文档内容
22.3 太阳能（导学案）
【学习目标】
1. 知道太阳能的由来和特点。
2. 知道太阳能的利用方式及其新进展。
【学习重点】
正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。
【学习难点】
从能量转化角度理解人类间接和直接利用太阳能的发展过程。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
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 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两种，一种是 转换，是用集热器把水等物质加热，把太阳
能转化为内能；另一种是 转换，用太阳能电池把太阳能直接转化为 能。
【合作探究】
探究一、太阳——巨大的“核能火炉”
【想一想】太阳的结构是怎样的？巨大的太阳能是怎么产生的呢？
1. 太阳的结构
如图所示，从内到外依次是太阳核心、 、 、太阳大气 。
2. 太阳能的来源——氢核聚变
在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的 能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸，核心温度高达1500万摄氏度 ，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。太阳至今已经稳定
地“燃烧”了近50亿年，而且还能继续“燃烧” 亿年。
3. 太阳能的传递——热辐射
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 。太阳核心释放的能量向外扩散，可以传送到太阳表面。太阳表面温度约 C，就像一个高温
气体组成的海洋。大部分太阳能以 和 的形式向四周辐射开去。
【例题1】太阳是离地球最近的一颗恒星，每时每刻都在向地球辐射光和热。太阳能来源于太阳内
部发生的核_____（选填“裂变”或“聚变”）。太阳能是人类能源的宝库，太阳能是______能源（选
填“一次”或“二次”）。太阳光由各种色光混合而成，其中______ 、绿、蓝是色光的三原色。
探究二、太阳是人类能源的宝库
【想一想】化石能源是怎样形成的？地球上的能量是怎样转化和守恒的？
1. 地球上大多数能源来自于太阳能
由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类利
用这些能量，实际上都是间接地利用 能。
2. 化石能源的形成
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 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 和
。在石油形成过程中还放出 。
（1）石油、天然气形成示意图
（2）煤的形成示意图
煤是植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合
物和矿物质组成的混合物。3. 风能的形成
由于地球表面各个部位吸收太阳热量的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀
变轻后（密度变小）上升，冷空气冷却变重（密度变大）后下降，这样冷暖空气便产生 ，形成
了 。
4. 水能的形成
阳光晒暖了地球表面的水，水吸热蒸发变为水蒸气上升到高空中，水蒸气液化形成的小水滴或凝
华成的小冰晶悬浮在高空中形成云；云中的小水滴或小冰晶相互聚集，最后下降成为 ，雨落到地
面，汇入江、河、湖、海中而流动，成为具有动能的 。
水能的形成 想想议议
5. 想想议议
根据上图说明太阳辐射到地球的能量的利用、转化和守恒的情况。
【分析总结】
（1）风能：地球上任何地方都在吸收太阳能，但是由于地面每个部分受热的不均匀性，空气的冷
暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀密度变小上升，冷空气冷却密度变大下降，这样冷暖空气便产生
流动，形成了风。
（2）水能：太阳照射使地面附近的空气温度升高，内能增加，含有水蒸气的热空气快速上升。在
上升中，空气逐渐冷却液化成小水滴或凝华为小冰晶，形成了云。在一定条件下，云中小水滴和小冰
晶越来越大，就会下落，小冰晶在下落的过程中就会熔化，和原来的小水滴一起落到地面形成雨。
（3）能量守恒植物通过光合作用从太阳获取能量，以化学能的形式存储在植物体内，人类和动物从植物或其他
动物获取生物质能以维持生命和人类的各种活动。地球上几乎所有的能源都来自太阳能，太阳能在转
移和转化过程中总量保持不变。
（4）结论：地球上的 能、 能、生物质能等都来源于太阳。
【例题2】关于能源，下列说法中错误的是（ ）
A．太阳是人类能源的宝库
B．风能、水能是一次能源， 太阳能是二次能源
C．地球上的风能、水能、生物质能等都来源于太阳
D．科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类的能源问题
探究三、太阳能的利用
【想一想】直接利用太阳能的方式有哪些？具体是怎样利用的？
1. 光电转换
指太阳能直接转化为电能。
（1）光电池（太阳能电池）
光电池也叫太阳能电池，是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件，直接把太阳光转变成
。光电池的种类很多，常用的有硒光电池、硅光电池和硫化铊、硫化银光电池等。
（2）太阳能电池的一些应用
太阳能电池在生活、生产、航空航天、交通、通信等领域中有着重要的应用。
（3）光伏发电
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，可以将 能直接转变为 能。太阳能电池经
