第三节 太阳能（导学案）物理新教材鲁科版（五四学制）九年级下册

第3节 太阳能（导学案） 【学习目标】 1. 了解太阳能的来源；知道太阳能是人类的钻宝库；知道人类如何利用太阳能。 2. 结合人类利用太阳能探索，培养科学推理能力。 3. 认识太阳能与环境的关系，树立节约能源和保护环境的意识，培养可持续发展观念。 【学习重点】 太阳能的来源和利用途径。 【学习难点】 太阳能的来源和利用途径。 【自主预习】 阅读课本P104--106内容，并解答以下问题： 1. 太阳能来自于太阳内部，是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产生的。大部分太阳能是以热和光的形式向四周辐射出去。 2. 煤、石油、天然气等化石燃料是地球给人类提供的最主要的一次能源。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能；因此可以说地球上除核能、潮汐能与地热能等能以外的所有能源，都几乎来自太阳能。 3. 目前直接利用太阳能的方式有三种： 一种是光热转换，是用集热器把水等物质加热，把太阳能转化为内能； 第二种是光电转换，用太阳能电池把太阳能直接转化为电能。 第三种是光化转换，用光合作用把太阳能直接转化为化学能。 【探究新知】 【学习任务一】太阳——巨大的“核能火炉” 1.太阳： 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1500万℃，太阳表面温度约为6 000 ℃就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。 2.太阳能来源： 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。 【例题1】下面应用中与太阳内部的核反应方式一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 【答案】A 【详解】太阳内部发生的是核聚变； A．氢弹是利用核聚变释放的核能，和太阳内部的核聚变方式一样，故A符合题意； BCD．原子弹、核动力潜艇、核电站都是利用核裂变释放的核能，与太阳内部的核反应方式不同，故BCD不符合题意。 故选A。 【例题2】哈密熔盐塔式光热发电站利用太阳能发电，太阳能源于（　　） A．可控链式反应 B．不可控链式反应 C．可控热核反应 D．不可控热核反应 【答案】D 【详解】太阳内部时刻发生着核聚变（热核反应），太阳的巨大能量来源于内部发生的核聚变（热核反应），太阳内部的核聚变（热核反应）是不可控的。 故选D。 【例题3】（2024·山东日照·中考真题）随着生产和技术的发展，人们开始将太阳能转化为其他形式的能加以利用。比如无人驾驶太阳能汽车，利用太阳能电池提供能源，利用电磁波实现远程操控。下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播和声音的传播一样，都需要介质 B．太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，通过聚变释放出巨大的核能 C．太阳能汽车消耗的能量可以全部收集起来继续驱动汽车，实现能量循环利用 D．化石能源是以前存贮的太阳能，因此属于可再生能源 【答案】B 【详解】A．根据电磁波的传播特点可知，电磁波的传播不需要介质，故A错误； B．根据太阳的特性可知，太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，通过聚变释放出巨大的核能，故B正确； C．由于存在能量的损耗，所以太阳能汽车消耗的能量不能全部收集起来继续驱动汽车，实现能量循环利用，故C错误； D．由于化石能源不能在短时间获得，所以其属于不可再生能源，故D错误。 故选B。 【学习任务二】太阳是人类能源的宝库 1. 储存在化石燃料中的太阳能 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体的化学能。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、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天然气。 2.太阳能： 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。 万物生长靠太阳，太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉。 【例题4】长征五号B运载火箭分别发射天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱。2022年11月3日，中国空间站终于迎来三舱“T”字基本构型在轨组装完成的重大时刻。如图为空间站T字型效果图。 （1）火箭使用液氢作为燃料，因为液氢密度小、 大、且环保； （2）火箭在大气层内高速运动时，其头部整流罩会与空气剧烈摩擦，温度升高达上千摄氏度，此过程是通过 的方式改变了整流罩的内能； （3）中国空间站首次使用柔性太阳电池翼作为能量来源，该电池翼接收太阳能的功率为500W/m2，发电效率则高达30％，是国际空间站太阳翼发电效率的两倍； ①太阳电池翼把太阳能直接转化为 能； ②问天实验舱的太阳翼展开面积约220m2，当它展开10s能够接收太阳能 J，提供电能 J。 【答案】（1）热值；（2）做功；（3）电， 1.1×106 3.3×105 【详解】（1）火箭使用液氢作为燃料，因为液氢热值大，与同条件的其它燃料相比，其完全燃烧放出的热量更多，且密度小、环保。 （2）火箭在大气层内高速运动时，其头部整流罩与空气剧烈摩擦，通过做功的方式改变了整流罩的内能。 （3）①太阳电池翼消耗太阳能，得到电能，因此是把太阳能直接转化为电能。 ②问天实验舱的太阳翼展开面积约220m2，其总功率为 展开10s后， 能够接收的太阳能为 因为发电效率则为30%，由提供的电能为 【学习任务三】太阳能的利用 1.光热转化： 太阳能转化为内能。 应用：太阳能热水器、太阳炉等。（1）集热器 集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为内能。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，从而将集热器管道内的水流加热。 2.