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初中物理苏科版九年级全册太阳能优质课件ppt
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这是一份初中物理苏科版九年级全册太阳能优质课件ppt，共51页。PPT课件主要包含了想一想，太阳能，太阳能的优点，收集资料，太阳能及其转化，地热能，潮汐能，生物质能，①生物质，②生物质能等内容，欢迎下载使用。
如果没有太阳，地球上将到处是黑暗，到处是寒冷，没有风、雪、雨、露，没有草、木、鸟、兽，自然也没有人。一句话，没有太阳，就没有我们这个美丽可爱的世界。
今天我们就学习太阳能的知识。
你是否了解太阳？人类是怎样从距离地球1.5亿千米远的太阳上，获取所需的能源？太阳是怎样给我们提供能量的呢？
如果没有太阳，我们的世界会变成什么样子？
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倍，核心温度高达1500万℃ 。
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，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。
太阳表面温度约6 000 ℃，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。
2. 太阳的主要结构 太阳大气、太阳核心、辐射层、对流层。
①太阳大气对流层上面的太阳大气，就是我们平时所见的太阳圆盘，称为太阳光球。光球厚度约500千米，几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。光球层上最显著的现象就是太阳黑子，太阳黑子，其实是太阳光球层上的温度相对较低的区域，其温度约为4500K，而光球其余部分的温度约为5800K，这些温度较低的区域在明亮的光球反衬下，就显得很黑。
②太阳核心：太阳的核心区域虽然很小，半径只占太阳半径的1/4，但却是产生核聚变反应之处，是太阳的能源所在地。
③辐射层：指太阳内部0.25~0.86个太阳半径区域。太阳核心产生的能量，通过这个区域以辐射的方式向外传输。
④对流层：对流区处于辐射区的外面。由于巨大的温度差引起对流，内部的热量以对流的形式在对流区向太阳表面传输。
①太阳能的能量巨大。太阳向周围空间辐射的总功率为 3.8×1023kW，辐射到地球表面的总功率为1.7×1014kW。据估计，太阳每天向地球辐射的能量就相当于地球上蕴藏的所有化石燃料所具有的化学能的总和，太阳每小时向地球辐射的能量约是目前全世界全年消耗总能量的1.5倍。地球上所有生物的生长都直接或间接地依赖太阳所提供的光和热.
② 太阳能供应时间长久。据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持 50 亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源。③ 太阳能分布广阔。阳光普照大地，只要太阳光能照到的地方，就有太阳能。④ 太阳能获取方便。太阳能不需要专门去寻找，不需要挖掘开采，不需要运输。
⑤ 太阳能安全、清洁。开发利用太阳能不会给环境带来污染。⑥ 太阳能对于地球不增加热载荷。这是太阳能特别重要的优点，所以利用太阳能的系统又称为“无变量的能源系统”。因为我们用太阳能做功，虽然最终是变为热，但是如果我们不用它做功的话，最终也是变为热，这是几万万年来一直进行着的现象，已经形成地球的生态平衡。而我们用煤、石油、铀裂变、核聚变，似乎也不过是最终变为热，但是如果我们不开采出来用的话，那就不会产生热了。
4. 太阳能的缺点：太阳能强度弱、不稳定、不连续.
观察图，通过查阅相关资料了解图中所示的风能、地热能、潮汐能、生物质能、核能等情况及其大致的形成过程.
风能是空气流动所产生的动能，是太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。
风能发电：太阳能转化为风能，风能转化为电能。
地热能是指地球内部的热能。据估计，仅地面以下3km范围内可开发的地热资源就相当于3×1015kg标准煤完全燃烧所释放的热量，约等于全世界煤炭年开采量的1000倍。现在能被我们控制和利用的地热能主要是地下热水、地热蒸汽和热岩层。我国地热资源相当丰富，闻名世界的西藏羊八井地区，地下热水的平均温度超过145℃。羊八井电站的发电量已占拉萨电网发电总量的40%以上。地热能不是来源于太阳能。
潮汐能是指海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用，是一种可再生能源。在海水的各种运动中潮汐最守信，最具规律性，又涨落于岸边，也最早为人们所认识和利用，在各种海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的。潮汐能不是来源于太阳能。
生物质是指一切有生命的、可以生长的有机物质，包括动植物和微生物，以生物质为载体、由生物质产生的能量便是生物质能，它是绿色植物将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。实际上，煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的.
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，日常生活中的生物质能主要取自于柴薪、农作物秸秆、牲畜粪便等。生物质能是地球上最丰富的可再生能源，有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质能将占全球总能源使用量的40%以上.
核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过核反应释放：①核裂变—较重的原子核分裂释放核能。②核聚变—较轻的原子核聚合在一起释放核能。
观察图，试就下列问题发表你的看法并与同学交流.1. 哪些能源来自太阳?
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有能量几乎都是来自太阳，只不过是能量的形式不同而已。
来自太阳的能量有：太阳能、风能、水能、生物质能、化石燃料（煤、石油、天然气）。
2. 哪些是可再生能源，哪些是不可再生能源?
