初中物理九年級(jí)第17章能源與可持續(xù)發(fā)展教案人教版(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的角度．宏觀的生物力能學(xué)從整個(gè)體系的能量形式和變化進(jìn)行研究，而不追究體系本身結(jié)構(gòu)的變化細(xì)節(jié)．微觀的生物力能學(xué)把能量狀態(tài)及變化和分子的結(jié)構(gòu)于運(yùn)動(dòng)結(jié)合在一起，具體研究能量從吸收到利用的全過程，這類研究對(duì)于弄清一個(gè)具體體系中的能量傳遞過程具有重要意義． 太陽能電池的開發(fā) 太陽能電池是一種有效地稀收太陽能輻射并使之轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體電子器件。下面介紹北京太陽能光電研究中心對(duì)太陽能電池的研究 情況．晶體硅高效太陽電池和多晶硅薄膜太陽電池的研究開發(fā)以及研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。 ⑴高效晶體硅太陽電池 光電中心高效晶體硅太陽電池研究開發(fā)項(xiàng)目有鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池 (PESC)、埋柵太陽電池 (BCSC)及多晶硅太陽電池。 鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池 (PESC)光電中心研究鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池 (PESC)的基本目的是探索影響電池效率的各種機(jī)制，為降低太陽電池成本提供理論和工藝依據(jù)，推動(dòng)太陽電池理論的發(fā)展。實(shí)驗(yàn)中采用的材料為區(qū)熔 (FZ)、 p型 (摻硼 )[100]單晶硅，電阻率 ?? 0． 2～ 1． 2? cm，厚度 t=280～ 350? m，雙面拋光。電池工藝包括正面倒金字塔織構(gòu)化、前后表面鈍化、制備選擇性發(fā)射區(qū)、減反射表面、背場(chǎng)、前后金屬接觸等。目前電池達(dá)到的水平見表 1。 表 1 PESC 的電池的性能（測(cè)試條件 ， 25℃） Vco(mV) Jsc(mA/cm2) FF ? (%) A(cm2) 測(cè)試單位 北京市太陽能研究所 *Voc 開路電壓， Jsc 短路電流密度， FF 填充因子， ? 轉(zhuǎn)換效率， A 太陽電池面積 ⑵多晶硅薄膜太陽電池 多晶硅薄膜太陽電池既具有體材料晶體硅電池性能穩(wěn)定、工藝成熟和高效的優(yōu)點(diǎn)，又有大幅度減少材料用量從而大幅度降低成本的潛力，因而成為目前光伏界的研究熱點(diǎn)。 光電中心采用快速熱化學(xué)氣相沉積 (RTCVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)和 aSi／ ucSi迭層電池等不同工藝對(duì)多晶硅薄膜太陽電池進(jìn)行了研究。RTCVD 多晶硅薄膜 SiH2C12 或 SiCl4 為原料氣體在石英管反應(yīng)室內(nèi)沉積而成。研究工作初期，以重?fù)诫s非活性硅為襯底。 智 能 歸 例 題型一 知道人們利用太陽能的方式 例 人們利用太陽能共有 ________種渠道，其中太陽能被直接利用的有________種方式，即太陽能轉(zhuǎn)化為 ___________，如 ___________；太陽能轉(zhuǎn)化為__________，如 _______；太陽能轉(zhuǎn)化為 _________，如 ___________。 闖關(guān)點(diǎn)撥 太陽是一個(gè)巨大的天然能源，人類時(shí)刻離不開它，利用太陽能主要有四種渠道，其中被直接就有三種：太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，如太陽灶、太陽能熱水器等，太陽能轉(zhuǎn)化為電能如太陽能電池；太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，如植物通過太陽進(jìn)行光合作用，生長(zhǎng)糧食、水果等為人類提供豐富的食物。 答 四，三，內(nèi)能，太陽能熱水器，電能，太陽能電池，化學(xué)能，植物進(jìn)行光合作用。 題型二 通過實(shí)例，了解利用太陽能的優(yōu)點(diǎn) 例 楊洋同學(xué)家原來是用液化石油氣燒水的 (每天至少用 65℃ 的熱水100kg)，參加 “ 探究性學(xué)習(xí) ” 活動(dòng)后，在老 師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，制作了一臺(tái)簡(jiǎn)易的太陽能熱水器 .