光电转化： 太阳能转化为电能。 应用：太阳电池等。 3.光化转化： 太阳能转化为化学能。如：光合作用。绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。 4.其它间接来源于太阳的能量： 水能、风能等都来源于太阳能。 5.太阳的优缺点： （1）优点：绿色环保、可再生；分布广获取方便。 （2）不足：受天气和季节变化影响较大；转化效率低。 【例题4】(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的 。我们现在开采的化石燃料获取的能量实际上是开采上亿年前地球接收的 ； (2)目前，人们开发、利用太阳能主要采用：①太阳能转化为电能，如 ；②太阳能转化为化学能，如 ；③太阳能转化为 ，如太阳灶、太阳能热水器。 【答案】(1) 聚变 核能 太阳能 (2) 太阳能电池 植物通过太阳进行光合作用，生长粮食、水果等为人类提供丰富的食物 内能 【详解】（1）[1]在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放巨大的核能，因此太阳的核心每时每刻都在发生氢弹爆炸。 [2]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，在它们死后，埋在地下和海底，经过几百万年的变化，变成了今天所开采的化石燃料，所以实际上是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。 （2）[1]太阳能电池可以将太阳能转化为电能，供我们去使用。 [2]太阳能转化为化学能的典型实例就是植物的光合作用，还有生长粮食、水果等为人类提供丰富的食物也是将太阳能转化为化学能。 [3]太阳灶、太阳能热水器这一类物体都是吸收太阳能并转化成内能，从而将水加热，所以是太阳能转化为内能这一类。 【例题5】太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是 甲 乙 丙 丁 A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 【答案】A 【详解】A．绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确； B．太阳能热水器内的水从太阳吸收热量，内能增加、温度升高，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误； C．太阳能信号灯先将太阳能先转化为电能，再转化为光能，故C错误； D．太阳能飞机是先将太阳能转化为电能，再转化为机械能，故D错误。 故选A. 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．（25-26九年级上·湖北武汉·月考）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法不正确的是（       ） A．甲图中，绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能 B．乙图中，太阳能热水器通过热传递方式将太阳能转化为水的内能 C．丙图中，太阳能交通信号灯是先将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能 D．丁图中，太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 【答案】D 【详解】A．绿色植物通过光合作用吸收太阳能转化为化学能储存在有机物中，故A正确，不符合题意； B．太阳能热水器工作时，吸收太阳能，将热量传递给水，使水的温度升高，太阳能通过热传递的方式转化为水的内能，故B正确，不符合题意； C．太阳能电池板将太阳能转化为电能，对信号灯供电，将电能转化为信号灯的光能驱动信号灯发光，故C正确，不符合题意； D．在充电过程中，电能被转化为化学能储存在蓄电池内，故D错误，符合题意。 故选D。 2．（25-26九年级下·全国·课前预习）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（    ） A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能 D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能 【答案】C 【详解】A．绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确，不符合题意； B．太阳能集热器工作时消耗太阳能，产生水的内能，将太阳能转化为水的内能，故B正确，不符合题意； C．太阳能汽车是先将太阳能转化为电能再转化为机械能，并非直接转化，故C错误，符合题意； D．太阳能信号灯先将太阳能转化为电能，再转化为光能，其最终的能量形式是光能，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．（25-26九年级下·全国·课后作业）太阳是人类能源的宝库。下列说法不正确的是（    ） A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能 B．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量 C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源 D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能 【答案】C 【详解】A．化石燃料是古代生物经地质变化形成的，生物的能量来源于光合作用固定的太阳能，故A正确，不符合题意； B．太阳能来自太阳内部的氢核聚变（热核反应），故B正确，不符合题意； C．太阳能可以从自然界源源不断地获取，属于可再生能源，故C错误，符合题意； D．太阳能电池板利用光电效应将太阳能直接转化为电能，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图是郑州市周边新建道路两旁使用的太阳能LED照明路灯，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它是太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或“聚变”）时释放出的能量。 