1、能源与可持续发展能源与可持续发展 动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光动植物的生长，人类的活动都无法离开太阳。这个发光 发热的大火球已经存在了发热的大火球已经存在了50亿年之久。你是否了解太阳？人亿年之久。你是否了解太阳？人 类是否能够从距离地球类是否能够从距离地球1.5亿千米远处的太阳上，获取所需的亿千米远处的太阳上，获取所需的 能源？能源？ 常规能源有： 等化 石能源和 等，可以开发利 用的新能源有： 等 。 煤、石油、天然气煤、石油、天然气 风能、水能风能、水能 核能、太阳能、原子能、核能、太阳能、原子能、 地热能、潮汐能地热能、潮汐能 引入新课引入新课 人类利用的常规能源是
2、什么？可以开 发利用的新能源有哪些呢？ 太阳距地球太阳距地球1.5 亿千米，直径大约亿千米，直径大约 是地球的是地球的110倍，倍， 体积是地球的体积是地球的130 万倍，质量是地球万倍，质量是地球 的的33万倍，核心温万倍，核心温 度高达度高达1 500万摄氏万摄氏 度。度。 一、太阳一、太阳巨大的核能火炉巨大的核能火炉 在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放在太阳内部，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，出巨大的核能。太阳核心每时每刻都在发生氢弹爆炸， 比原子弹爆炸威力更大。太阳就像一个巨大的比原子弹爆炸威力更大。太阳就像一个巨大的“核能
3、火核能火 炉炉”。 太阳表面温度约太阳表面温度约6 000 ，太阳核心释放的能量向外扩散，太阳核心释放的能量向外扩散 可以传送的太阳表面。太阳至今已经稳定地可以传送的太阳表面。太阳至今已经稳定地 “燃烧燃烧”了近了近50亿年，而且还能继续亿年，而且还能继续“燃烧燃烧”50亿年。亿年。 一、太阳能的来源及特点 1、太阳能的产生：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。 2、太阳能的传递： 大部分太阳能以热和光的 形式向四周辐射。 太阳能的不足： 存在分散、不稳定、转化 效率低、成本高 太阳能的优点太阳能的优点 请看一组数据吧：请看一组数据吧： 太阳深处的极高温度是太阳深处的极高
4、温度是1500万万和极高压力和极高压力 约约21016Pa，据粗略估计，太阳向地球表面辐，据粗略估计，太阳向地球表面辐 射的功率为射的功率为1.71017w，相当于，相当于12000亿亿吨标准吨标准 煤释放的能量。煤释放的能量。 看了数据再请同学们计算一下：看了数据再请同学们计算一下：太阳每小时辐射到地太阳每小时辐射到地 球的总能量有多少球的总能量有多少 ？ 1.71017W3600s=6.11020J 太阳能十分巨大太阳能十分巨大 地球每小时从太阳获得的太阳能量有地球每小时从太阳获得的太阳能量有 6.16.1101020 20焦，这比目前全世界在一年内能 焦，这比目前全世界在一年内能 源生产
5、的总量还多，可见太阳能有多么巨源生产的总量还多，可见太阳能有多么巨 大大 那么太阳能会不会用完呢？根据科学家那么太阳能会不会用完呢？根据科学家 推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能推算，太阳像现在这样不停地向外辐射能 量，还可以维持量，还可以维持50亿年以上，对于人类来亿年以上，对于人类来 说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之说，太阳能可以说是一种取之不尽，用之 不竭的永久性能源，所以太阳能的第不竭的永久性能源，所以太阳能的第2个个 优点是：优点是： 太阳能供应时间长久太阳能供应时间长久 请同学们计算一下：请同学们计算一下： 太阳能以光和热的形式向四周辐射，那么它的太阳能以光和热的形式向四周辐
6、射，那么它的 光和热到达地球上要经过多长时间？光和热到达地球上要经过多长时间？ 我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？我们到哪里去取太阳能？怎样获取呢？ （只要太阳能照到的地方，就有太阳能，（只要太阳能照到的地方，就有太阳能， 不用专门去寻找；只要用东西接收就行了，不用专门去寻找；只要用东西接收就行了， 不需要挖掘开采）不需要挖掘开采） 太阳能分布广阔，获取方便太阳能分布广阔，获取方便 太阳能是最干净的能源，开发、利用太阳能是最干净的能源，开发、利用 太阳能不会给我们带来污染所以，太阳太阳能不会给我们带来污染所以，太阳 能的第能的第4个优点是：个优点是： 使用太阳能安全、不污染环境使用太阳能安全、
