人教版九年级物理下册：第22章第3节 太阳能（导学案）

第1节太阳能6课题太阳能课型新授课教学目标知识与技能1.初步认识太阳的结构，知道太阳能是太阳内部发生核聚变形成的，知道太阳能是人类的资源宝库.2.了解利用太阳能的方式过程与方法通过课堂上设计装置，课下制作改进的过程，培养学生思考动手的能力，切实提高他们的创造能力，通过主动学习，提高学生搜集信息交流信息的能力情感、态度与价值观1.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.2.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.3.培养学生保护环境，合理利用资源的意识和不断创新、不断提高的精神教学重点太阳能的利用方式教具准备多媒体课件、塑料袋（白色、黑色）、凹面镜、三角支架、玻璃杯（带盖子）、水、温度计、太阳能凉帽（或太阳能电动玩具车）教学难点太阳的内部结构，太阳能的优缺点教学课时1课时课前预习1.巨大的“核能火炉”：在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能．2.太阳是人类能源的宝库：太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉．3.太阳能的利用：目前直接利用太阳能的方式主要有两种，一种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能．巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的对应练习（教师可有针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固新课导入教师出示“阳光动力2号太阳能飞机”图片.师同学们，知道这是什么飞机吗？这是全球最大太阳能动力飞机——“阳光动力2号”.“阳光动力2号”2015年6月29日从日本名古屋出发飞往美国夏威夷，开始环球飞行的第八站.2015年7月3日清晨，“阳光动力2号”经过118小时持续飞行，抵达美国夏威夷州的檀香山卡雷罗亚机场，创下太阳能动力飞机的最长不间断飞行纪录.你们知道它是怎么工作的吗？学生产生疑问，思考.师学习了本节知识后你们就会明白！好，下面我们就开始学习6 进行新课一太阳和太阳能1.太阳的结构师首先，我们来了解太阳为什么会产生太阳能而且经久不衰.大家在课前通过搜集、查阅相关资料，自学了太阳的内部结构，现在请你上台来给大家介绍一下你的收获，把你的成果和大家一起分享好吗？生1：太阳是一个巨大的“核能火炉”，其核心温度高达1500万摄氏度.在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能，相当于在太阳的核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，它比原子弹爆炸的威力更大.生2：太阳由内向外依次由太阳核心、辐射层、对流层、太阳大气组成.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（太阳大气）.太阳表面温度约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.生3：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.教师点评，对学生回答予以肯定板书：太阳——巨大的“核能火炉”①太阳内部发生聚变，释放出巨大的能量；②大部分太阳能以热和光的形式辐射出去.2.太阳能是人类能源的宝库师太阳向外辐射的能量中，只有20亿分之一传递到地球，其中又只有不到一半被地球接收.太阳光已经照耀我们的地球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的大部分能量的源泉.这应该怎么理解呢？学生分析、交流和讨论.教师可以以煤、石油和天然气的形成为例进行讲解.用多媒体播放煤、石油和天然气的形成视频.学生看完后，教师引导学生分析，知道了煤是远古时期，植物通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能.以植物为营养的动物、微小的海洋生物等，在它们死后，躯体埋在地下、海底,经过几百万年的沉淀、化学变化、地壳运动，在高压下前者变成了煤，后者变成了石油和天然气.师请大家看教材P175“想想议议”，认真观察图22.3-4，分析并思考地球上的能量是怎样转化和守恒的.学生思考、分析、发表各自看法：(1)地球上的风能、水能、生物质能等都是来源于太阳.地球上任何地方都在吸收太阳的热能量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样.于是，暖空气膨胀变轻后上升，冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风.