人教版 初中物理 九年级全册 第二十二章 能源与可持续发展 22.3 太阳能 教案（2022新课标）

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第二十二章 能源与可持续发展
22.3 太阳能
教学目标：
1.物理观念：
（1）知道太阳能的由来及其优点，是地球巨大的天然能源，也是一种重要的新能源。
（2）大致了解利用太阳能的方式及其新进展。
2.科学思维：
通过对太阳能及其转化情况的讨论，培养用能量转化观点分析问题的习惯。
3.科学探究：
经历想想做做 自制太阳集热器，了解选用不同特点的材料的原因。
4.科学态度与责任：
初步了解太阳能利用的现状和广泛利用太阳能存在的困难，产生高效利用太阳能的意识。
教学重点：正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。
教学难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、白色碟子、黑色碟子、透明玻璃、温度计、烧杯、水。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2022年11月22日，中核集团核工业西南物理研究院发出喜讯，全球最大“人造太阳”核心部件研制取得了重大进展——增强热负荷第一壁完成了首件制造。
“人造太阳”的真名叫做“EAST”。其实就是“托卡马克”装置，是一种由人类控制，模拟太阳的运行所制造出来的核聚变研究装置。
去年，中国在安徽省合肥率先造出“人造太阳”。在核聚变反应堆已经提取了700 万摄氏度的能量，并持续了1056 秒。
中国成功造出了一个寿命1000秒的“人造太阳”，用国产的托卡马克聚变实验装置实现了时长1000秒的聚变放电，刷新了西方保持的400秒世界纪录，最高温度高达1.6亿摄氏度。
可控核聚变——人造太阳。
核聚变反应是恒星的能量来源。当氘、氚较轻元素的原子核相遇时，会聚合成较重的原子核，并释放出巨大能量，这就是核聚变。与太阳产生能量的原理相同，有零碳能源之称的核聚变反应被称为“人造太阳”。今年10月，中国人造太阳装置(HL-2M)等离子体电流突破100万安培，我国核聚变研发距离聚变点火也迈进了一步。我国第四代核聚变实验装置东方超环(EAST)，实现加热功率超过10兆瓦，等离子体储能增加到300千焦，等离子体中心电子温度首次达到1亿度。
中国经多年发展，聚变能科学可行性已经被证实，完成了80%以上的关键技术积累。在国家和社会的大力支持下，快速推动中国聚变工程实验堆建设与运行，有望未来30-50年实现聚变能实际应用。
人造太阳，中国实力最强！
“人造太阳”的能量来源与来自星球的能量一样（核聚变），控制恒星的能量来源是人类最伟大的挑战，核聚变就是人类未来的能源。数十年后，消除人类对化石燃料的依赖，石油将被淘汰。
二、新课讲授，师生互动
（一）太阳——巨大的“核能火炉”
太阳距地球1.5亿千米，它的直径大约是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，核心的温度高达1500万摄氏度。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放巨大的核能。因此可以讲，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，可以传送到太阳表面。太阳表面的温度约为6000℃，就像一个气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射开去。太阳这个巨大的“核能火炉”已经“燃烧”了近50亿年。目前，它正处于壮年，要再过50亿年才会燃尽自己的核燃料。那时，它将膨胀为一个巨大的红色星体
（二）太阳是人类能源的宝库
太阳向外辐射的能量中，只有约为20亿分之一传送到地球。太阳光已经照耀我们的地球近50亿年。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。
以化石能源为例。煤、石油、天然气是地球给人类提供的最主要的一次能源。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，经历几百万年的沉积、地层的运动，在高压下渐渐变成了石油和煤。在石油形成过程中还放出了天然气。
今天，我们开采化石能源来获取能量，实际上是开采上亿年前地球所接收的太阳能。
想想议议
根据图示，说明太阳辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况。
（三）太阳能的利用
人类除了间接利用贮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主要有两种，一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。
想想做做 自制太阳能集热器，
1.在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1cm的冷水，用温度计测量初温。
2.将玻璃板（或透明的塑料纸）盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时。
3.移开盖板，用温度计测量水温。哪个盘中的水温高？
想一想，为什么要用黑色的盘子？为什么盘子上面要盖玻璃板？
结论：黑色的盘子的水的温度高。玻璃透光便于吸收太阳能，表明覆盖玻璃，减小内能的散失。
平板式集热器的箱面是玻璃，内部有涂黑的吸热板，可以吸收太阳辐射并转化为内能，从而将集热器管道的水流加热。
太阳能电池可以将太阳能转化为电能，供我们使用。太阳能电池具有使用寿命较长、没有污染的优点，但是，它的成本较高，而且每个太阳能电池产生的电压较低。太阳能电池主要在航空、航天、通信等领域中应用；在日常生活中用于照明、计算机、手表等耗电少、工作电压低的用电器。
2022年11月29日神州十五号飞船成功发射，靠太阳能提供运行能量
2022年11月29日神州十五号、十四号飞船同驻空间站，它们靠太阳能提供运行能量
我国的北斗导航卫星是靠太阳能提供运行能量
太阳能监控摄像头
太阳能路灯将太阳能转化为电能，电能转化为光能
太阳能电池陈列
试验中的太阳能汽车
太阳能的利用：
1.煤、石油、天然气是间接利用太阳能
2.太阳能热水器、太阳灶是直接利用太阳能加热
3.太阳能电池是直接利用太阳能转化为电能
三、总结反思，超越自我
1. 太阳能——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，释放核能。
2.太阳能是人类能源的宝库。远古时期植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物的化学能。
3.太阳能的利用：转化为内能——集热器；转化为电能——太阳能电池；转化为化学能——光合作用。太阳能清洁、无污染，可再生。但太阳能利用效率较低。
四、板书设计，整合提升
1. 太阳能——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，释放核能。
2.太阳能是人类能源的宝库。远古时期植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物的化学能。
3.太阳能的利用：转化为内能——集热器；转化为电能——太阳能电池；转化为化学能——光合作用。太阳能清洁、无污染，可再生。但太阳能利用效率较低。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 太阳核心的温度高达1500万摄氏度
B. 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放巨大的能量
C. 太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面，太阳表面温度约6000℃
D. 太阳能以光的形式向四周辐射开去
2．下列说法不正确的是（ ）
A.太阳向外辐射的能量只有20分之一传到地球
B.太阳光已经照耀我们的地球近50亿年
C.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
D.煤、石油、天然气是地球给人类提供的最主要的一次能源
3．下列说法不正确的是（ ）
A.远古时期陆地和海洋的植物，通过光合作用，将太阳能转化为生物体的化学能
B.远古时期的生物死后，躯体埋在地下和海底，腐烂了
C.经过几百年的沉积、化学变化、地层运动，在高压下渐渐变成石油和煤
D.今天，我们开采化石燃料来获取能量，实际上是开采上亿年前地球所接受的太阳能
4．下列不是直接利用太阳能的是 （ ）
A.用太阳灶烧水
B.用太阳能热水器加热水
C.用天然气炉烧水
D.太阳能路灯
5．人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。一种是光热转换，如用太阳能集热器把水加热；二是光化转换，把太阳能转化为化学能；三是光电转换，把太阳能转化为电能。下列属于光化转换的是 （ ）
A.太阳灶烧水
B.太阳能路灯
C.神州飞船的太阳能两翼
D. 植物的光合作用
参考答案1.D；2.A；3.C；4.C；5.D。
六、作业：P177.T3
课外作业P177.T1、T2、T4 。
教学反思：
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