第七章D 学习包——太阳能的利用教学建议

（一）学习目标

1．知道太阳能可以转化为内能、电能等其他形式的能，初步学会制作太阳能集热装置等基本实验技能。

2．经历发现问题、提出方案、进行实验探究的自主学习过程，能运用搜集资料、分析数据、得出结论、进行讨论等科学方法。

3．在探究过程中养成踏实认真、实事求是的科学态度，增强相互交流探讨、合作完成任务的自觉性，提高环保意识和节能意识。

（二）重点和难点

本节的重点是培养学生资料查阅和动手实践等方面的能力。

本章的难点是如何组织和指导学生围绕“太阳能的利用”这一主题开展多种形式的自主探究学习。

（三）教学建议

本节的教学实施关键是要组织好学生开展课题研究，要避免在课题研究中停留在设想阶段，要尽可能创造条件，让学生通过实验收集数据、动手制作、检验效果等获得对太阳能利用的感性认识，树立严谨的、实事求是的研究态度。课题研究是一项艰苦、细致、费时的工作，教师可以在本章教学的开始阶段就引导学生预习相关的内容，将课题研究的意识培养贯穿在整个学习过程中。组织好研究成果的交流是“学习包”的另一个重要环节，在交流中既要使学生充分展示风采，保护学生的创新热情，也要指出学生在研究中的不足，尤其是在有悖科学规律、科学精神等方面的不足。

1．关于三个阶段的教学任务说明

（1）第一阶段教师与学生的主要任务：

教师：①介绍有关太阳能利用的事例，组织学生开展组装太阳能小车等实践活动。 ②提出一些启发性的有关太阳能利用的问题，例如：目前在太阳能利用方面存在的主要困难是什么等。 ③指导学生思考和讨论提高太阳能转化为内能的效率的方法，并形成初步方案。

学生：①观察思考，参与组装太阳能小车等活动。 ②对如何提高太阳能转化为内能的效率，做出各种猜想、假设。 ③设计探究方案。从多个设计方案中选择较好的，在课外开展实验，并完成“探究太阳能利用效率活动任务单”记录。 ④为第二阶段的探索研究任务做准备。

（2）第二阶段

教师和学生的主要任务：

教师：①点评学生在第一阶段完成的各项任务。 ②指导学生完成“探究太阳能转化为内能的效率”的探究实验。可以用DIS温度传感器来测试，也可以用普通温度计来测试。 ③布置下一阶段任务，例如撰写课题报告、做好展示准备、完成练习等。

学生：①进行实验探究，得出结论。 ②做简单的训练题。 ③课外完成作业；查资料，为下一阶段任务做准备等。

（3）第三阶段

教师和学生的主要任务：

教师：①组织学生展示成果。 ②帮助学生进行学习小结。

学生：①参与成果展示。 ②交流学习心得，谈谈进一步开展太阳能利用课题研究的打算等。 ③课外完成对课题报告的修正、对作品的改进，完成练习等。

2．对有关装置和图片的说明

太阳能热辐射仪是用来演示“不同颜色对热辐射吸收的本领不同”的实验仪器，通过本实验激发学生探索太阳能的兴趣。实验时为了有较好效果，仪器应平放，可用大功率红外光灯照射以模拟替代太阳光照射。

太阳房和太阳能大暖棚是太阳能在实际生活、生产中应用的例子，是人类利用太阳能改善生活质量的例证。

太阳帽和太阳能小车是用来演示太阳能转化为电能，驱动电动机转动的实验仪器，可以指导学生自己动手制作，并开展活动，在制作时宜选择启动电流小，功率适当的电动机，制作的小车尽可能少用齿轮箱，可用电驱动。

3．关于学生实验“探究太阳能转化为内能的效率”的教学建议

本实验室是通过比较的方法来探究太阳能转化为内能效率高低的，即比较容器内水的温度在相同的光照条件、相同的受光面积及相同时间内升高高低来得出结论的。在这种情况下，容器温度升得越高，即表明该容器内的水获得的热量越多，也就意味着该容器中太阳能转化为内能的效率越高。本实验的变量仅仅是吸热材料的颜色。

实验的结果应当是：涂黑的瓶内温度最高，灰色其次，白色最低，可以让学生讨论这在日常生活中有什么应用。

本实验中温度传感器也可以改用普通温度计。这个实验也可以用泡沫塑料桶，内衬不同颜色的纸，再放入水袋来做实验。得到的结论是相仿的。

4．关于撰写研究报告的建议

撰写研究报告是培养学生科学探究能力的重要途径。这里首次明确规定学生要完成一份报告，对学生而言有一定的困难。教师要做好相应的指导工作，如帮助学生组成学习小组、确定课题名称、指导撰写方案和提纲等。撰写报告需要一定的时间，教师可在第1节课上就提出任务，之后分阶段组织检查、交流、修改和测评。

（四）作业说明

本节共有练习题12道，建议分别安排在本节3课时的课内外完成。其中10、11、12题可作为学生研究性学习的素材，在本节的小结交流中，结合学生的课题研究的成果，对题中的相关数据开展讨论和交流。

参考答案如下：

A组

1．B

2．太阳能电池 内能 生物能

3．（1）3200～3300h 670×10⁷～837×10⁷kJ/cm2•a （2）四类 三类

4．月球上无空气，太阳辐射强度比地球丰富得多，若能在月球上建立太阳能发电站，则能够收集到更多的太阳能，但不可能从月球上用导线将电能传输到地球上来使用，我们可以在月球上建立一个微波（电磁波）发射站，在地球上建立一个接收站，通过接收电磁波，将电磁波的能量转化为电能再利用

5．（1）每隔相同的时间，水的温度升高不同，说明上午从10：00～12：00太阳辐射逐渐增强。或每隔相同的时间，集热箱收集到的热量不同，说明上午从10：00～12：00太阳辐射逐渐增强 （2）1.21×10⁵J

B组

6．B

7．太阳能热水系统 太阳能供热采暖和制冷系统 太阳能发电系统

8．优势是这种发电系统在太空中能够接受更多的太阳辐射，产生更多的电能。不足之处是该系统成本高，传输电能时需要先将电能转换成微波，再将地面上接收的微波转换成电能，另外，微波可能对人类健康造成负面影响等

9．A

10．（1）W＝Gh＝mgh＝100kg×10N/kg×10m＝1×10⁴J

（2）Q＝cm（t－t₀）＝4.2×10^３J/（kg•℃）×100kg×（60℃－10℃）＝2.1×10⁷J

11．（1）圆筒内的水经过2min照射增加的内能为ΔU＝Q＝cmΔt，地面表面每平方米每秒获得的能量为：E＝ΔU/St ＝cmΔt/St ＝2.52×10³/3×10^-2×120 ＝7.0×10²J/s•m²）

（2）以太阳为球心，以日地距离L为半径作一球面，根据题意有：地球表面的单位面积上每秒接受的太阳能为Eʹ＝Eη ＝7.0×10²/50% J/（s•m²）＝1.4×10³J/（s•m²）。太阳辐射时是向四面八方均匀辐射的，上述球而每秒接受到的太阳能即为太阳的辐射功率P₀，即P＝4πL²Eʹ＝4π（1.5×10¹¹）²×1.4×10³W＝4.0×10²⁶W

发布时间：2010/8/29 下午4:13:48  阅读次数：4367