．將太陽光聚集到塔頂是利用了光的反射B．平面鏡的角度隨著太陽位置的變化而變化C．塔頂?shù)慕邮掌鲗⑻柲苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能D．蒸汽推動汽輪機(jī)工作是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D解析見下頁六、課堂練習(xí)A．由題意可知，塔式光熱發(fā)電站是利用光的反射將太陽光聚集到塔頂?shù)?，故A正確；B．光的反射要遵循反射定律，因此，平面鏡的角度要隨著太陽位置的變化而變化，故B正確；C．由題意可知，接收器內(nèi)的工作系統(tǒng)會產(chǎn)生高溫蒸汽，因此，塔頂?shù)慕邮掌鲗⑻柲苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；D．蒸汽推動汽輪機(jī)工作時，利用高溫蒸汽推動機(jī)器轉(zhuǎn)動，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D錯誤。所以選D。六、課堂練習(xí)4．我們都知道地球上幾乎所有能