7、不污染环境 一、太阳能的优点一、太阳能的优点 1 1、太阳能十分巨大；、太阳能十分巨大； 2 2、太阳能供应时间长久；、太阳能供应时间长久； 3 3、太阳能分布广阔，获取方便；、太阳能分布广阔，获取方便； 4 4、太阳能安全、清洁、无污染。、太阳能安全、清洁、无污染。 太阳光已经照耀我们的地球近太阳光已经照耀我们的地球近50亿年，地球在亿年，地球在 这近这近50亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分亿年中积累的太阳能是我们今天所用大部分 能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。能量的源泉。人类的日常生活，也无法离开阳光。 地球上几乎所有的能源都地球上几乎所有的能源都 来自太阳能来自太阳能
8、（除：核能、地热能、潮汐能）（除：核能、地热能、潮汐能） 太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一太阳向外辐射的能量中，只有约二十亿分之一 传递到地球。传递到地球。 二、太阳是人类能源的宝库二、太阳是人类能源的宝库 太阳能是人类能源的宝库 1、化石能源来源于太阳能 2、风能、水能来源于太阳能 3、生物质能来源于太阳能 你知道我们现在使用的化石能源-煤、 石油和天然气与太阳能有怎样怎样的关系吗？ 【阅读【阅读 思考】思考】 海洋海洋 生物生物 陆地陆地 生物生物 泥炭泥炭 煤炭煤炭 石油石油 天然天然 气气 太阳能太阳能 化学能化学能 光合作用光合作用 （压力、化学变化）（压力、化学变化） 今天
9、我们开采今天我们开采化石燃料，化石燃料，实际上是在开采上亿年实际上是在开采上亿年 前地球接收的前地球接收的太阳能太阳能。 远古时期的植物通过光合远古时期的植物通过光合 作用将太阳能转化为生物体内作用将太阳能转化为生物体内 的化学能。的化学能。 经过地壳的不断运动，死经过地壳的不断运动，死 后的动植物躯体埋在地下和海后的动植物躯体埋在地下和海 底。底。 经过几百万年的复杂变化，经过几百万年的复杂变化， 变成了煤、石油、天然气。变成了煤、石油、天然气。 化石能源的形成化石能源的形成 能 源 分 类 能 源 分 类 一一 次次 能能 源源 常常 规规 能能 源源 不可再生不可再生 二次能源：汽油、焦
10、碳、煤气、蒸汽、电能等二次能源：汽油、焦碳、煤气、蒸汽、电能等 石油、煤石油、煤 天然气天然气 生物质能生物质能 水能水能 可再生可再生 新新 能能 源源 不可再生：不可再生：核能核能与原子核反应有关与原子核反应有关 可再生可再生 太阳能太阳能 风能风能 海洋能海洋能 地热地热 潮汐能潮汐能 波浪能波浪能 来来 自自 太太 阳阳 辐辐 射射 （1）想象如果没有太阳，我们的世界会 变成什么样子？ （2）你们了解关于太阳的多少知识？ 【讨论【讨论 交流】交流】 小学课文小学课文太阳太阳摘录摘录 如果没有太阳，地球上将到处是黑如果没有太阳，地球上将到处是黑 暗，到处是寒冷，没有风、雪、雨、暗，到处是
11、寒冷，没有风、雪、雨、 露，没有草、木、鸟、兽，自然也没露，没有草、木、鸟、兽，自然也没 有人。一句话，没有太阳，就没有我有人。一句话，没有太阳，就没有我 们这个美丽可爱的世界。们这个美丽可爱的世界。 【自学、阅读】【自学、阅读】 156页157页（太阳能的利用）内容。 问题：问题： 人们是怎样利用太阳能的？ 直接利用太阳能的方式有几种？ 1、直接利用太阳能的方式： （2）用集热气把水等物质加热（太阳能转化为 内能） （1）用太阳电池把太阳能转化为电能 三、太阳能的利用三、太阳能的利用 人类直接利用太阳能有三条途径人类直接利用太阳能有三条途径： （讲解：例如用太阳（讲解：例如用太阳 炉、太阳能