过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
2. 光热转换
（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 能。
集热器 集热器原理
（2）集热器的原理
集热器的箱面是玻璃，内部有涂 的吸热板，可以吸收太阳辐射并转化为 能，从而将集热
器管道内的水流加热。
（3）自制集热器
①在一个黑色盘子和一个白色盘子中分别注入约1 cm深的冷水，用温度计测量初温。
②将玻璃板盖在盘子上，然后放在阳光下晒一个小时。
③移开盖板，用温度计测量水温。哪个盘中的水温高？
想一想，为什么要用黑色的盘子？为什么盘子上面要盖玻璃板？
【分析】根据题意知道，相同质量、相同初温的水、在相同日照时间的情况下，由于 物体的
吸热本领比 物体的吸热本领大，所以，黑色盘子的水温比白色盘子中的水温高。盘子上面盖玻璃
板是减少热量散失，类似做饭时锅盖的作用。
（4）太阳能热电站
这种发电站先将太阳能转变成 能，然后再通过机械能装置转变成 能。电站中心有一个集
热塔，塔顶上装有锅炉，塔的周围装有平面反射镜（也叫定日镜），它把阳光反射后集中在锅炉上，把锅炉内的水加热成高温高压蒸汽，高温高压蒸汽通过管道输送到汽轮发电机发电。
3. 光化转换
光化转换是指把太阳能转化为 能，储存在生物质内。比如绿色植物的生长就是靠太阳能转化
的化学能，所以通过光合作用的植物把太阳能转化为化学能。
4. 太阳能的优缺点
（1）优点
①太阳能取之不尽、用之不竭，是人类可以利用的最丰富的永久性能源。
②太阳能分布广阔，不需要挖掘、开采和运输。
③太阳能是一种清洁能源，使用时 污染。
（2）缺点
①太阳能到达地球上非常分散，接收装置的面积大，造价高。
②太阳能的利用受气候、昼夜的影响很大。因此必须有贮存装置，这不仅增加了技术上的困难，
也使造价增加。
③太阳能电池的成本高，而且每个太阳能电池产生的电压较低。
5. 核能、潮汐能与地热能不是太阳能
（1）潮汐能 来源于太阳能。潮汐能是因月球引力的变化引起潮汐现象，导致海平面周期性升
降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量。
（2）地热能 来源于太阳能。地热能来源于地球熔融岩浆和放射性物质衰变，这部分能量通过
地壳运动被推压到地面，从而被发现和利用。
（3）核能 来源于太阳能。是来自于原子核内部裂变或聚变释放的能量。（以上均选填“是”
或“不是”）
【例题3】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，下列说法中正确的是
（ ）
A．图甲，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为植物的化学能
B．图乙，太阳能路灯将太阳能直接转化为路灯的光能
C．图丙，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机上电池的化学能
D．图丁，太阳能热水器通过做功将太阳能转化为水的内能
【精讲点拨】1. 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，核心温度高达1500万摄氏度 ，太阳就像一个巨大的“核能火炉”。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. 由于化石能源、水能、风能、生物质能等都是来太阳能，所以说太阳是人类能源的宝库。人类
利用这些能量，实际上都是间接地利用太阳能。
3. 物体吸收光的能力和物体表面的颜色有关，颜色越深，吸收光的能力越强。所以深色的物体吸
收的太阳能多，太阳能热水器的集热管做成黑色的就是这个道理。
【归纳整理】
第3节 太阳能
【课堂练习】
1．关于太阳能的下列说法中，错误的是（ ）
A．太阳能十分丰富，供应时间长久，目前太阳能的转换效率也很高
B．太阳内部不断地进行核聚变
C．太阳能分布广阔，获取方便，无需开采和运输
D．太阳能安全、清洁，利用太阳能不会对环境造成污染
2．如图是新型的风光互补照明灯，它头顶小风扇，肩扛太阳能电池板，腰胯照明灯，脚踏蓄电池，
下列解释正确的是（ ）
A．照明灯工作时，LED灯是将机械能转化为光能
B．太阳能电池板将太阳能转化为电能
C．利用风力发电将电能转化为机械能
D．蓄电池夜晚放电时将电能转化为化学能3．如图是中国首座投入使用的塔式光热发电站。在空旷的地面建立较高的接收塔，塔的周围安装
大量可以旋转的平面镜，将太阳光聚集到塔顶的接收器，接收器内的工作系统会产生高温蒸汽，推动
汽轮机工作，进而带动发电机发电。下列说法错误的是（ ）
A．将太阳光聚集到塔顶是利用了光的反射
B．平面镜的角度随着太阳位置的变化而变化
C．塔顶的接收器将太阳能转化为内能
D．蒸汽推动汽轮机工作是机械能转化为内能
4．我们都知道地球上几乎所有能源都来自太阳，下列哪组能源都不是来自太阳（ ）
A．水能 风能 B．地热能 潮汐能
C．核能 风能 D．潮汐能 生物质能
5．“太阳能动力汽车”车顶太阳能电池板可以将太阳能转化为______能，这些太阳能来源于太阳
内部的核_______（选填“聚变”或“裂变”）。为汽车提供动力的电能是______（选填“一次”或
“二次”）能源。
6. 4月29日11时23分，我国空间站“天和核心舱”在海南文昌发射场成功发射，“天和核心
舱”具备交会对接、转位与停泊、乘组长期驻留、航天员出舱、保障空间科学实验等能力。其太阳能
电池帆板是直接将太阳能转化为_____能，太阳能来自内部的氢原子核发生_______（选填“裂变”
“聚变”）而释放的能量；航天员将在“天和核心舱”中通过_____（选填“超声波”、“次声波”或
“电磁波”）将信息传回地面的。【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