①可再生能源：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能、生物质能；②不可再生能源：核能、化石燃料。
可再生能源是指在自然界中，有一些能源能够循环再生的。例如，风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等非化石能源。不可再生能源是指在自然界中，有些能源不能够循环再生，例如，煤、石油和天然气等化石燃料．
3. 指出三种在应用时会产生污染的能源.
一般认为对环境没有污染的能源包括风能、水能、太阳能。其他的能源形式对环境都有污染。①核能：即使是核电站本身的安全系数很高，但是核废料还是具有很强的辐射污染。②地热能：地热能源的利用在环境中极易产生热污染，而热污染就是地热能源在被利用时会向周围的环境释放许多的热量，而这些热量则会严重影响到环境。③生物质能：生物质基本上是由碳水化合物组成的，如果这种燃料燃烧不完全，会产生有毒有害的气体。
列举一两种生活中常用的能源，并就这些能源从形成到被人类获取和应用的大致情况，说明其中所涉及的能量转化过程.
电能的利用是第二次工业革命的标志，从此人类社会进入电气时代。日常生活中使用的电能主要来自其他形式能量的转换，包括水能（水力发电）、内能（火力发电）、原子能（原子能发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池）等。电能通过用电器可转换成其他所需能量形式。电灯把电能转化为内能、光能；电风扇、吸尘器、洗衣机等把电能转化为机械能；电视机、计算机把电能主要转化为光能和声能；热水器、电饭锅把电能转化为内能等。
虽然地球上的能源有很多种，但根据他们的初始来源，可概括为以下四大类。
第一类是与太阳有关的能源：化学能、化石能源、水能、风能等.太阳能除了可直接利用它的光和热(即狭义的太阳能)外，它还是地球上多种能源的主要源泉。目前，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能贮存在植物体内，这部分能量为人类和动物界的生存提供了能源；煤炭、石油、天然气等化石能源也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的年代形成的，它们实质上是由古代生物储存下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的.
第二类是与地热有关的能源——地热能.地球是一个大热库，从地面向下，随着深度的增加，温度也不断升高。从地下喷出地面的温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球上的地热资源储量很大，按目前钻井技术可钻到地下10km的深度，估计地热能资源总量相当于全世界年能源消耗量的 400 多万倍.
第三类是与核反应有关的能源——核裂变、核聚变这是某些物质在发生原子核反应时释放的能量。原子核反应主要有裂变反应和聚变反应。目前在世界各地运行的 440多座核电站就是使用铀原子核裂变时放出的热量，使用氘、氚、锂等轻核聚变时放出能量的核电站正在研究之中，世界上已探明的铀储量约为4.9×106t，钍储量约为2.75×108t。这些裂变燃料足够人类使用到迎接聚变能的到来，聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03g/L，据估计地球上的海水量约为1.38×1018㎡，所以世界上氘的储量约为4×101310t。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。因此，只要解决核聚变技术，人类就将从根本上解决能源问题。这正是当前核科学家们孜孜以求的.
第四类是与月球、太阳引力有关的能源——潮汐能地球、月球、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间产生的引力使海水涨落而形成潮汐能。与上述三类能源相比，潮汐能的数量很少，全世界的潮汐能折合成标准煤约为每年3×109吨。而实际可用的只是浅海区那一部分。
以上四大类能源都是自然界中现存存在的未经加工或转化的能源。
“光—热”转换的基本原理是使太阳能聚集，用它来加热某种物体，获得内能。目前，使太阳能聚集的装置有两种，一种是“平板型聚热器”，另一种是“抛物面型反射聚光器”。太阳能热水器是最常见的聚热器。人们制成了一种“选择性涂层”，涂有这种涂层的聚热器就可以提高“光-热”转换的效率，较小面积的聚热器能够获得较多的热量。
1. 直接利用太阳能的三种方式
“光-电”转换是将太阳能转换成电能。目前，太阳能用于发电的途径有两种：一是热发电，就是先用聚热器把太阳能变成内能，再通过汽轮机将内能转变为电能；二是光发电，就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能直接转变为电能.
从能源利用的前景来看，随着太阳能电池制造技术的改进和新的“光-电”转换装置的发明，“光-电”转换将是利用太阳能较为切实的方式，它必将为人类大规模地利用太阳能开辟道路。
太阳能电池是利用半导体的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术产品。
视频欣赏——《我国最大的太阳能发电站》
“光-化”转换是将太阳能先转换成化学能，再转换为电能或其他形式的能量。绿色植物的光合作用就是“光-化”转换过程，植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍。
目前，对太阳能的“光-化”转换正在积极探索、研究中。若能揭示叶绿素“光-化”转换的奥秘，人类生理活动所需的能源—食物和生产过程所需的能源都可以通过这一转换得到。它将会像蒸汽机、电子计算机的发明一样。引起科学技术和社会生产的巨大变革、以目前科学技术的发展水平来看。我们距实现这一目标还较遥远。
影响太阳能大面积推广应用的因素主要有以下几个:①能量太分散：垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能功率只有数百瓦。要大规模开发利用太阳能，必须设置庞大的收集和转换能量的系统，因而造价过高，影响推广。②天气影响：太阳能发电会受天气的影响，给人们稳定地利用太阳能带来困难，而且储能问题尚未得到很好的解决。③转换效率低：目前太阳能的转换效率还很低。如光电转换(太阳能电池)的效率还只有10%左右。因此，在直接利用太阳能方面，还需继续大力开展研究工作。
2. 太阳能利用的难度
视频欣赏——《太阳能》
【例题1】下列关于太阳能的说法中，错误的是（ ）A.太阳能是可供人类利用的一种新能源 B.太阳能分布广阔，获取方便，时时可利用C.太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染D.对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源
由于技术、经济等因素，太阳能迄今尚未被大规模使用，太阳能属于一种新能源，A对；太阳能分布广阔，获取方便，但由于地球上的昼夜交替等因素，并非时时可利用，B错；C、D分别指出了太阳能的一些优点，都对.
