6.4 跨学科实践：半导体与光伏发电 教案-2025-2026学年教科版物理九年级上册

6.4　跨学科实践：半导体与光伏发电 【知识要求】 1.了解半导体材料的特性（导电性介于导体与绝缘体之间）及其受温度、光照、压力等因素的影响。 2.掌握半导体在集成电路、传感器、LED、太阳能电池等领域的具体应用。 3.理解太阳能电池板将光能转化为电能的工作原理，以及影响其输出功率的因素（光照强度、入射角、电池板连接方式等）。 【教学重难点】 1.太阳能电池输出功率的影响因素分析。 2.校园光伏发电项目方案的设计与优化。 太阳能电池板2片、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、挡光板 展示手机、电脑、电动汽车等设备图片，提问：“这些设备的核心元件是什么？”播放中国空间站太阳能电池板图片（课本图6-4-2c），提问：“太阳能如何转化为电能？半导体在其中起什么作用？” 一、半导体及其应用 1.定义：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，如锗、硅、砷化镓等，只有在一定条件下才能导电。 2.特性：高纯度半导体电阻大，掺入微量元素可提高导电能力，制成N型、P型半导体，进而合成二极管、三极管等器件。 3.应用：广泛用于计算机、手机、汽车、光伏发电、传感器（热敏、光敏、力敏电阻）、芯片、LED光源等领域。 实验探究： 二极管的导电性：发光二极管与电池、开关串联，反向接入电路观察现象。 太阳能电池的输出功率：通过改变光照强度、光源入射角度、电池板连接方式，测量电压和电流，探究影响输出功率的因素。 二、校园光伏发电项目方案设计 1.需解决问题：影响太阳能电池输出功率的因素、校园地理环境特征、学校用电需求。 2.实践步骤： （1）测算学校屋顶光伏理论发电量及用电量； （2）确定太阳能电池板安装方式（方位角、倾斜角度）； （3）撰写项目方案（分析实际与理论发电量差异、影响条件，提出提高发电量的措施）； （4）交流展示（从能源结构、环保角度讨论能源利用对环境的影响）。 4　跨学科实践：半导体与光伏发电 跨学科实践：半导体与光伏发电 　　部分学生在“太阳能电池输出功率”实验中，对变量控制（如光照强度调节、角度测量）操作不精准，反映出实验指导还不够细致；此外，若实验器材的数量或精度有限，可能影响探究效果。校园光伏发电项目方案设计中，学生对地理环境分析、用电需求测算等环节的完成度存在差异，部分小组因数据搜集能力不足，方案可行性分析较薄弱，暴露出分层指导的欠缺。 学科网（北京）股份有限公司 $$