【答案】 可再生 聚变 【详解】[1][2]太阳能可以从自然界源源不断获取，因此属于可再生能源。核能的应用包括轻核聚变和重核裂变，太阳能是太阳内部氢原子核发生不可控的聚变时释放出的能量。 5．（25-26九年级下·全国·随堂练习）目前我国越来越多的场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将太阳能转化成 能。 【答案】电 【详解】光伏发电是利用太阳能电池板接受太阳光的照射而获得电能，是将太阳能转化为电能。 6．（2025·河南驻马店·三模）太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景。太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，除太阳能电池外，生活中人们利用太阳能的实例还有： 。 【答案】 可再生 太阳能热水器 【详解】[1]太阳能短期内从自然界得到补充，因此太阳能是可再生能源。 [2]太阳能热水器将太阳能转化为内能，是除太阳能电池外，生活中人们利用太阳能的实例。 7．（25-26九年级上·吉林长春·期中）随着我国北斗三号系统最后一颗组网卫星顺利发射升空，标志着我国的北斗全球系统已经全部组网成功。我们利用北斗导航系统接收到的导航信息是通过 传播的。飞船的太阳能帆板打开时将太阳能转化为 ；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能，核能属于 。（选填“可再生能源”或“不可再生能源”） 【答案】 电磁波 电能 聚变 不可再生能源 【详解】[1]真空不能传声，电磁波可在真空中传播，适用于卫星通信，所以北斗导航系统利用电磁波传播导航信息。 [2]飞船的太阳能帆板通过光伏效应将太阳能转化为电能。 [3]太阳内部的能量来自氢原子核的聚变反应，在超高温高压下氢核融合成氦核，释放巨大能量。 [4]核能所用的核燃料在地球上储量有限，且不能在短期内再生，因此属于不可再生能源。 8．（25-26九年级上·广东汕头·月考）某新型太阳能发电装置首次使用柔性电池板作为能量来源，电池板把太阳能直接转化为 能；当电池板接收太阳能的功率为1.5×105 W时，发电效率达35%，则展开8s后能够接收太阳能 J，可提供电能 J。 【答案】 电 1.2×106 4.2×105 【详解】[1]太阳能电池板可以通过阳光照射，将太阳能直接转化为电能。 [2][3]展开8s后能够接收太阳能 可提供电能 9．（25-26九年级上·湖北襄阳·月考）如图是太阳能LED照明路灯，太阳能电池板可将太阳能转化为 能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为，这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当。（煤的热值约为） 【答案】 电能 0.7 【详解】[1]太阳能电池板吸收太阳能，将太阳能转化为电能。 [2]煤完全燃烧放出的热量，根据可知煤的质量 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节 太阳能（导学案） 【学习目标】 1. 了解太阳能的来源；知道太阳能是人类的钻宝库；知道人类如何利用太阳能。 2. 结合人类利用太阳能探索，培养科学推理能力。 3. 认识太阳能与环境的关系，树立节约能源和保护环境的意识，培养可持续发展观念。 【学习重点】 太阳能的来源和利用途径。 【学习难点】 太阳能的来源和利用途径。 【自主预习】 阅读课本P104--106内容，并解答以下问题： 1. 太阳能来自于太阳内部，是太阳内部氢原子核在超 下发生 释放出巨大的核能产生的。大部分太阳能是以热和光的形式向四周辐射出去。 2. 煤、石油、天然气等化石燃料是地球给人类提供的最主要的一次能源。今天我们开采化石燃料来获取能量，实际上是在开采上亿年前地球所接收的 能；因此可以说地球上除核能、潮汐能与地热能等能以外的所有能源，都几乎来自太阳能。 3. 目前直接利用太阳能的方式有三种： 一种是光热转换，是用集热器把水等物质加热，把太阳能转化为 能； 第二种是光电转换，用太阳能电池把太阳能直接转化为 能。 第三种是光化转换，用光合作用把太阳能直接转化为 能。 【探究新知】 【学习任务一】太阳——巨大的“核能火炉” 1.太阳： 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1500万℃，太阳表面温度约为6 000 ℃就像一个高温气体组成的海洋。大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去。 2.太阳能来源： 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，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。 【例题1】下面应用中与太阳内部的核反应方式一样的是（　　） A．氢弹 B．原子弹 C．核动力潜艇 D．核电站 【例题2】哈密熔盐塔式光热发电站利用太阳能发电，太阳能源于（　　） A．可控链式反应 B．不可控链式反应 C．可控热核反应 D．不可控热核反应 【例题3】（2024·山东日照·中考真题）随着生产和技术的发展，人们开始将太阳能转化为其他形式的能加以利用。比如无人驾驶太阳能汽车，利用太阳能电池提供能源，利用电磁波实现远程操控。下列说法正确的是（　　） A．电磁波的传播和声音的传播一样，都需要介质 B．太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，通过聚变释放出巨大的核能 C．太阳能汽车消耗的能量可以全部收集起来继续驱动汽车，实现能量循环利用 D．化石能源是以前存贮的太阳能，因此属于可再生能源 【学习任务二】太阳是人类能源的宝库 1. 储存在化石燃料中的太阳能 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体的 。在它们死后，躯体埋在地下和海底，经过几百万年的沉积、化学变化、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天然气。 2.