【例题2】如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由________材料制成的，可以把电能直接转化成_____能，太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染，它是在太阳内部氢原子核发生_____（选填“裂变”或聚变”）释放出巨大的能量．
LED是一种半导体发光二极管，通过电流时不用经过加热灯丝直接能够发光，即把电能直接转化成光能；太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源，并且环保无污染；在太阳内部，氢原子核在超高温、高压下作用下发生聚变，释放巨大的核能．
【例题3】环保太阳能公厕已投入使用。其顶部是大面积太阳能电池板，它所转换及贮存的能量可满足厕所内所需的电力供应，经连续三天充分日照后，它可供无日照情况下使用一周，（1）上述能量转换和贮存形式是_____________________.（2）试说说太阳能的优点:_____________________.（至少两点）（3）请指出太阳能还无法取代化石能源的原因：__（说出一点即可）
太阳能→电能→化学能→电能→光能
（1）能量转换和贮存情况：太阳能电池板将太阳能转化为电能，蓄电池充电时将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能，电灯工作时将电能转化为光能.（2）~（3）太阳能是一种经济、实惠、无污染的能源，它取之不尽、用之不竭，但使用中存在分散、转换效率低、一次性投资大且受天气制约等问题，故目前还无法全面取代化石能源。（开放性试题）
转换效率低(或受天气制约，一次性投资大)
①与太阳有关的能源：狭义的太阳能、广义的太阳能.
③与核反应有关的能源：核能：核裂变、核聚变.
②与地热有关的能源：地热能.
缺点：太阳能强度弱、不稳定、不连续.
直接利用太阳能的三种方式
优点：①太阳能的能量巨大. ②太阳能供应时间长久. ③太阳能分布广阔. ④太阳能获取方便. ⑤太阳能安全、清洁. ⑥对于地球不增加热载荷.
④与地-月-日间相互作用有关的能源：潮汐能.
课堂总结②——采用双重表解法归类
不可再生：核能—与原子核有关的能源
汽油、焦炭、煤气、电能等
波浪能潮汐能—来自月、日间的引力
课堂总结——《太阳能》
1. 如图所示是由大量反射镜组成的太阳能发电装置，图中的各个反射镜在计算机的控制下，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器(锅炉)上，集热器中的水变成水蒸气推动汽轮机，从而带动发电机发电.试说明这一过程中涉及的能量转化过程。
图片说明：教材图 18-12 所示的是建造在美国西部的太阳能电站，它由围绕着中央一座高塔的1920 面反射镜组成。这些镜子能在电子计算机控制下将太阳光反射聚集到高塔顶端的巨大锅炉上，用锅炉中过热的水蒸气来发电，最大输出功率为1×105kW，在利用太阳能发电的同时，也给我们留下了又一道亮丽的风景线。上述太阳能电站发电过程中的能量转化情况是：太阳能→内能→机械能→电能。
2. 如图所示是人们利用太阳能的三种方式。请查阅资料，了解通过这三种方式利用太阳能的现状和广泛利用太阳能还需克服的困难，并与同学交流。
提示： 见本PPT中的第28页～33页《太阳能的利用》.
