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初中物理人教版九年级全一册
第二十二章 能源与可持续发展
第3节 太阳能
动植物的生长,人类的活动都无法离开太阳.这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久.你是否了解太阳?人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上,获取所需的能源?
导入新课
提出问题
阅读课本中的内容,思考下列问题
1.地球距离太阳有多远?
2.太阳有多大?
3.太阳有多热?
4.太阳的能量来源是什么?
5.太阳的年龄是多少?它还能燃烧多少年?
探索新知
太阳距地球1.5亿千米,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,核心温度高达1 500万摄氏度.
一.太阳——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.太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸,比原子弹爆炸威力更大.太阳就像一个巨大的“核能火炉”.
太阳表面温度约6 000 ℃,太阳核心释放的能量向外扩散可以传送的太阳表面.太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年,而且还能继续“燃烧”50亿年.
想一想:
人类所使用的能源都是来自于太阳?
人类使用的能源中除地热能、潮汐能、核能以外的所有能源几乎都来自于太阳.如风能、水能、生物质能、化石能源等,其实都是间接地利用太阳能.太阳是人类能源的宝库.
二.太阳是人类能源的宝库
太
阳
辐
射
能
大气升温不均匀
形成风(空气动能)
使水循环
形成水流(水流能)
被绿色植物
微生物吸收
食物
煤
石油
天然气
直接利用太阳灶
使大地变热
被海水吸收
形成洋流(波浪能)
太阳辐射
地球上
各种能源
万物生长靠太阳
三.太阳能的利用
直接利用太阳能的方式:
太阳能
内能
用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质.实现了把太阳能转化为内能.
1.光热转化
转化
太阳能
化学能
太阳能电池可以将太阳能转变为电能;
在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用.
2.光电转化
转化
3.光化转换
万物生长靠太阳.绿色植物利用太阳光进行光合作用促使植物生长,从而将太阳能转化为化学能.
太阳能
化学能
转化
能量易获取
减少温室气体排放节能环保
分布范围广
可持续性强
能源分散
受自然条件限制
转化效率低
成本较高
太阳能技术的
优缺点
优 点
缺 点
太阳能的介绍
太阳能的利用
转化为内能
转化为电能
转化为化学能
课堂小结
1.我们使用的化石能源主要来自( )
2.太阳能来自于( )
A.太阳本身的化学燃料的燃烧 B.裂变
C.链式反应 D.聚变
3.下列利用太阳能的是( )
A.微波炉 B.太阳灶 C.光电池 D.电热水器
太阳能
D
BC
课堂练习
课堂练习
4.在太阳内部,氢原子核在超高温下发生________, 释放出巨大的_________能
5.太阳能热水器是将太阳能转化为______能;太阳能硅光电池将太阳能转化为______能;在绿色植物的光合作用过程中太阳能被转化为_______能
6.讨论:
结合地理知识,讨论我国哪些地区适宜开放太阳能
聚变
核
内
电
化学
我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原
7.北京奥运主场馆“鸟巢”,采用绿色能源——太阳能光伏发电系统为整个场馆提供电力,是当今世界上最大的环保型体育场.白天,太阳能转化为电能,除供正常使用外,将多余的能量储存在蓄电池内供夜晚使用.这个过程中能量发生转化的情况为:
太阳能→电能→( )→( )→光能
化学能
电能
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第3节 太阳能
一、教学目标
知识与技能目标
1.太阳能是人类资源宝库。
2.一些和太阳能有关的知识。
3.知道利用太阳能的方式。
过程与方法目标
1.培养学生的观察能力;
2.初步分析问题和解决问题的能力。
情感与态度目标
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
二、教学重难点
重点:了解太阳能的知识;
难点:了解利用太阳能的方式。
三、教学用具
彩笔,直尺,实物投影仪,太阳能电动车,太阳能热水器
四、教学过程
导入新课
( http: / / www.21cnjy.com )
动植物的生长,人类的活动都 ( http: / / www.21cnjy.com )无法离开太阳。这个发光发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳?人类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上,获取所需的能源?