12、热水器等炉、太阳能热水器等 装置把太阳能转化成装置把太阳能转化成 内能来做饭、烧水等内能来做饭、烧水等 等，也可用集热器把等，也可用集热器把 水加热，产生水蒸气，水加热，产生水蒸气， 再推动汽轮发电机发再推动汽轮发电机发 电电这就叫太阳能这就叫太阳能 热电站）热电站） 把太阳能转化把太阳能转化 成内能以供利用成内能以供利用 1、直接利用太阳能的方式： 太阳能热发电电站太阳能热发电电站 集热塔集热塔 加热水，加热水， 通过水蒸气推动通过水蒸气推动 汽轮机发电汽轮机发电 定日镜定日镜 追着太追着太 阳转，反射阳光阳转，反射阳光 太阳能 内能 用集热器收集阳光中用集热器收集阳光中 的能量来加热水等物
13、质。的能量来加热水等物质。 实现了把太阳能转化为内实现了把太阳能转化为内 能。能。 2 2光热转化光热转化 太阳能的应用太阳能的应用 热水热水 冷水冷水 水箱水箱 集热器集热器 太阳光太阳光 集热器的原理集热器的原理 （讲解：例如用硅光电池（讲解：例如用硅光电池也叫太阳能电池，把太阳能直接也叫太阳能电池，把太阳能直接 转化成电能太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电转化成电能太阳能电池的应用已很广泛，像人造卫星上的电 源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城源、太阳能汽车上的电源，小型电视机、计算器上的电源，城 市道路路灯的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电市道路路灯
14、的电源等等都可用太阳能电池，我国还用太阳能电 池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等）池做航标灯的电源，铁路信号灯的电源等等） 通过光电转换装置把太阳能直接转化成通过光电转换装置把太阳能直接转化成 电能电能 太阳能 电能 太阳能电池可以将太阳能电池可以将 太阳能转变为电能；太阳能转变为电能； 在航空、航在航空、航 天、交天、交 通、通信等领域中有较通、通信等领域中有较 为广泛的应用。为广泛的应用。 光电转化光电转化 右图为世界上最大右图为世界上最大 的太阳能发电厂之一的的太阳能发电厂之一的 帕赛尔工厂。帕赛尔工厂。 坐落在美国加州的坐落在美国加州的 赛尔帕工厂有赛尔帕工厂有52 000 块块
15、电池板，覆盖面积约为电池板，覆盖面积约为 36 万平方米万平方米 ，这些电池，这些电池 板能容纳将近四百万块板能容纳将近四百万块 太阳能电池。太阳能电池。 在一个阳光明媚日在一个阳光明媚日 子的正午时分，它的产子的正午时分，它的产 电能力可以达到电能力可以达到11 兆瓦，兆瓦， 足以为足以为8 000个家庭供电。个家庭供电。 每年减少二氧化碳的排每年减少二氧化碳的排 放放1.3 万吨。万吨。 2010年，上海世博会中年，上海世博会中 国馆采用了大量先进的太阳国馆采用了大量先进的太阳 能科技，整座世博园的太阳能科技，整座世博园的太阳 能发电装置每年预计节电约能发电装置每年预计节电约 420 万千
16、瓦时，减排二氧化万千瓦时，减排二氧化 碳约碳约4 100 吨。吨。 （讲解：万物生长靠太阳。绿色植物利用太阳光进行光合作用（讲解：万物生长靠太阳。绿色植物利用太阳光进行光合作用 促使植物生长，从而将太阳能转化为化学能。）促使植物生长，从而将太阳能转化为化学能。） 通过光化转换装置把太阳能转化成化学通过光化转换装置把太阳能转化成化学 能能 三种利用太阳能的方式三种利用太阳能的方式 能源易获取能源易获取 不排放不排放CO2 能源量大能源量大 可持续性强可持续性强 能源分散能源分散 受自然条件限制受自然条件限制 转化效率低转化效率低 成本较高成本较高 太阳能技术的优缺点太阳能技术的优缺点 既然太阳能
17、有那么多优点，为什么不大量 推广、大范围应用呢？目前还有些技术问题没 有解决 （三）广泛利用太阳能的困难（三）广泛利用太阳能的困难 （讲解：经计算，（讲解：经计算， 垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦，垂直投射到地面每平方米面积上的太阳能只有几百瓦， 所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和所以要大规模开发利用太阳能必须设置庞大的收集和 转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广转换能量的系统，目前造价还太高，影响推广 (由于地球的自转由于地球的自转 和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定，和气候、季节等原因，太阳能的功率变化大，不稳定， 给正常连续地使用造成困难给正常