1. 我国的空间站可在外太空在轨运行十年以上，空间站所需的能源主要来自大面积的可展收柔性电池板。为我们的航天员在空间站提供日常生活需要，电池板主要的能量转化是（ ）A．太阳能转化为电能 B．机械能转化为电能C．化学能转化为电能 D．电能转化为机械能
太阳能电池板能直接将太阳能转化为电能，不能直接产生机械能与电能、不能直接使化学能与电能转化，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
2. 人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能，如图画出了太阳能转化的方框图，其中矩形表示太阳能的转化方式、椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能所转化的另一种形式的能．请在图中的相应处填入正确的术语．① _________；② _________ ；③ ________。
太阳能转化为内能属于光热转换方式。太阳能通过光电转化，把太阳能转化为电能，完成这一任务的装置叫太阳能电池。太阳能通过光化转化，把太阳能转化为化学能，植物的光合作用就能完成这一过程。
3．如图，太阳能汽车利用太阳能电池将光能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（ ）A．太阳能汽车关闭动力后，将慢慢停下，将动能转化为内能B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能C．太阳能汽车将接收到的光能全部转化为机械能D．太阳能汽车将光能转化为内能，再将内能转化为动能
A．力是改变物体运动状态的原因，汽车关闭发动机后，由于车受摩擦力的作用会慢慢停下来，这个过程汽车要克服摩擦力做功，动能转化内能，故A正确；B．蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，故B错误；C．太阳能汽车不能将接收到的光能全部转化为机械能，有一部分太阳能会转化为内能等其它形式的能，故C错误；D．太阳能汽车将光能转化为电能，再将电能转化为动能，故D错误。
4．如图是一款太阳能座椅，椅子顶部安装的硅光电池板，可储备能量供晚间使用，下列说法正确的是（ ）A．硅光电池板是由超导材料制成的B．硅光电池板可以将太阳能转化为电能C．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变D．太阳能属于不可再生能源
A．硅光电池板是由半导材料制成的．故A错误．B．硅光电池板利用太阳能发电，将太阳能转化为电能．故B正确．C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变．故C错误．D．太阳能可以源源不断地获得，属于可再生能源．故D错误．
5．如图，中国“祝融号火星车”质量为240kg。太阳能板将太阳能转化为电能，为火星车上的科学设备供电，车顶部安装有集热器，其窗口覆盖了一层透光率很高的膜，阳光可以透进来，保证红外线能量只进不出；在膜下面，是一种叫正十一烷的材料，白天它被阳光照射吸热熔化，到了夜晚温度降低，它逐渐凝固，把储存的能量再释放出来。（火星表面g取4N/kg）（1）阳光中的红外线具有显著的______效应。（2）火星车在火星表面所受的重力大小为多少_________？（3）在下列方框中填上装置或能量名称，完成火星车利用太阳能的路径图____________，_________.
（1）红外辐射被物体吸收后转化为内能，使物体的温度升高，是由于红外线具有热效应。（2）由重力公式可得 G=mg=240kg×4N/kg=960N（3）太阳光照射在太阳能板上，利用光电效应，将太阳能转化为电能。集热器保证了热量不会散失，从而使温度升高，内能增大。
6. 目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，如图所示。下列说法错误的是（ ）A．太阳能来自太阳内部的核裂变B．太阳能收集板将太阳能转化为电能C．利用微波实现“无缆传输”，微波是一种电磁波D．太阳能是一种清洁，无污染的可再生能源
A．太阳能通过太阳内部的氢原子发生核聚变获得，故A错误，符合题意；B．太阳能收集板就是太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，故B正确.C．通过电磁波可以传输能量，实现能量的无线传输，微波是一种电磁波，故C正确，不符合题意；D．太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，太阳内部时刻进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能，故D正确，不符合题意。
7．2020 年 5 月 17 日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。这是长征系列运载火箭的第304次飞行。（1）火箭主要用液态氢作为燃料是因为液态氢的______大。（2）如图，卫星在太空张开“翅膀”后获得的能源主要是_________，属于________（填“可再生”或“不可再生”）能源，它探测得到的图像和数据是通过_________传递到地球的。（3）某种仪器质量是50kg，从地球带到卫星轨道上时，用弹簧秤测它受到的重力，示数是_______N。
（1）用液态氢作为火箭的燃料是因为其热值大。（2）卫星张开“翅膀”后获得的能源主要是太阳能。太阳能是可再生能源。卫星探测得到的信息是通过电磁波传递到地球的。（3）卫星在轨道上运行时，卫星内部的物体处于失重状态，无法使用弹簧秤来测量，所以测量时示数是0。
8．如图所示是利用太阳能电池工作的一种新型动力车。它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。（1）太阳能是一种 ________能源，电池将太阳能转化为电能的效率是 ______；（2）若电动机正常工作时，将电能转化机械能的转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 ______m/s；（3）上述电动机正常工作42min，损耗的能量全部被初温25℃、质量6kg的水吸收，则水升高的温度为 ______。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源。 太阳能电池1s输出的电能为 W＝UIt＝120V×10A×1s＝1200J 太阳能电池板1s接收的能量为 E＝1000J/（m2•s）×8m2×1s＝8000J 太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为（2）电动机工作时主要将电能转化为机械能，若转化效率是80%，则1s转化成的机械能为 W机＝W•η＝1200J×80%＝960J 输出功率为因为做匀速直线运动， 因为P＝Fv，所以该车匀速行驶的速度为
如果没有太阳，地球上将到处是黑暗，到处是寒冷，没有风、雪、雨、露，没有草、木、鸟、兽，自然也没有人。一句话，没有太阳，就没有我们这个美丽可爱的世界。
今天我们就学习太阳能的知识。
你是否了解太阳？人类是怎样从距离地球1.5亿千米远的太阳上，获取所需的能源？太阳是怎样给我们提供能量的呢？
如果没有太阳，我们的世界会变成什么样子？
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倍，核心温度高达1500万℃ 。
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，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。
太阳表面温度约6 000 ℃，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。
2. 太阳的主要结构 太阳大气、太阳核心、辐射层、对流层。
①太阳大气对流层上面的太阳大气，就是我们平时所见的太阳圆盘，称为太阳光球。光球厚度约500千米，几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。光球层上最显著的现象就是太阳黑子，太阳黑子，其实是太阳光球层上的温度相对较低的区域，其温度约为4500K，而光球其余部分的温度约为5800K，这些温度较低的区域在明亮的光球反衬下，就显得很黑。
②太阳核心：太阳的核心区域虽然很小，半径只占太阳半径的1/4，但却是产生核聚变反应之处，是太阳的能源所在地。
③辐射层：指太阳内部0.25~0.86个太阳半径区域。太阳核心产生的能量，通过这个区域以辐射的方式向外传输。
④对流层：对流区处于辐射区的外面。由于巨大的温度差引起对流，内部的热量以对流的形式在对流区向太阳表面传输。
①太阳能的能量巨大。太阳向周围空间辐射的总功率为 3.8×1023kW，辐射到地球表面的总功率为1.7×1014kW。据估计，太阳每天向地球辐射的能量就相当于地球上蕴藏的所有化石燃料所具有的化学能的总和，太阳每小时向地球辐射的能量约是目前全世界全年消耗总能量的1.5倍。地球上所有生物的生长都直接或间接地依赖太阳所提供的光和热.