太阳能： 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一传递到地球。 万物生长靠太阳， 是我们今天所用大部分能量的源泉。 【例题4】长征五号B运载火箭分别发射天和核心舱、问天实验舱、梦天实验舱。2022年11月3日，中国空间站终于迎来三舱“T”字基本构型在轨组装完成的重大时刻。如图为空间站T字型效果图。 （1）火箭使用液氢作为燃料，因为液氢密度小、 大、且环保； （2）火箭在大气层内高速运动时，其头部整流罩会与空气剧烈摩擦，温度升高达上千摄氏度，此过程是通过 的方式改变了整流罩的内能； （3）中国空间站首次使用柔性太阳电池翼作为能量来源，该电池翼接收太阳能的功率为500W/m2，发电效率则高达30％，是国际空间站太阳翼发电效率的两倍； ①太阳电池翼把太阳能直接转化为 能； ②问天实验舱的太阳翼展开面积约220m2，当它展开10s能够接收太阳能 J，提供电能 J。 【学习任务三】太阳能的利用 1.光热转化： 太阳能转化为 。 应用：太阳能热水器、太阳炉等。（1）集热器 集热器收集阳光中的能量来加热水等物质，把太阳能直接转化为内能。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，从而将集热器管道内的水流加热。 2.光电转化： 太阳能转化为 。 应用：太阳电池等。 3.光化转化： 太阳能转化为 。如：光合作用。绿色植物吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有机物，同时释放氧气的过程。 4.其它间接来源于太阳的能量： 水能、风能等都来源于 。 5.太阳的优缺点： （1）优点： ；分布广获取方便。 （2）不足：受天气和季节变化影响较大；转化效率低。 【例题4】(1)在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的 。我们现在开采的化石燃料获取的能量实际上是开采上亿年前地球接收的 ； (2)目前，人们开发、利用太阳能主要采用：①太阳能转化为电能，如 ；②太阳能转化为化学能，如 ；③太阳能转化为 ，如太阳灶、太阳能热水器。 【例题5】太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是 甲 乙 丙 丁 A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D．图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 【课堂总结】 按照学习内容学列本节课的思维导图： 【课堂练习】 要求：合上课本，像考试一样独立完成。 1．（25-26九年级上·湖北武汉·月考）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法不正确的是（       ） A．甲图中，绿色植物通过光合作用将光能转化为化学能 B．乙图中，太阳能热水器通过热传递方式将太阳能转化为水的内能 C．丙图中，太阳能交通信号灯是先将太阳能转化为电能，再将电能转化为信号灯的光能 D．丁图中，太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 2．（25-26九年级下·全国·课前预习）太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一下列说法不正确的是（    ） A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．太阳能集热器将太阳能转化为水的内能 C．太阳能汽车将太阳能直接转化为机械能 D．太阳能信号灯将太阳能最终转化为光能 3．（25-26九年级下·全国·课后作业）太阳是人类能源的宝库。下列说法不正确的是（    ） A．煤、石油、天然气等化石燃料中的能量最终来自太阳能 B．太阳能是太阳内部氢原子核发生聚变释放的能量 C．太阳能是未来的理想能源之一，是不可再生能源 D．中国空间站上用到的太阳能电池板是将太阳能直接转化为电能 4．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图是郑州市周边新建道路两旁使用的太阳能LED照明路灯，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，它是太阳内部氢原子核发生 （选填“裂变”或“聚变”）时释放出的能量。 5．（25-26九年级下·全国·随堂练习）目前我国越来越多的场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将太阳能转化成 能。 6．（2025·河南驻马店·三模）太阳能电池作为一种新能源产品，具有宽广的前景。太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源，除太阳能电池外，生活中人们利用太阳能的实例还有： 。 7．（25-26九年级上·吉林长春·期中）随着我国北斗三号系统最后一颗组网卫星顺利发射升空，标志着我国的北斗全球系统已经全部组网成功。我们利用北斗导航系统接收到的导航信息是通过 传播的。飞船的太阳能帆板打开时将太阳能转化为 ；在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 （选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能，核能属于 。（选填“可再生能源”或“不可再生能源”） 8．（25-26九年级上·广东汕头·月考）某新型太阳能发电装置首次使用柔性电池板作为能量来源，电池板把太阳能直接转化为 能；当电池板接收太阳能的功率为1.5×105 W时，发电效率达35%，则展开8s后能够接收太阳能 J，可提供电能 J。 9．（25-26九年级上·湖北襄阳·月考）如图是太阳能LED照明路灯，太阳能电池板可将太阳能转化为 能，并向灯杆下方的蓄电池充电，供夜晚路灯照明。若在一定时间内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为，这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当。（煤的热值约为） 【课后反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $