資源簡介

3 太陽能
學案
班級： 姓名： 成績：
【學習目標】
1.知道太陽能的由來及其特點；
2.大致了解利用太陽能的方式及其新進展。
【重點難點】
學習重點：太陽能的利用。
學習難點：太陽是人類能源的寶庫。
【學習過程】
1.太陽的結構包括： ， ， ， 。
在太陽內部，氫原子核在 下發生 ，釋放出巨大的 。
太陽表面溫度約 ℃，就像一個高溫氣體組成的海洋。大部分太陽能以 和 的形式向四周輻射開去。
今天我們開采化石燃料，實際上是在開采上億年前地球接收的 。
直接利用太陽有兩種途徑：其一是把太陽能轉化為______能，如 、 ；其二是把太陽能轉化為 能，如 、 。
6.太陽能發電的途徑有： 、 。
熱發電就是先用集熱器把太陽能變成 能，再通過汽輪機將 能轉變為 能。
光發電就是利用太陽能電池的光電效應，將太陽能直接轉變為 能。
7.太陽能的優點：①能源易 ；②能源量 ；③安全清潔、不排放 ；④可持續性 。
【隨堂練習 鞏固基礎】
例1.市場上有一種裝有太陽能電扇的帽子，如圖所示，它在陽光的照射下，電扇快速轉動，能給炎熱的夏季帶來一絲涼意。該裝置的能量轉化情況是：（　　）
A．太陽能→機械能→電能
B．太陽能→電能→機械能
C．機械能→太陽能→電能
D．電能→太陽能→機械能
例2.太陽能屬于　 （填“可再生”或“不可再生”）能源。在地球上陽光充足的地方，1 m2的面積每年獲得的太陽能可達4.2×109 J。這些能量相當于　 g焦炭完全燃燒放出的熱量（焦炭的熱值為3.0×107 J/kg）。
例3.某品牌太陽能熱水器的光熱轉換效率為50 %，該太陽能熱水器內裝有100 kg、溫度為20 ℃的水，陽光照射一天后，水溫長高到70 ℃，則熱水器內的水吸收了　 J的熱量，熱水器接收　　 J太陽能。
例4.早期的風光互補發電巧妙利用太陽光強時風速小，光弱時風速大的自然特點，使風能、光能互補，從而基本保證發電功率穩定。
（1）風能和光能都來源于　　 ，屬于 能源（選填“可再生”或“不可再生”）。若太陽光弱的時候風速小_____（選填”能”或”不能”）實現風光互補發電。
（2）風機功率和風速的三次方成正比，風速加倍，其功率增加到原來的 　 倍。光伏功率和光的輻射量有關，單位面積光能的功率叫光的輻射量，其單位是　 。
（3）用風光互補發的電對額定功率P的用電器供電，風機功率為P1， 光伏功率為P2，當P1 +P2 = ，用電器正常工作。如圖是某風光互補發電系統一段時間內功率變化的圖線，在 （選填“ 9 ”或 “ 11 ”）點鐘左右，光伏功率最大。
例5.小明為了探究太陽光的輻射情況，分別用水和細沙做實驗，用一底面積為0.1 m2的方形水槽裝了3 kg水，在中午的太陽光下照射30 min，水的溫度升高了5 ℃。若實驗不計熱量損失，已知水的比熱容為4.2×103 J/（kg ℃），細沙的比熱容為0.7×103 J/（kg ℃），試求：
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）設每平方米水面上、平均每小時太陽輻射的熱量為N，則N是多少？
（3）將水槽中的水倒掉，然后平鋪上3 kg的細沙，在中午的太陽光下照射20 min，細沙的溫度能升高多少？
【明辨易錯 精準理解】
1. 關于太陽能的下列說法中，錯誤的是（　　）
A．太陽能十分巨大，供應時間長久，目前太陽能的轉換率也很高
B．太陽內部不停地進行核聚變，以熱和光地形式向外輻射核能
C．太陽能安全、清潔，利用太陽能不會給環境帶來污染
D．太陽能分布廣闊，獲取方便，既無需挖掘開采，也無需運輸
【當堂檢測 及時反饋】
1.我們都知道地球上幾乎所有能源都來自太陽，下列哪組能源都不是來自太陽的（　　）
A．核能 風能 B．地熱能 潮汐能C．水能 地熱能 D．潮汐能 生物質能
2.下列關于太陽能的利用說法正確的是（　　）
A．綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能B．太陽能熱水器通過做功方式將太陽能轉化為水的內能
C．太陽能交通信號燈將太陽能直接轉化為信號燈的光能
D．太陽能飛機將太陽能直接轉化為飛機的機械能
3.如圖是一款太陽能座椅，椅子頂部安裝的硅光電池板，可儲備能量供晚間使用。下列說法正確的是（　　）
A．硅光電池板是由超導材料制成的
B．硅光電池板可以將太陽能轉化為電能
C．太陽能來源于太陽內部氫核的裂變
D．太陽能屬于不可再生能源