② 太阳能供应时间长久。据科学家推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能量，还可以维持 50 亿年以上，对于人类来说，太阳能可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源。③ 太阳能分布广阔。阳光普照大地，只要太阳光能照到的地方，就有太阳能。④ 太阳能获取方便。太阳能不需要专门去寻找，不需要挖掘开采，不需要运输。
⑤ 太阳能安全、清洁。开发利用太阳能不会给环境带来污染。⑥ 太阳能对于地球不增加热载荷。这是太阳能特别重要的优点，所以利用太阳能的系统又称为“无变量的能源系统”。因为我们用太阳能做功，虽然最终是变为热，但是如果我们不用它做功的话，最终也是变为热，这是几万万年来一直进行着的现象，已经形成地球的生态平衡。而我们用煤、石油、铀裂变、核聚变，似乎也不过是最终变为热，但是如果我们不开采出来用的话，那就不会产生热了。
4. 太阳能的缺点：太阳能强度弱、不稳定、不连续.
观察图，通过查阅相关资料了解图中所示的风能、地热能、潮汐能、生物质能、核能等情况及其大致的形成过程.
风能是空气流动所产生的动能，是太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。
风能发电：太阳能转化为风能，风能转化为电能。
地热能是指地球内部的热能。据估计，仅地面以下3km范围内可开发的地热资源就相当于3×1015kg标准煤完全燃烧所释放的热量，约等于全世界煤炭年开采量的1000倍。现在能被我们控制和利用的地热能主要是地下热水、地热蒸汽和热岩层。我国地热资源相当丰富，闻名世界的西藏羊八井地区，地下热水的平均温度超过145℃。羊八井电站的发电量已占拉萨电网发电总量的40%以上。地热能不是来源于太阳能。
潮汐能是指海水周期性涨落运动中所具有的能量。其水位差表现为势能，其潮流的速度表现为动能。这两种能量都可以利用，是一种可再生能源。在海水的各种运动中潮汐最守信，最具规律性，又涨落于岸边，也最早为人们所认识和利用，在各种海洋能的利用中，潮汐能的利用是最成熟的。潮汐能不是来源于太阳能。
生物质是指一切有生命的、可以生长的有机物质，包括动植物和微生物，以生物质为载体、由生物质产生的能量便是生物质能，它是绿色植物将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。实际上，煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的.
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源之一，日常生活中的生物质能主要取自于柴薪、农作物秸秆、牲畜粪便等。生物质能是地球上最丰富的可再生能源，有关专家估计，生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质能将占全球总能源使用量的40%以上.
核能（或称原子能）是通过核反应从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的质能方程E=mc² ，其中E=能量，m=质量，c=光速。核能可通过核反应释放：①核裂变—较重的原子核分裂释放核能。②核聚变—较轻的原子核聚合在一起释放核能。
观察图，试就下列问题发表你的看法并与同学交流.1. 哪些能源来自太阳?
地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有能量几乎都是来自太阳，只不过是能量的形式不同而已。
来自太阳的能量有：太阳能、风能、水能、生物质能、化石燃料（煤、石油、天然气）。
2. 哪些是可再生能源，哪些是不可再生能源?
①可再生能源：太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能、生物质能；②不可再生能源：核能、化石燃料。
可再生能源是指在自然界中，有一些能源能够循环再生的。例如，风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等非化石能源。不可再生能源是指在自然界中，有些能源不能够循环再生，例如，煤、石油和天然气等化石燃料．
3. 指出三种在应用时会产生污染的能源.
一般认为对环境没有污染的能源包括风能、水能、太阳能。其他的能源形式对环境都有污染。①核能：即使是核电站本身的安全系数很高，但是核废料还是具有很强的辐射污染。②地热能：地热能源的利用在环境中极易产生热污染，而热污染就是地热能源在被利用时会向周围的环境释放许多的热量，而这些热量则会严重影响到环境。③生物质能：生物质基本上是由碳水化合物组成的，如果这种燃料燃烧不完全，会产生有毒有害的气体。
列举一两种生活中常用的能源，并就这些能源从形成到被人类获取和应用的大致情况，说明其中所涉及的能量转化过程.