地球表面的一部分水吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，因绝热达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨(2)植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内.(3)人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命.总之，整个能量是守恒的.小组问题探讨：我们已经知道风能、生物质能等来源于太阳，那么地热能与潮汐能是不是也来源于太阳？若不是，分别说说它们与什么有关.6 进行新课教师总结：综合上述，可以这么说，自然界中的一切能源归根结底都来自于太阳能，太阳能是人类能源的宝库.板书：太阳能——人类能源的宝库，自然界中的一切能源归根结底都来自于太阳能二太阳能的利用1.直接利用太阳能师同学们，生产、生活中哪些地方应用了太阳能呢？我们是如何利用太阳能的？大家根据平时的观察、了解，举例说明.生：（踊跃发言）家庭里的太阳能热水器；夏天，小朋友戴的太阳能凉帽；免充电的太阳能电池手机；乌云山茶叶公园街道上的太阳能路灯；上海世博会期间用的太阳能电动公交车；航天技术中利用太阳能电池帆板吸收太阳能供卫星工作……师你们能说出它们的工作原理吗？下面，请大家利用手头的器材分组进行实验.甲组生：将一杯水分成相同体积的两份，分别用黑塑料袋和白塑料袋套上并把袋口扎紧，放在同一太阳底下晒，15分钟后，立即用温度计测量它们的温度.乙组生：凹面镜正对太阳光，盛水的玻璃杯放在三角支架上，调节支架高度和位置，使玻璃杯恰好处在凹面镜的焦点处（当出现一个最小、最亮光斑时为准），过一会儿，用温度计测量水的温度.丙组生：把太阳能凉帽先放在无光处，观察扇叶的转动情况；然后移到太阳光下，观察扇叶的转动情况.若改用太阳能电动玩具车，则观察无光、有光照射时，太阳能电动玩具车的运动情况.师请各小组交流实验情况.甲组生：黑色塑料袋中水温升高快些，由此可知黑色物体吸热能力强.乙组生：玻璃杯中水温升高了，说明凹面镜聚集了太阳光，太阳能可以转化为水的内能.丙组生：有光照射的条件下，扇叶转动（玩具车运动），说明了太阳能电池可以将光能转化为电能，经电动机转化为动能，带动扇叶转动（玩具车运动）.教师点评：这些归纳起来是两种直接利用太阳能的方式.板书：目前直接利用太阳能的方式有两种：(1)用太阳能集热器把水等物质加热（光热转换）；(2)用太阳能电池把太阳能转化成电能（光电转换）.除了以上直接利用太阳能的方式以外，我们还可以通过下面几个渠道来利用太阳能：（1）绿色植物的“光化转换”.植物通过光合作用将太阳能储存起来，实现光能转化为化学能，再以柴薪、沼气、煤、石油、天然气等形式为人类所利用.（2）空气水分的“光机转换”.由于太阳的热辐射，大气和水分升腾循环，再通过风、水等形式释放出来，实现光能转化为机械能.（3）被海洋吸收，成为海洋内能.2.太阳能的优点和缺点师同学们，太阳能的应用具有越来越广阔的空间，它作为新型能源，具有常规能源无法比拟的优点，所以现在世界各国都在研究和设法加以利用.请大家查阅资料，然后进行交流.课外拓展：太阳能的利用效率（1）光热转换：光热转换的基本原理是使太阳能聚焦，用它来加热某种物体以获得内能.如太阳灶、太阳能热水器等.太阳灶的热效率为25%，指的是接收的太阳能的25%转化为内能被灶或水吸收，即.（2）光电转换：光电转换是将太阳能转化为电能.目前太阳能用于发电的途径有两种：①热发电，就是先用集热器把太阳能变成内能，再通过汽轮机将内能转变为电能；②光发电，就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能直接转化为电能.太阳能电池的转换率为16%，指的是接收的太阳能的16%转化为电能,即6 进行新课学生思考、交流、讨论，发表看法.师太阳能虽然具有传统能源所没有的优点，但它也有缺点从而利用起来有一些困难.【课堂交流、小结与延展】师同学们，我们通过本节课的学习，了解了太阳能是如何产生的，知道目前太阳能利用的主要方式，明白了太阳能是人类能源的宝库.同学们，通过查阅资料得知了太阳能具有许多突出的优点.你们还有哪些收获呢？还想知道太阳能的哪些知识呢？请同学们课下查阅资料，相互交流、讨论.生1：通过学习，知道了太阳的内部结构和太阳能产生的原因——太阳内部发生氢核聚变产生的巨大能量.生2：通过学习，明白了自然界中的一切能源归根结底都来自于太阳能，太阳能是人类能源的宝库.生3：我们知道各种形式的能可以相互转化，太阳能能否直接转化为人体的生物质能呢？生4：太阳能的转化效率低，而且受到季节天气的限制，能否在这些方面加以改进呢？教学板书课堂小结同学们，我们通过这节课的学习，收获了不少知识.我们对太阳能有了新的认识，了解了太阳能的产生机理，知道太阳能是人类能源的宝库；目前直接利用太阳能有两种方式：集热器把水等物质加热和太阳能电池把太阳能转化为电能.随着化石能源的枯竭，太阳能作为一种新能源，具有许多突出的优点，在不久的将来，我们相信，在同学们的努力学习和研究开发下，太阳能将会成为生产、生活中的主要能源.