太阳能教案3

太阳能导学

【学习目标】

1．初步认识太阳的结构，知道太阳能是人类能源的宝库；

2．大致了解太阳能的利用方式；

3．能保持对大自然的好奇，初步领略自然现象的美妙与和谐，对大自然有亲近、热爱、和谐相处的情感；

4．具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识．

【基础知识精讲】

1．太阳是巨大的“核能火炉”．

你知道太阳的结构吗？太阳由太阳大气、对流层、辐射层、太阳核心组成．

我们知道原子核发生聚变时，将释放出更大的核能．太阳核心的温度高达1500万摄氏度，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能．因此，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，比原子弹爆炸的威力更大．

太阳核心释放的能量向外扩散，经过数千年的时间传送到太阳表面．太阳表面的温度约6000 ℃，就像一个高温气体组成的海洋．大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去．太阳这个巨大的“核能火炉”已经稳定地“燃烧”了50亿年．目前，它正处于壮年，要再过50亿年它才会燃尽自己的核燃料．那时，它可能膨胀成为一个巨大的红色星体…

2．太阳是人类能源的宝库．

太阳向外辐射的能量中，只有五亿分之一传递到了地球，其中又只有不到一半被地球接收．太阳光已经照射着我们的地球50亿年了．地球在这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．

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费．可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源．煤、石油、天然气是地球给人类提供的最主要的一次能源．然而，这些化石燃料的“年龄”都有上亿年了，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．沧海桑田，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煤和石油．在石油形成过程中还放出天然气．今天，我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能．3．太阳能的利用．

人类除了间接利用存储在化石燃料中的太阳能外，还设法直接利用太阳能．目前直接利用太阳能的方式有两种，一种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳电池把太阳能转化成电能．

你有兴趣的话，来做做下面这个小制作：

在一个黑色的盘子和一个白色的盘子中分别注入约1 cm深的冷水，用温度计测量水的初温，用塑料纸或玻璃板盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时，移开盖板，再测这时的水温，我们会发现，黑色盘子中的水温会比白色盘子中的水温高．这是因为黑色物体更容易吸收太阳光的能量．我们制作的这个装置就是太阳集热器．

太阳集热器是用来把太阳辐射能转化为热能，再把水或其他介质加热，或转化为其他形式的能量加以利用．

图16－10

简单的平板型集热器，由一块金属板（铜、铝、钢板等）构成．如图16－10所示．朝太阳的一面处理成吸收系数大的黑色表面，以充分吸收太阳的辐射能．当水流过金属板背面时，金属板吸收的太阳能就把水加热．为了充分把收集的太阳热量传给介质．金属板朝太阳的一面，装上一层或多层玻璃或塑料板，背面和四周加保温设备，以减少热量损失，保持一定的加热温度．平板型集热器可用于加热水、咸水淡化、房屋采暖、干燥以及制冰等．除了平板型集热器外，还有聚光式集热器．聚光式集热器常用透镜、抛物面反射镜或多块平面反射聚光镜．作为获得能量密度较高的收集器，可以获得上千度的高温．

太阳能的另一种大型集中的利用就是太阳能发电．太阳能发电绝对干净、不产生公害．所以太阳能发电被誉为是最理想的能源．

从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现．它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：

（1）无枯竭危险；

（2）绝对干净（无公害）；

（3）不受资源分布地域的限制；

（4）可在用电处就近发电；

（5）能源质量高；

（6）使用者从感情上容易接受；

（7）获取能源花费的时间短．

不足之处是：

（1）照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；

（2）获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关．但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视．

太阳能电池的成本较高，而且每个太阳能电池产生的电压较低，目前只有航天工业大量使用太阳能电池，日常生活中仅用于计算器、手表等耗电少、工作电压低的物品．要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换频率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网．

目前，太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种．单晶硅太阳能电池变换效率最高已达20%以上，但价格也最贵．非晶态硅太阳能电池效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池．一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%，每当发电设备价格降低到10～20元，便足以同现在的发电方式竞争．

当然，特殊用途和实验室中用的太阳能电池效率要高得多，如美国波音公司开发的砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池，光电变换效率可达36%，快赶上了燃煤发电的效率．但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用．

【学习方法指导】

分类法

分类法是日常生活中最常用的方法之一，有时我们已经将遇到的事物不自觉地分类了，只是没有意识到．超市里的商品需要分类，动植物需分类，万事万物都应分类，才能做到心中有数、条理清楚．我们将知识进行分类．用的时候才能又快又准地从储存的知识中找到．例如，我们用分类法将以下知识列成知识树：

你还可以用分类法将以前每节知识结构写出，这样在总结、分析、存储知识时会达到事半功倍的效果．