电能的利用是第二次工业革命的标志，从此人类社会进入电气时代。日常生活中使用的电能主要来自其他形式能量的转换，包括水能（水力发电）、内能（火力发电）、原子能（原子能发电）、风能（风力发电）、化学能（电池）及光能（光电池、太阳能电池）等。电能通过用电器可转换成其他所需能量形式。电灯把电能转化为内能、光能；电风扇、吸尘器、洗衣机等把电能转化为机械能；电视机、计算机把电能主要转化为光能和声能；热水器、电饭锅把电能转化为内能等。
虽然地球上的能源有很多种，但根据他们的初始来源，可概括为以下四大类。
第一类是与太阳有关的能源：化学能、化石能源、水能、风能等.太阳能除了可直接利用它的光和热(即狭义的太阳能)外，它还是地球上多种能源的主要源泉。目前，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能贮存在植物体内，这部分能量为人类和动物界的生存提供了能源；煤炭、石油、天然气等化石能源也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的年代形成的，它们实质上是由古代生物储存下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的.
第二类是与地热有关的能源——地热能.地球是一个大热库，从地面向下，随着深度的增加，温度也不断升高。从地下喷出地面的温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球上的地热资源储量很大，按目前钻井技术可钻到地下10km的深度，估计地热能资源总量相当于全世界年能源消耗量的 400 多万倍.
第三类是与核反应有关的能源——核裂变、核聚变这是某些物质在发生原子核反应时释放的能量。原子核反应主要有裂变反应和聚变反应。目前在世界各地运行的 440多座核电站就是使用铀原子核裂变时放出的热量，使用氘、氚、锂等轻核聚变时放出能量的核电站正在研究之中，世界上已探明的铀储量约为4.9×106t，钍储量约为2.75×108t。这些裂变燃料足够人类使用到迎接聚变能的到来，聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03g/L，据估计地球上的海水量约为1.38×1018㎡，所以世界上氘的储量约为4×101310t。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。因此，只要解决核聚变技术，人类就将从根本上解决能源问题。这正是当前核科学家们孜孜以求的.
第四类是与月球、太阳引力有关的能源——潮汐能地球、月球、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间产生的引力使海水涨落而形成潮汐能。与上述三类能源相比，潮汐能的数量很少，全世界的潮汐能折合成标准煤约为每年3×109吨。而实际可用的只是浅海区那一部分。
以上四大类能源都是自然界中现存存在的未经加工或转化的能源。
“光—热”转换的基本原理是使太阳能聚集，用它来加热某种物体，获得内能。目前，使太阳能聚集的装置有两种，一种是“平板型聚热器”，另一种是“抛物面型反射聚光器”。太阳能热水器是最常见的聚热器。人们制成了一种“选择性涂层”，涂有这种涂层的聚热器就可以提高“光-热”转换的效率，较小面积的聚热器能够获得较多的热量。
1. 直接利用太阳能的三种方式
“光-电”转换是将太阳能转换成电能。目前，太阳能用于发电的途径有两种：一是热发电，就是先用聚热器把太阳能变成内能，再通过汽轮机将内能转变为电能；二是光发电，就是利用太阳能电池的光电效应，将太阳能直接转变为电能.
从能源利用的前景来看，随着太阳能电池制造技术的改进和新的“光-电”转换装置的发明，“光-电”转换将是利用太阳能较为切实的方式，它必将为人类大规模地利用太阳能开辟道路。
太阳能电池是利用半导体的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术产品。
视频欣赏——《我国最大的太阳能发电站》
“光-化”转换是将太阳能先转换成化学能，再转换为电能或其他形式的能量。绿色植物的光合作用就是“光-化”转换过程，植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍。
目前，对太阳能的“光-化”转换正在积极探索、研究中。若能揭示叶绿素“光-化”转换的奥秘，人类生理活动所需的能源—食物和生产过程所需的能源都可以通过这一转换得到。它将会像蒸汽机、电子计算机的发明一样。引起科学技术和社会生产的巨大变革、以目前科学技术的发展水平来看。我们距实现这一目标还较遥远。
影响太阳能大面积推广应用的因素主要有以下几个:①能量太分散：垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能功率只有数百瓦。要大规模开发利用太阳能，必须设置庞大的收集和转换能量的系统，因而造价过高，影响推广。②天气影响：太阳能发电会受天气的影响，给人们稳定地利用太阳能带来困难，而且储能问题尚未得到很好的解决。③转换效率低：目前太阳能的转换效率还很低。如光电转换(太阳能电池)的效率还只有10%左右。因此，在直接利用太阳能方面，还需继续大力开展研究工作。
2. 太阳能利用的难度
视频欣赏——《太阳能》
【例题1】下列关于太阳能的说法中，错误的是（ ）A.太阳能是可供人类利用的一种新能源 B.太阳能分布广阔，获取方便，时时可利用C.太阳能安全、清洁，利用太阳能不会给环境带来污染D.对于人类来说，太阳能几乎可以说是一种取之不尽、用之不竭的永久性能源
由于技术、经济等因素，太阳能迄今尚未被大规模使用，太阳能属于一种新能源，A对；太阳能分布广阔，获取方便，但由于地球上的昼夜交替等因素，并非时时可利用，B错；C、D分别指出了太阳能的一些优点，都对.
