第七章 D 学习包— 太阳能的利用—沪科版（上海）高二物理第一学期（试用版）讲义

第七章 内能 能量守恒定律 D 学习包——太阳能的利用 一、学习要求 知道太阳能；知道太阳能的特点；知道利用太阳能的常用途径。初步学会利用身边的简易器材制作一个研究太阳能性质的装置，并通过查资料、设计方案、做实验、开展相应的研究性学习等，从中感悟新能源开发利用的社会价值。 二、要点辨析 1．太阳能利用的各种途径有什么优势和不足？ 太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转化成其他形式的能量才能储存和利用。其利用途径主要有： （1）太阳能转化为电能：其优势是存储和传输方便，使用安全，应用广泛，前景极其广阔；不足是目前的转化成本偏高。 （2）太阳能转化为热能：其优势是存储方便，转化效率高，成本低，操作简单；不足是受地理位置和天气的影响明显，利用时受气候制约。 （3）太阳能转化为生物能或化学能：这种转化形式广泛存在于自然界中，为人类提供了丰富的能源储备，必须再经转化才能被人类利用。 2．家庭太阳能热水器的工作原理是什么？ 家庭太阳能热水器的工作原理与太阳能集热箱工作原理相同，它主要从热传递的三种方式入手，使集热器尽可能多地吸收外界太阳辐射的能量，尽可能少地减少热量的耗散，从而不断地收集热能，目前家庭太阳能热水器的使用大多为非聚光式太阳能设备，由一系列真空集热管组合而成。 三、例题分析 【例1】家用真空管太阳能热水器中的水是如何实现循环加热的？ 【解答】主要利用了液体的对流实现循环加热。对流原理示意图如图所示。真窄管中的水受到太阳射线的辐射变热，密度变小沿箭头方向进入贮热水箱，贮热水箱下部的较冷的水源源不断的流入真空管，形成循环，使贮热水箱中的水温不断升高。 【例2】在我国不同地区（如北方和南方）使用太阳能热水器，其安装有何不同？ 【解答】由于我国北方和南方纬度不同，太阳的辐射特点不同，太阳高度也不相同，安装时应保证太阳能利用效率最大，即要调整集热板与水平地面的夹角，保证最大限度地接受太阳辐射。 四、学生实验 【实验九】探究太阳能转化为内能的效率 本实验是“学习包——太阳能的利用”中的一个研究项目，通过实验研究太阳能转化为内能的效率问题。 1．实验目的 研究不同表面对太阳能转化为内能的效率的影响。 2．实验器材 太阳能实验器、DIS数据采集器、温度传感器等。 3．实验步骤 （1）太阳能实验器的支架上装着三只分别涂黑色、灰色、白色的瓶子，将温度传感器插入瓶内，以观察瓶内空