提出问题
阅读课本中的内容,思考下列问题
1.地球距离太阳有多远?
2.太阳有多大?
3.太阳有多热?
4.太阳的能量来源是什么?
5.太阳的年龄是多少?它还能燃烧多少年?
探索新知
一.太阳——巨大的“核能火炉”
( http: / / www.21cnjy.com )
太阳距地球1.5亿千米,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,核心温度高达1 500万摄氏度. 21教育网
在太阳内部,氢原子核在超高温下发 ( http: / / www.21cnjy.com )生聚变,释放
出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸,比原子弹爆炸威力更大。太阳就像一个巨大的“核能火炉”。21cnjy.com
太阳表面温度约6000 ℃,太阳核心释放的 ( http: / / www.21cnjy.com )能量向外扩散可以传送的太阳表面。太阳至今已经稳定地“燃烧”了近50亿年,而且还能继续“燃烧”50亿年. 21·cn·jy·com
二.太阳是人类能源的宝库
想一想:
人类所使用的能源都是来自于太阳?
人类使用的能源中除地热能、潮汐能、核能 ( http: / / www.21cnjy.com )以外的所有能源几乎都来自于太阳.如风能、水能、生物质能、化石能源等,其实都是间接地利用太阳能.太阳是人类能源的宝库.
太阳辐射 地球上 各种能源
( http: / / www.21cnjy.com )三.太阳能的利用
直接利用太阳能的方式:
1.光热转化
用集热器收集阳光中的能量来加热水等物质。实现了把太阳能转化为内能.
( http: / / www.21cnjy.com )
太阳能 内能
2.光电转化
太阳能电池可以将太阳能转变为电能;
在航空、航 天、交通、通信等领域中有较为广泛的应用.
太阳能 电能
3.光化转换
万物生长靠太阳。绿色植物利用太阳光进行光合作用促使植物生长,从而将太阳能转化为化学能
太阳能 电能
太阳能技术的优缺点
优点:能量易获取 ;减少温室气体排放节能环保 ;分布范围广 ;可持续性强
缺点:能源分散; 受自然条件限制 ; 转化效率低 ;成本较高
五、课堂小结
太阳能的介绍
太阳能的利用
六、课堂练习
1.我们使用的化石能源主要来自( 太阳能 )
2.太阳能来自于( D )
A.太阳本身的化学燃料的燃烧 B.裂变
C.链式反应 D.聚变
3.下列利用太阳能的是( BC )
A.微波炉 B.太阳灶 C.光电池 D.电热水器
4.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
5.太阳能热水器是将太阳能转化为_ ( http: / / www.21cnjy.com )__内___能;太阳能硅光电池将太阳能转化为___电__能;在绿色植物的光合作用过程中太阳能被转化为_化学_能21世纪教育网版权所有
6.讨论:
结合地理知识,讨论我国哪些地区适宜开放太阳能
我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原
7.北京奥运主场馆“鸟巢”,采用 ( http: / / www.21cnjy.com )绿色能源——太阳能光伏发电系统为整个场馆提供电力,是当今世界上最大的环保型体育场。白天,太阳能转化为电能,除供正常使用外,将多余的能量储存在蓄电池内供夜晚使用。这个过程中能量发生转化的情况为:
太阳能→电能→( 化学能 )→( 电能 )→光能
七、课外作业
1、课后动手动脑学物理
2、练习册第二十二章第3节
形成风(空气动能)
大气升温不均匀
形成水流(水流能)
使水循环
太
阳
辐
射
能
食物
煤
石油
天然气
被绿色植物、
微生物吸收
直接利用太阳灶
使大地变热
被海水吸收
形成洋流(波浪能)
转化
转化
转化
转化为内能
转化为电能
转化为化学能
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《太阳能》练习题
一、选择题
1.下面所说的不是太阳能的优点的是( )