【例题2】如图所示是太阳能LED照明路灯，LED是一种发光二极管，它是由________材料制成的，可以把电能直接转化成_____能，太阳能是_________（选填“可再生”或“不可再生”）能源、清洁无污染，它是在太阳内部氢原子核发生_____（选填“裂变”或聚变”）释放出巨大的能量．
LED是一种半导体发光二极管，通过电流时不用经过加热灯丝直接能够发光，即把电能直接转化成光能；太阳能取之不尽用之不竭，属于可再生能源，并且环保无污染；在太阳内部，氢原子核在超高温、高压下作用下发生聚变，释放巨大的核能．
【例题3】环保太阳能公厕已投入使用。其顶部是大面积太阳能电池板，它所转换及贮存的能量可满足厕所内所需的电力供应，经连续三天充分日照后，它可供无日照情况下使用一周，（1）上述能量转换和贮存形式是_____________________.（2）试说说太阳能的优点:_____________________.（至少两点）（3）请指出太阳能还无法取代化石能源的原因：__（说出一点即可）
太阳能→电能→化学能→电能→光能
（1）能量转换和贮存情况：太阳能电池板将太阳能转化为电能，蓄电池充电时将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能，电灯工作时将电能转化为光能.（2）~（3）太阳能是一种经济、实惠、无污染的能源，它取之不尽、用之不竭，但使用中存在分散、转换效率低、一次性投资大且受天气制约等问题，故目前还无法全面取代化石能源。（开放性试题）
转换效率低(或受天气制约，一次性投资大)
①与太阳有关的能源：狭义的太阳能、广义的太阳能.
③与核反应有关的能源：核能：核裂变、核聚变.
②与地热有关的能源：地热能.
缺点：太阳能强度弱、不稳定、不连续.
直接利用太阳能的三种方式
优点：①太阳能的能量巨大. ②太阳能供应时间长久. ③太阳能分布广阔. ④太阳能获取方便. ⑤太阳能安全、清洁. ⑥对于地球不增加热载荷.
④与地-月-日间相互作用有关的能源：潮汐能.
课堂总结②——采用双重表解法归类
不可再生：核能—与原子核有关的能源
汽油、焦炭、煤气、电能等
波浪能潮汐能—来自月、日间的引力
课堂总结——《太阳能》
1. 如图所示是由大量反射镜组成的太阳能发电装置，图中的各个反射镜在计算机的控制下，使反射的太阳光聚集在塔顶的集热器(锅炉)上，集热器中的水变成水蒸气推动汽轮机，从而带动发电机发电.试说明这一过程中涉及的能量转化过程。
图片说明：教材图 18-12 所示的是建造在美国西部的太阳能电站，它由围绕着中央一座高塔的1920 面反射镜组成。这些镜子能在电子计算机控制下将太阳光反射聚集到高塔顶端的巨大锅炉上，用锅炉中过热的水蒸气来发电，最大输出功率为1×105kW，在利用太阳能发电的同时，也给我们留下了又一道亮丽的风景线。上述太阳能电站发电过程中的能量转化情况是：太阳能→内能→机械能→电能。
2. 如图所示是人们利用太阳能的三种方式。请查阅资料，了解通过这三种方式利用太阳能的现状和广泛利用太阳能还需克服的困难，并与同学交流。
提示： 见本PPT中的第28页～33页《太阳能的利用》.