4.太陽能是在太陽內部，氫原子核發生　 　（選填“裂變”或“聚變”），釋放出的核能。太陽能屬于　 　________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。某太陽能熱水器能使100 kg的水溫度由室溫升高50 ℃，那么這些水吸收的熱量為 　 J，這些熱量相當于完全燃燒　 　m3天然氣所放出的熱量[水的比熱容為4.2×103 J/（kg ℃） 天然氣的熱值4.2×107 J/m3]。
5.太陽能路燈的燈桿頂端是太陽能電池板，它能將太陽能轉化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，將電能轉化為化學能儲存起來，供夜晚路燈照明。若在一定時間內，太陽光輻射到該太陽能電池板的能量為 J，這與完全燃燒　 　kg的煤放出的熱量相當；若該太陽能路燈的能量轉化效率是24 %，則這些能量經轉化后，可供額定功率為30 W的路燈正常工作______h（煤的熱值為3.0×107 J/kg）。
6.如圖所示是利用太陽能電源工作的一種新型動力車，它上面的太陽能接收板的有效面積為8 m2，天氣晴朗且接收板正對陽光時，每平方米面積上每秒鐘能接收到太陽輻射的能量為1000 J。太陽能電池將太陽能轉化為　 　 能；電動機正常工作時，將電能主要轉化為　 能，若轉化效率是80 %，且該車沿水平路面勻速行駛時所獲得的牽引力是150 N，則該車勻速行駛的速度　 　m/s。
7.我國幅員遼闊，日照充足，一年可獲得的太陽能約為3.6×1022 J，求：
（1）這些太陽能相當于多少噸標準煤完全燃燒釋放的能量？（已知標準煤的熱值q煤= 3×107 J/kg）
（2）某太陽能集熱器把質量為100 kg、初溫為20 ℃的水加熱到80 ℃， 水吸收的熱量是多少？[已知水的比熱容c水= 4.2×103 J/（kg ℃）]
（3）如果這些水吸收的熱量改用額定功率為3000 W的電熱水器來提供，電熱水器需正常工作多長時間？（假設加熱過程中消耗的電能全部被水吸收）
【拓展延伸 能力提升】
1.太陽能熱水器（圖甲）是將太陽光能轉化為內能的加熱裝置。我國太陽能資源分布的主要特點有：太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯22°～35°這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心。青藏高原平均海拔高度在4000 m以上，大氣層稀薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。四川盆地雨多、霧多，晴天較少。
　（1）在倡導“節能環保”“低碳生活”的今天，人類應特別重視下列哪種能源的利用 。　　
A．太陽能 B．煤炭
C．石油 D．天然氣
（2）青藏高原是太陽能高值中心的原因是什么？　
（3）如圖乙是熱水器“說明書”中的插圖，反映了整桶水變熱的原因。請你從物理學的角度為此圖配一段文字說明。　
（4）如圖丙為單管太陽能熱水器安裝簡圖。控制
熱水的閥門（相當于電路中的開關）應該安裝在圖中的 處。如果熱水用完了，為了向貯水桶中
添加冷水，閥門應該在 處。
（5）單管太陽能熱水器的設計尚有諸多缺陷，比如：只有一個進出口；陰雨天氣或冬天水溫較低；向桶中加冷水時難以判斷水位，導致冷水常會溢出造成浪費等等。請你對其中任一缺陷進行改進設計。
【參考答案】
【學習過程】
太陽大氣、太陽核心、輻射層、對流層
超高溫、聚變、核能、
6 000、熱、光
太陽能
內、太陽能熱水器、反射式太陽灶、電、太陽能電池板、太陽能路燈（有理即可）
熱發電、光發電、內、內、電、電
7.獲取、大、CO2、強
【隨堂練習 鞏固基礎】
1.B
2.可再生、1.4×105
3.2.1×107 、4.2×107
4.（1）太陽能、可再生、不能；（2）8、W/m2；
（3）P、11
5. （1）
（2）
（3）
【明辨易錯 精準理解】
1.A
【當堂檢測 及時反饋】
1.B 2.A 3.B
4.聚變、可再生、2.1×107、0.5
5.2.7×107、0.9、6
6.電、機械、42.67
7.（1）
（2）
（3）
【拓展延伸 能力提升】
1.（1）A；
（2）大氣層稀薄而清潔，透明度好，緯度低，日照時間長。　
（3）冷水密度大，進入集熱管向下運動，吸收熱量后變成熱水，密度變大，向上運動，進入貯水箱。　
（4）B、A
（5）只有一個進出口，改成雙管，冷熱分流；陰雨天氣或冬天水溫較低，可以加輔熱；為了避免冷水常會溢出造成浪費，可以安裝水位報警器。

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