A.清洁,对环境不造成污染 B.总能量大,可以取之不尽
C.分布广阔,获取方便 D.受天气影响大
2. 太阳每时每刻都在释放大量能量,这些能量来自( )
A.太阳内部电能转化为内能的过程 B.太阳内部大规模的核裂变过程
C.太阳内部大规模的核聚变过程 D.太阳内部可燃性物质的燃烧过程
3. 随着人们对原子核结构认识的不断深入,核能的开发和利用备受关注,有关核能的理解,正确的是( )21·cn·jy·com
A.核能是可再生的清洁能源 B.太刚能是由氢原子裂变放出的能量
C.能源开发就是要利用核能 D.核能是原子核发生变化时放出的能量
4.下列关于能源,下列说法正确的是( )
A.核能、电能、风能、生物质能属于可再生能
B.核电站核反应堆发生的是可以控制的核聚变
C.太阳是人类的“能源之母”,属于可再生能源
D.核电站发电的能量转化过程中:核能----内能----电能---机械能
5.下列说法中正确的是( )
A.水波、超声波、电磁波的传播速度都相同
B.声波、红光、紫外线都是电磁波
C.太阳能是一种既无污染又取之不尽的新能源
D.目前的核电站是利用天然气燃烧释放出来的能量来发电的
6. 太阳能是人类能源的宝库.下列关于太阳能的说法,不正确的是( )
A.太阳能是可再生能源 B.太阳能电池是利用半导体材料制成的
C.太阳能电池是把太阳能转化为电能 D.太阳能是内部原子核裂变产生出来的能量
7.下列关于太阳能的说法中,错误的是( )
A.太阳能十分巨大,供应时间长久
B.太阳能安全、清洁,不会造成环境污染
C.太阳能分布广阔,处处可以利用
D.太阳能到达地面的功率稳定,不会受气候和季节的影响
8. 太在倡导“节能环保”“低碳经济”的今天,人类应该特别重视下列哪种能源的利用:
( )
A.太阳能 B.煤炭 C.石油 D.天然气
二、填空、解答题
9. 能源问题是现代社会发展的三大基本问 ( http: / / www.21cnjy.com )题之一,能源家族中:①煤炭、②核能、③石油、④天燃气、⑤水能、⑥风能、⑦潮汐能等,属于不可再生能源的是_____;与太阳能无关的是_____.(填序号)21教育网
10.太阳能路灯,灯杆顶端是太阳能电池板, ( http: / / www.21cnjy.com )它能将太阳能转化为电能,并向灯杆下方的蓄电池充电,供夜晚路灯照明.太阳能是在太阳内部氢原子核发生_____(裂变/聚变)时释放出的核能.蓄电池充电时将电能转化为_____能.www.21-cn-jy.com
11.人们常说,太阳是人类的“能源之母”. ( http: / / www.21cnjy.com )从广义的角度看,太阳能不仅包括直接投射到地球表面上的热能和光能,而且还包括由它引起产生的水能、风能和化学能等.在石油、天然气、煤、地热能中,不是来自太阳的能源是_____.【来源:21·世纪·教育·网】
12、某同学家原来是使用的 ( http: / / www.21cnjy.com )燃气热水器(每天至少用65℃的热水100kg),通过物理学科的学习后,他建议家里换成了太阳能热水器.这台热水器6月份平均每天可将100kg水从15℃升高到65℃.
(1)若燃气热水器所燃烧的液化石油气的热值为8.0×107J/kg,改用太阳能热水器后,6月份平均每天可节约液化石油气多少千克?[液化石油气燃烧放热的70%被水吸收,C水=4.2×103J/]
(2)通过以上计算,我们可以看出使用太阳能热水器比使用燃气热水器烧水要节能,除此之外,还有哪些优点?(至少写出两点)
(3)正是由于人们不注意环境的保护,现在的对流层中CO2的含量增加明显,引起了全球平均气温上升,即“温室效应”.请你举例谈谈温室效应可能导致哪些变化?结合实际谈一谈如何控制温室效应.www-2-1-cnjy-com
参考答案
1. 答案 D
【解析】A、太阳能环保、清洁,对环境不 ( http: / / www.21cnjy.com )造成污染,A不符合题意;B、太阳能的能量大,是可再生能源,所以B不符合题意;C、太阳能分布广阔,获取方便,属于其优点,C不符合题意;D、太阳能受天气影响大,是它的缺点,所以D符合题意.