1. 我国的空间站可在外太空在轨运行十年以上，空间站所需的能源主要来自大面积的可展收柔性电池板。为我们的航天员在空间站提供日常生活需要，电池板主要的能量转化是（ ）A．太阳能转化为电能 B．机械能转化为电能C．化学能转化为电能 D．电能转化为机械能
太阳能电池板能直接将太阳能转化为电能，不能直接产生机械能与电能、不能直接使化学能与电能转化，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。
2. 人类利用太阳能的实质是将太阳能转化为其他形式的能，如图画出了太阳能转化的方框图，其中矩形表示太阳能的转化方式、椭圆表示转化的装置或物体，菱形表示由太阳能所转化的另一种形式的能．请在图中的相应处填入正确的术语．① _________；② _________ ；③ ________。
太阳能转化为内能属于光热转换方式。太阳能通过光电转化，把太阳能转化为电能，完成这一任务的装置叫太阳能电池。太阳能通过光化转化，把太阳能转化为化学能，植物的光合作用就能完成这一过程。
3．如图，太阳能汽车利用太阳能电池将光能转化为电能，储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是（ ）A．太阳能汽车关闭动力后，将慢慢停下，将动能转化为内能B．蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能C．太阳能汽车将接收到的光能全部转化为机械能D．太阳能汽车将光能转化为内能，再将内能转化为动能
A．力是改变物体运动状态的原因，汽车关闭发动机后，由于车受摩擦力的作用会慢慢停下来，这个过程汽车要克服摩擦力做功，动能转化内能，故A正确；B．蓄电池为汽车提供动力时，将化学能转化为电能，故B错误；C．太阳能汽车不能将接收到的光能全部转化为机械能，有一部分太阳能会转化为内能等其它形式的能，故C错误；D．太阳能汽车将光能转化为电能，再将电能转化为动能，故D错误。
4．如图是一款太阳能座椅，椅子顶部安装的硅光电池板，可储备能量供晚间使用，下列说法正确的是（ ）A．硅光电池板是由超导材料制成的B．硅光电池板可以将太阳能转化为电能C．太阳能来源于太阳内部氢核的裂变D．太阳能属于不可再生能源
A．硅光电池板是由半导材料制成的．故A错误．B．硅光电池板利用太阳能发电，将太阳能转化为电能．故B正确．C．太阳能来源于太阳内部氢核的聚变．故C错误．D．太阳能可以源源不断地获得，属于可再生能源．故D错误．
5．如图，中国“祝融号火星车”质量为240kg。太阳能板将太阳能转化为电能，为火星车上的科学设备供电，车顶部安装有集热器，其窗口覆盖了一层透光率很高的膜，阳光可以透进来，保证红外线能量只进不出；在膜下面，是一种叫正十一烷的材料，白天它被阳光照射吸热熔化，到了夜晚温度降低，它逐渐凝固，把储存的能量再释放出来。（火星表面g取4N/kg）（1）阳光中的红外线具有显著的______效应。（2）火星车在火星表面所受的重力大小为多少_________？（3）在下列方框中填上装置或能量名称，完成火星车利用太阳能的路径图____________，_________.
（1）红外辐射被物体吸收后转化为内能，使物体的温度升高，是由于红外线具有热效应。（2）由重力公式可得 G=mg=240kg×4N/kg=960N（3）太阳光照射在太阳能板上，利用光电效应，将太阳能转化为电能。集热器保证了热量不会散失，从而使温度升高，内能增大。
6. 目前，科学家正在研究太空电站，即地球同步轨道上的太阳能电站，如图所示。下列说法错误的是（ ）A．太阳能来自太阳内部的核裂变B．太阳能收集板将太阳能转化为电能C．利用微波实现“无缆传输”，微波是一种电磁波D．太阳能是一种清洁，无污染的可再生能源
A．太阳能通过太阳内部的氢原子发生核聚变获得，故A错误，符合题意；B．太阳能收集板就是太阳能电池板，它将太阳能转化为电能，故B正确.C．通过电磁波可以传输能量，实现能量的无线传输，微波是一种电磁波，故C正确，不符合题意；D．太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，太阳内部时刻进行着核聚变，由氢原子核聚变成氦原子核，释放出核能，故D正确，不符合题意。
7．2020 年 5 月 17 日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射了第四十五颗北斗导航卫星。这是长征系列运载火箭的第304次飞行。（1）火箭主要用液态氢作为燃料是因为液态氢的______大。（2）如图，卫星在太空张开“翅膀”后获得的能源主要是_________，属于________（填“可再生”或“不可再生”）能源，它探测得到的图像和数据是通过_________传递到地球的。（3）某种仪器质量是50kg，从地球带到卫星轨道上时，用弹簧秤测它受到的重力，示数是_______N。
（1）用液态氢作为火箭的燃料是因为其热值大。（2）卫星张开“翅膀”后获得的能源主要是太阳能。太阳能是可再生能源。卫星探测得到的信息是通过电磁波传递到地球的。（3）卫星在轨道上运行时，卫星内部的物体处于失重状态，无法使用弹簧秤来测量，所以测量时示数是0。
8．如图所示是利用太阳能电池工作的一种新型动力车。它上面的太阳能接收板的有效面积为8m2，天气晴朗且接收板正对阳光时，每平方米面积上每秒钟能接收到太阳辐射的能量为1000J，太阳能电池提供的电压为120V，可供电动机正常工作的电流为10A。（1）太阳能是一种 ________能源，电池将太阳能转化为电能的效率是 ______；（2）若电动机正常工作时，将电能转化机械能的转化效率是80%，且该车沿水平路面匀速行驶时所获得的牵引力是150N，则该车匀速行驶的速度是 ______m/s；（3）上述电动机正常工作42min，损耗的能量全部被初温25℃、质量6kg的水吸收，则水升高的温度为 ______。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）太阳能可以从自然界中源源不断地得到，属于可再生能源。 太阳能电池1s输出的电能为 W＝UIt＝120V×10A×1s＝1200J 太阳能电池板1s接收的能量为 E＝1000J/（m2•s）×8m2×1s＝8000J 太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为（2）电动机工作时主要将电能转化为机械能，若转化效率是80%，则1s转化成的机械能为 W机＝W•η＝1200J×80%＝960J 输出功率为因为做匀速直线运动， 因为P＝Fv，所以该车匀速行驶的速度为
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