這臺(tái)熱水器 6月份平均每天可將100kg水從 15℃ 升高到 65℃. (1)若液化石油氣的熱值為 10 7J/kg，改用太陽能熱水器后， 6月份平均每天可節(jié)約液化石油氣多少千克？ [液化石油氣燃燒放熱的 70%被水吸收 ， C 水 =10 3J/(kg℃)] (2)使用太陽能熱水器比使用燃料燒水，除了節(jié)約能源外，還有哪些優(yōu)點(diǎn)？ (至少寫出兩點(diǎn) ) 闖關(guān)點(diǎn)撥 先根據(jù)熱量的計(jì)算公式求出水所需吸收的熱量，然后根據(jù)效率和熱值算出所需燃燒的液化石油氣的質(zhì)量，即為節(jié)約的液化 石油氣． 解 (1)Q吸 =Cm(tt0)= 103J/(kg℃ ) 100kg (65℃ 15℃ ) = 107J 由題意得 = (2)優(yōu)點(diǎn)有：①無污染 ②安全 ③光能取之不盡 說明：此問答案多種，只要回答合理均正確 . 智 能 訓(xùn) 練 基礎(chǔ)知識(shí)訓(xùn)練 1．關(guān)于太陽能的轉(zhuǎn)化：太陽把空氣和地面曬熱，太陽能轉(zhuǎn)化為 ________，曬熱的空氣上升，空氣流動(dòng)形成風(fēng)，又轉(zhuǎn)化為 _________；太陽使地面上一部分水蒸發(fā)，蒸發(fā)的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太陽能轉(zhuǎn)化為 _________；植物吸收太陽能，進(jìn)行光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為 __________，植物被動(dòng)物吃掉，又轉(zhuǎn)化為動(dòng)物的 _______。 （題型一） 2．地球上的能量很大一部分來自于太陽能，利用太陽能的過程就是把太陽 5 能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程，現(xiàn)在主要利用太陽能的三種方式是_________________、 _________________、 ___________________。 （題型一） 3．下列能源中 ，不來源于太陽能的是（ ） （題型一） A．石油 B．天然氣 C．江河水流能 D．核能 4．太陽能來自于（ ） （題型一） A．反射其它恒星的能量 B．裂變 C．鏈?zhǔn)椒磻?yīng) D．聚變 綜合提高訓(xùn)練 1．人類利用太陽能的過程就是把太陽能轉(zhuǎn)化為其它形式能的過程。如太陽能熱水器是把太陽能轉(zhuǎn)化為 ______________能；在太空運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星它們的能源是靠太陽能電池板提供的，太陽能電池板是把太陽能轉(zhuǎn)化為_____________能的裝置；樹在陽光 的照射下把太陽能轉(zhuǎn)化為 ___________能。 （題型一） 2．有一些新聞媒體上，經(jīng)常會(huì)看到房地產(chǎn)開發(fā)商關(guān)于陽光權(quán)的爭(zhēng)論，主要是開發(fā)商在開發(fā)樓盤時(shí)侵占了當(dāng)?shù)鼐用裰苯邮褂?________________的權(quán)利。 （題型一） 3．太陽能電池有哪些用途？ （題型二） 4．現(xiàn)在社會(huì)大力提倡使用太陽能，但是太陽能還并沒有被大量使用。據(jù)你了解，現(xiàn)在利用太陽能沒有被大量使用的主要問題是什么？ （題型二） 5．某同學(xué)自制了一個(gè)太陽能照明燈，當(dāng)把太陽 能電池板放到太陽下時(shí)，可以給燈充電，充電時(shí)的電壓為 6V，電流為 80mA，則充電時(shí)的功率為多少W？如果充 5h的電，可以供 6V 3W 的燈泡正常工作多長(zhǎng)時(shí)間？ （題型二） 6．有一種太陽能熱水器，接收太陽能的 15 根真空管總有效面積約為，能把接收到太陽能的 50%轉(zhuǎn)變?yōu)樗膬?nèi)能，如果每平方米的面積在 1h 內(nèi)得到的太陽能平均為 106J，每天接收太陽能的時(shí)間以 10h 計(jì)算，則可以將質(zhì)量 100kg、初溫為 20℃的水加熱到多少℃？ （題型二） 7．閱讀短文，回答短文后的問題． 