好，谢谢大家！教材习题解答想想议议(P175)解答：地球上的风能、水能、生物质能等都来源于太阳.地球上任何地方都在吸收太阳热能，但是由于地面每个部分受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样.于是，暖空气膨胀变轻后上升，冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风.地球表面的一部分水，吸收太阳的能量经过蒸发形成水蒸气，暖湿气流从地面升起，达到过饱和而凝结成云，遇到冷空气就形成雨.植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他动物获取生物质能以维持生命想想做做(P176)解答：黑色盘子中的水温高，因为黑色盘子吸热性比白色盘子的吸热性要强.在盘子上面盖玻璃板是防止水蒸发变成水蒸气跑掉（同时带走热量）.动手动脑学物理(P177)规律总结：1.太阳能的优点(1)太阳能巨大，仅一小时到达地球表面的太阳能就比目前全世界一年能源生产的总量还多.(2)供应时间长，是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源.(3)分布广阔，获取方便.(4)安全清洁、无污染.2.太阳能的缺点(1)太阳能虽大，但太分散，垂直射到地面每平方米的面积上的太阳能只有数百瓦，要大规模开发和利用太阳能，必须设置庞大的收集和转化能量的系统，因而造价太高，影响推广.(2)由于地球自转、气候、季节等原因，太阳能射到某地的功率变化很不稳定，给人们稳定利用太阳能带来困难.(3)目前太阳能的转换效率还很低，光热转换率只有50%～60%，光电转换率只有10%左右.6 教材习题解答1.解答：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.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石油、天然气和煤2.解答：太阳能——电能——化学能——电能——光能3.解答：太阳能集热器——内能；太阳能电池板——电能；绿色植物——化学能.4.解答:太阳能电池具有使用寿命较长、没有污染的优点.太阳能电池目前主要在航空、航天、通信等领域中应用；在日常生活中也用于照明、计算器、手表等耗电少、工作电压低的用电器.难题解答【例】太阳光照射到太阳能集热器上，将太阳能转化为能.如图所示是一种太阳能热水器的示意图，A是集热器，B是储水容器.(1)在太阳光照射下，水将沿时针方向运动，这是因为.（2）图中C是辅助加热器，其作用是.（3）请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由：.解析：本题综合了太阳能的利用和热胀冷缩等知识.水受太阳光照射后，温度升高，密度会减小，密度小的热水会上升.所以左下方安装进水阀门，在储水容器下方竖直管道上安装出水阀门.答案：内（1）顺集热器中的水被太阳光晒热后密度变小，向右上方运动形成顺时针方向流动的水流（2）在阴雨天时可用电加热，使水温升高（3）在封闭的环形管道的左下方安装进水阀门，在储水容器下方竖直管道上安装出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一课时的内容。教学反思1.在帮助学生理解如何利用太阳能时，教师可以大胆放开，让学生自己根据平时观察利用太阳能的事例，自己选择器材、设计实验进行探究，找出答案.这样更能够培养学生的探究精神、实践能力及创新意识.2.在分析煤、石油和天然气的形成过程中，通过播放动画视频，这样能激发学生的学习兴趣，突破了常规的教师讲解过程，将枯燥的知识形象化、生动化.让学生观看后，可以由学生自己发表各自的看法、互相交流、取舍正确与否，这样既让学生收获了知识，更能够提高学生的分析问题能力，同时增强学生的团结协作意识.3.本节课设计活动上有很大的灵活性，所以在课上要鼓励学生多动脑、多实践，给他们相对充裕的时间，他们总会有所得.同时也要培养他们严谨的科学态度，教给他们正确的科学方法.另外还要通过种种措施和手段，激发学生在课后仍然保持科学探究的热情，由课内到课外、由被动到主动，逐渐使学生养成自备课笔记规律总结：太阳能热水器的储水箱在上部，加热器在下部，目的是让水能够更好地在热水器内形成对流使整个热水器内的水迅速变热课外拓展：风能的来源风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的.太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风.风能就是空气的动能,风能的大小决定于风速和空气的密度.据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的.全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍.6 教学反思主学习、勤于思考的好习惯教学过程中老师的疑问：教师点评和总结：6