故选D. 21*cnjy*com
【分析】太阳能是一种新型能源,具有清洁、环保、能量大、获取方便等优点.
2. 答案 C
【解析】太阳的能量来自于内部的核聚变反应.
故选C.
【分析】核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核时,产生能量,太阳内部每时每刻发生着核聚变.
3. 答案 D
【解析】A、核能源于核矿石内的能量 ( http: / / www.21cnjy.com ),核矿石属于矿产资源,而矿产资源属于非可再生资源,所以它是不可再生能源,该选项错误;B、太阳能是在太阳内部,氢原子核在超高温下发生聚变,释放出的巨大核能,该选项错误;C、能源的开发是开发利用新能源如风能、太阳能等无污染的清洁能源,该选项错误;D、核能是原子核聚变或裂变产生的能量,该选项正确.故选D.2·1·c·n·j·y
【分析】(1)原子核在发生改变的过 ( http: / / www.21cnjy.com )程中有时会释放出巨大的能量,这种能量叫核能,又叫原子能;(2)核电站就是利用原子核的裂变的链式反应产生的能量发电,它的核心是反应堆,反应堆里放出的核能转化成高温蒸汽的内能,在通过汽轮发电机转化为内能。(3)太阳能就是太阳内部氢核聚变产生的能量;(4)开发和利用新能源指的是无污染的清洁能源。21·世纪*教育网
4.答案 C
【解析】A、核能属于不可再生能源.不符合题意 ( http: / / www.21cnjy.com ).B、核电站是利用可控的链式反应工作的,这是利用核裂变.不符合题意.C、太阳是人类的“能源之母”,属于可再生能源,符合题意.D、核电站发电的能量转化过程中:核能----内能----机械能---电能.不符合题意.
故选C.【来源:21cnj*y.co*m】
【分析】((1)化石能源、 ( http: / / www.21cnjy.com )核能会越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充,所以它们属于不可再生能源;而风能、水能、太阳能、生物质能,可以在自然界里源源不断的得到补充,所以它们属于可再生能源.(2)核电站是利用可控的链式反应工作的.
5. 答案 C
【解析】A、水波、超声波 ( http: / / www.21cnjy.com )、电磁波的传播速度是不相同,所以A错误;B、声波不是电磁波,红外线和紫外线属于电磁波,所以B错误;C、太阳能是一种既无污染又取之不尽的新能源,所以C正确;D、目前的核电站是利用原子核发生裂变释放出的巨大核能来发电的,所以D错误.故选C.【版权所有:21教育】
【分析】(1)水波的传播速度与波长有关 ( http: / / www.21cnjy.com ),不是固定的,电磁波的传播速度是一定值:c=3×108m/s;声波在空气中的传播速度:v=340m/s;
(2)声波是由物体振动产生的,红外线和紫外线都属于电磁波;
(3)太阳能是一种清洁、无污染、可再生的一种能源,我们将其称为新能源;
(4)目前的核电站是利用原子核发生裂变释放出的巨大核能来发电的.
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6. 答案 D
【解析】A、能够源源不断的从自然界得到 ( http: / / www.21cnjy.com )太阳能,因此属可再生能源,说法正确,不合题意;B、目前使用的太阳能电池是利用半导体材料制成的,说法正确,不合题意;C、太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置,说法正确,不合题意;D、太阳能是内部原子核聚变产生出来的能量,而不是核裂变,说法错误,符合题意.故选D.
【分析】太阳能是内部原子核聚变产生出来的能量,是清洁、安全、无污染的能源,能够源源不断的从自然界得到.太阳已稳定燃烧了50亿年,目前,它正处于壮年,要再过50亿年,才能燃尽自己的核燃料.目前人们直接利用太阳能的方式有两种:其一是把太阳能转化为内能如:其二是把太阳能转化为电能.