18、连续地使用造成困难 ) （讲解：光热转换（讲解：光热转换 的效率为的效率为5060%，而光电转换的效率只有，而光电转换的效率只有10%左左 右所以还要下大力气研制高转换效率的材料）右所以还要下大力气研制高转换效率的材料） 1太阳能虽然十分巨大，但它太分散太阳能虽然十分巨大，但它太分散 2、太阳能不稳定，不能正常使用、太阳能不稳定，不能正常使用 3目前太阳能转换器的效率不高目前太阳能转换器的效率不高 (四)结束语 要大规模地直接利用太阳能还要 做大量的研究工作，现在已取得一 定成果，只要不断努力，必将会不 断有新的进展，随着科学技术的进 步，应用也将越来越广泛有人预 言，到21世纪，太阳能将会成
19、为人 类的重要能源之一 2008-2010年中国太阳能利用产业分析年中国太阳能利用产业分析 及投资咨询报告及投资咨询报告 当煤炭、石油等不可再生能源频 频告急，能源问题日益成为制约国 际社会经济发展的瓶颈时，越来越 多的国家开始实行“阳光计划”， 开发太阳能资源，寻求经济发展的 新动力。太阳能作为一种可再生的 新能源，越来越引起人们的关注。 课堂小练习课堂小练习 1、太阳能可以直接利用，下列装置中把太阳能转化成内 能的是（ ）。把太阳能转化成电能的是 （ ）。 A.硅光电池 C.太阳集热器 B.太阳灶 D.太阳能热电站 2、当今人类利用的常规能源是（ ），新能源是（ ）。 A.化石能源 C.核
20、能 B.太阳能 D.电能 3、新能源中最瞩目的是_ _能。它的主要优点 是_、_、_和不会给环境带来 污染。 4、虽然太阳能是最理想的新能源，但是目前我们要大规 模的利用还存在一些技术困难我们目前该怎么办？我们目前该怎么办？ 课堂练习： 1、在太阳内部，氢原子核在超高温下发 生_，释放出巨大的_能 2、太阳能热水器是将太阳能转化为 _能；太阳能硅光电池将太阳能转化为 _能；在绿色植物的光合作用过程中太 阳能被转化为_能 讨论： 结合地理知识，讨论我国哪些地区适宜开结合地理知识，讨论我国哪些地区适宜开 放太阳能放太阳能 聚变聚变 核核 内内 电电 化学化学 我国西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、我国
21、西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、 内蒙古高原内蒙古高原 北京奥运主场馆“鸟巢”， 采用绿色能源太阳能光伏发电系统为整个场馆提 供电力，是当今世界上最大的环保型体育场。白天， 太阳能转化为电能，除供正常使用外，将多余的能量 储存在蓄电池内供夜晚使用。这个过程中能量发生转 化的情况为： 太阳能电能（ ）（ ）光能 化学能化学能 电能电能 小明家的太阳能热水器可以贮水100kg.天气 好时，吸收太阳辐射能可以使水温升的足够高； 阴雨天可用电辅助加热，它的电加热器的额定电 压是220V,额定功率是2000W. ： 太阳能与热学、电学知识的综合 （1）若在阳光的照射下，100kg的水温度从20上升到 50
22、，吸收的太阳的热量是多少？ （2）若在阴雨天使用电加热器在额定电压下将这些水加热， 使之升高相同的温度，需要多长时间？（假设消耗的电能 全部转化为水吸收的内能） （3）实际上用电加热时间需要2h，请你写出产生这种现象 的两点原因。 答案：（1）1.26107 J（2）1.75h（3）电加热过程中，存在热量损失或实际电压 低于额定电压的情况。 设计设计新式太阳能住房新式太阳能住房 收集、参阅相关资料，设计一个新式太阳能住房，从住房 的材料、结构、门窗位置、门窗朝向材料、结构、门窗位置、门窗朝向以及利用平面镜反射光利用平面镜反射光等 方面的知识考虑。 要求画出住房的图样。 自制自制太阳集热器太阳集热器 1、 在一个黑色盘子和白色盘子中分别注入1cm深的冷水，用 温度计测量初温 、将玻璃板（或塑料纸）盖在盘子上， 然后放在阳光下晒一 个小时。 、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？为什么要用黑色的盘子？为什么盘子上面要盖玻璃板？ 请同学们举出生活生产中利 用太阳能的实际例子实际例子： 京郊居民光伏发电项目并入国家电网京郊居民光伏发电项目并入国家电网