儲(chǔ)存太陽能的池塘 19 世紀(jì)末，在羅 馬尼亞特蘭西瓦地區(qū)，一名醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的小湖．這個(gè)小湖一到冬天，湖面就結(jié)成冰，而湖底深處的溫度卻高達(dá) 60℃． 這種熱水湖的怪現(xiàn)象引起了許多科學(xué)家的好奇，他們?nèi)砗?yàn)，發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)咸水湖，而且不同深度的水含鹽量不一樣，即湖底的水中含鹽量較高，密度大，而湖面則含鹽量低，接近于淡水． 原來，淡水湖在白天經(jīng)太陽曬后，夜晚會(huì)將積蓄的熱量散發(fā)掉，即表面的湖水先冷卻，密度就增大而下沉，下面的水溫度高，相對(duì)來說密度小，熱水就上浮，并把熱量散發(fā)掉，這樣循環(huán)的結(jié)果，湖水上下溫度就逐漸趨同．而咸水湖則不同，表面的水即使溫 度下降也不下沉，因?yàn)橄聦雍暮}量高，密度大，不會(huì)上浮，這樣，湖底的熱量就帶不到湖面．因此，咸水湖被太陽曬久了，就將太陽能儲(chǔ)存起來，湖底的溫度會(huì)越來越高． （ 1）比較并簡(jiǎn)述咸水湖和淡水湖吸收太陽能后，上、下水溫分布的特點(diǎn)． （ 2）如果你想自制一個(gè)儲(chǔ)存太陽能的水池，且希望盡可能儲(chǔ)存太陽能，從上述事例你會(huì)得到什么啟發(fā)？ 17． 4 能源革命 17． 5 能源與可持續(xù)發(fā)展 人 類利用能源經(jīng)歷了哪些過程？第一個(gè)過程中能源利用給社會(huì)帶來了什么進(jìn)步？ 智 能 提 要 問： 人 類歷史上的三次能源革命是什么？它們對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步分別起到了什么作用？ 答：鉆木取火是人類的第一次能源革命，導(dǎo)致了以柴薪作為主要能源的時(shí)代； 蒸汽機(jī)的發(fā)明是人類的第二次能源革命，人類的主要能源變?yōu)榛茉矗祟悘拇艘詸C(jī)械動(dòng)力大規(guī)模代替人力和畜力； 核能的利用是人類的第三次能源革命，核能正逐步成為常規(guī)能源． 問： 既然能量是守恒的但為什么還會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)呢？ 答：能量是守恒的，但由于能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有 方向的， 能源卻不是取之不盡、用之不竭的物質(zhì)，化石能源、核能等是不可再生的能源，現(xiàn)在開采得越多，留 給子孫后代的就越少．為了人類的未來，我們必須要節(jié)約能源． 問： 怎樣提高能源的利用率？ 答：提高能源的利用率，主要靠科技進(jìn)步，改進(jìn)應(yīng)用能源的技術(shù)，常采用以下措施：（ 1）讓燃料充分燃燒；（ 2）采用保溫隔熱措施，減小熱量的損失；（ 3）充分利用余熱和減少有害摩擦；（ 4）減少能量轉(zhuǎn)化的中間環(huán)節(jié)． 問： 解決能源問題的主要途徑有哪些？未來的理想能源應(yīng)滿足哪些條件？ 答：解決能源問題的主要途徑是提高能源的利用率節(jié)約能源、開發(fā)新能源．未來新能源應(yīng)滿足的條件：①貯量豐富；②價(jià)格便宜；③技術(shù)成熟；④安全清潔． 中 考 擷 要 這部分內(nèi)容對(duì)知識(shí)和技能的要求不高，以前的中考很少出現(xiàn)．主要只是讓大家了解一些能源的獲取和使用、能源的多次利用等方面的知識(shí)．重點(diǎn)應(yīng)放在通過對(duì)能源獲取的發(fā)展史的了解后，建立起一些關(guān)愛自然、關(guān)注社會(huì)發(fā)展、將自己的理論知識(shí)與生活聯(lián)系在一起的意識(shí)． 智 能 拓 展 水力發(fā)電對(duì)環(huán)境的影響 水庫(kù)在建造的過程與建成之后，對(duì)環(huán)境的影響主要包括以下幾個(gè)方面： 自然方面： 巨大的水庫(kù)可能引起地表的活動(dòng)，甚至誘發(fā)地震．此外，還會(huì)引起流域水文上的改變，如下游水位降低或來自上游的泥沙減少等．水庫(kù)建成后，由于蒸發(fā)量大，氣候涼爽且較穩(wěn)定， 降雨量減少． 生物方面： 對(duì)陸生動(dòng)物而言，水庫(kù)建成后，可能會(huì)造成大量的野生動(dòng)植物被淹沒死亡，甚至全部滅絕．對(duì)水生動(dòng)物而言，水庫(kù)建成后，由于上游生態(tài)環(huán)境的改變，會(huì)使魚類受到影響，導(dǎo)致滅絕或種群數(shù)量減少．同時(shí)，由