7. 答案 D
【解析】A、正确,太阳能十分巨大, ( http: / / www.21cnjy.com )供应时间长久,取之不尽用之不竭;B、正确,太阳能安全、清洁,不会造成环境污染;C、正确,太阳能分布广阔,获取方便;D、错误,太阳能到达地面的功率不稳定,它随气候和季节的变化而变化;
故选D.【出处:21教育名师】
【分析】太阳能是一种清洁、无污染、可再生 ( http: / / www.21cnjy.com )能源,它取之不尽用之不竭,是一种新型的能源,越来越被广泛利用.它的优点很多,比如:太阳能分布广阔,获取方便;清洁不会造成环境污染.
8. 答案 A
【解析】人类利用太阳能的方式有两种:一是利用太阳能集热器,将太阳能转化为内能;二是利用太阳能电池将太阳能转化为电能。故本题正确选项是A。
【分析】太阳能是新能源,它的突出优点是:经济、来源丰富、清洁无污染;它的缺点是受天气和地理位置影响很大。
9. 答案为: ①②③④;②⑦
【解析】在上述能源中,煤炭、核能、石 ( http: / / www.21cnjy.com )油、天然气属于不可再生能源,而水能、风能、地热能、潮汐能是可再生能源;同时煤炭、石油、天燃气、水能、风能等是直接或间接的来自太阳,而对于核能和潮汐能不是来自太阳.
故答案为:①②③④;②⑦
【分析】从能源是否可再利用的角度可分为 ( http: / / www.21cnjy.com )可再生能源和不可再生能源.化石能源、核能会越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充,所以它们属于不可再生能源;而风能、水能、太阳能、生物质能,可以在自然界里源源不断的得到补充,所以它们属于可再生能源.这些能源中有一些是直接或间接的来自太阳,而有一些不是来自太阳,故据所学知识分析即可判断.
10. 答案为:聚变;化学.
【解析】 (1)太阳能是在太阳 ( http: / / www.21cnjy.com )内部氢原子核发生核聚变,从而产生很大的能量;
(2)蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来;
故答案为:聚变;化学.
【分析】(1)核裂变是较重的原子核裂变 ( http: / / www.21cnjy.com )成较轻的原子核的一种核反应,核聚变是较轻的原子核结合成较重的原子核的一种核反应,太阳内部为核聚变,而核电站应用了重核的裂变.(2)蓄电池放电是化学能转化成电能,充电是电能转化成电能.
11. 答案:地热能
【解析】石油、天然气、煤是化石能源,是利用太阳能而形成的.而地热能是来自地球内部的熔岩.
故答案为:地热能21世纪教育网版权所有
【分析】地热能是来自地球深处的可再生性热能,它起于地球的熔岩和放射性物质的衰变.
12. 答案为:1)电压;电流(2)电池用旧;(3)0.26;10(4)测定的数据值仅有一组(不能多次测量).21cnjy.com
【解析】 (1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t)=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(65℃-15℃)=2.1×107J,
由题知,Q吸=Q放×70%,
Q放==3×107J,
∵Q放=mq,
∴需要液化气的质量:
m==0.375kg;
(2)太阳能的优点:清洁无污染、安全;
(3)“温室效应”会使海平面上升、土地荒漠化、气温变暖等.控制措施:植树造林,开发和使用无污染的新能源等.2-1-c-n-j-y
【分析】(1)知道水的质量、水的比热容、水 ( http: / / www.21cnjy.com )的初温和末温,利用吸热公式求水吸收的热量;由题知,Q吸=Q放×70%,而Q放=mq,据此求需要液化气的质量;
(2)太阳能取之不尽、用之不竭,清洁无污染,使用安全;
(3)空中CO2的含量增加明显,引起了全球平均气温上升,即“温室效应”,“温室效应”会使海平面上升、土地荒漠化、气温变暖等.有效措施:植树造林,开发和使用无污染的新能源等.21*cnjy*com
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