太阳能的利用.docx

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太阳能的利用

太阳能的利用

第七章D学习包——太阳能的利用

一、教学任务分析

学习包－《太阳能的利用》是能量守恒定律一章在实际中的一个应用。

太阳能不仅具有巨大的经济、社会效益，还能缓解能源紧缺，美化生活环境，实现社会、经济、资源和环境的协调发展。

因此，在中学物理课程中引入此内容的学习，既富有时代性，又具有非常重要的现实意义。

本节内容重点放在科学探究过程的实践、科学方法的运用和相关知识的灵活应用上，对改变学生学习方式来说具有重要的意义。

学习本节内容所需准备的知识和技能主要有：

（1）能的转化与守恒；

（2）能源的开发与利用；（3）DIS温度传感器的使用。

将“太阳能的利用”内容分成若干个子课题，学生分组，并认领探究的课题。

通过子课题1，简要介绍太阳能的相关知识，引出太阳能资源的含义、优缺点、利用途径；通过子课题2，重点探究太阳能的热利用；通过子课题3，重点探究太阳能发电。

通过实例分析，联系太阳能的来源进行相关的计算、引入“物理模型”、“等效替代”等物理学中常用的思想方法。

本节内容采用学习包的形式编写，目的在于改变传统的教与学的方式，在教师指导下，学生通过自主活动，做到“资料自己找，实验自己做，问题自己答，小结自己写，效果自己评”，在探究活动中体验合作探究的学习过程、认识研究性学习的特点，感悟科学方法的应用和科学态度对探究的成功的重要作用，为今后的持续发展奠定基础。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）知道太阳能资源的含义、优缺点、利用途径、基本技术以及人们利用与开发太阳能的历史和现状。

（2）理解太阳辐射和太阳常数。

（3）学会用DIS温度传感器，探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能。

（4）学会使用一些基本的太阳能系列产品，并在此基础上进行小制作、小改造或小发明。

（5）初步学会完成对各种实验表格的设计与填写，并能完成课题报告的撰写。

2、过程与方法

（1）在研究“太阳能利用”课题的过程中，通过小组成员间分工合作，获取、搜集、处理、表达信息的过程，感受科学探究的一般过程和方法。

（2）通过查阅有关太阳能能源的资料，认识太阳能能源的基本知识以及利用与开发的历史和现状。

（3）通过DIS实验，感受信息技术对探究活动的支撑作用。

（4）通过搜集有关利用太阳能开发的产品及该产品的图片和工作原理，掌握家用太阳能装置和一些基本的太阳能系列产品的使用方法，并运用所学知识进行小制作、小改造和小发明。

（5）通过经历太阳能开发利用的学习与实践过程，认识调查法、实验法，控制变量法，物理模型，等效替代等科学研究方法和物理思想。

3、情感、态度与价值观

（1）根据子课题研究内容，通过小组成员间明确各自担任的角色和任务，在探究的过程，体验具体分工、合作的愉悦和经验，增强责任感，乐于与人合作，并善于与人合作。

（2）在动脑、动手实践中，通过使用、改造或设计太阳能利用的器具，激发利用与开发太阳能的兴趣，提高动手实践与大胆创新的能力。

（3）通过学习与实践过程，体验探究学习的乐趣，懂得合理、科学使用太阳能的方法以及重要意义，增强保护环境、节能的使命感。

（4）通过多角度、多层次、多方式对问题展开思考和剖析，在解决问题的过程中，体验成功的愉悦感和成就感。

三、教学重点和难点

重点：

（1）太阳能利用的相关知识。

（2）探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能。

难点：

（1）运用利用太阳能的有关知识进行小制作、小改造和小发明。

（2）理解太阳辐射和太阳常数。

四、教学资源

1、器材：

（1）研究影响太阳能转化为热能效率因素的实验器材：

小包装纯净水（250ml左右）空瓶四个，30cm×40cm聚乙烯透明塑料袋三个，20cm×20cm黑纸一张，光亮、平整铝箔包装纸若干，高40cm的支架4个，DIS（温度传感器，数据采集器，计算机等）或温度计等。

（2）研究上海地区太阳辐射特点的实验器材：

小包装纯净水（250ml左右）空瓶若干，橡皮塞（钻孔），DIS（温度传感器，数据采集器，计算机等）或温度计，支架等。

（3）研究闷晒式太阳能集热箱效率和性能的实验器材：

聚苯乙烯泡沫塑料，松软物体（棉花，羽绒等）、盖板玻璃等；各种颜色的材料（纸张、布匹等），DIS（温度传感器，数据采集器，计算机等）或温度计等。

（4）研究太阳能发电的实验器材：

太阳能电池板，太阳能小车、太阳能风车等制作材料。

（5）其他所需器材。

2、Internet网络、图书资料等。

3、课件：

自制课件、Flash动画等。

4、录像：

太阳能利用的视频资料。

五、教学设计思路

本设计的内容主要包括四个方面：

一是太阳能利用的相关知识简介；二是太阳能的热利用；三是太阳能发电；四是建立“太阳辐射物理模型”及对“太阳常量”的理解。

本设计的基本思路是：

学生组成小组，在教师的指导下根据总课题“太阳能的利用”提出系列性问题或子课题，然后通过学生自主学习、查找资料、交流讨论、探究实验解决问题，最后进行小结、交流和评价。

本设计要突出的重点是：

太阳能利用的相关知识以及探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能。

方法是：

通过子课题1的研究，搜集有关太阳能的含义，太阳辐射与太阳常数，太阳能的优缺点，太阳能的利用途径，太阳能利用基本技术及发展史等资料，了解太阳能利用的相关知识；通过子课题2和子课题3的研究，运用DIS温度传感器探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试自制闷晒式太阳能集热箱效率和性能。

本设计要突破的难点是：

运用太阳能利用的有关知识进行小制作、小改造和小发明。

方法是：

通过搜集有关利用太阳能开发的产品及该产品的图片和工作原理，掌握家用太阳能装置和一些基本的太阳能系列产品的使用方法，并运用所学知识进行小制作、小改造和小发明。

理解太阳辐射和太阳常数。

方法是通过实例分析，引入物理模型、等效替代等物理思想，理解太阳辐射和“太阳常量”的概念。

本设计重视培养学生获取、搜集、处理、表达信息的能力以及实验探究，创造发明的能力。

完成本设计的教学任务需2～3课时。

六、教学流程

1、教学流程图

2、流程图说明

问题探讨提出研究内容

课内通过录像、课件、演示实验创设情景，指出太阳能不仅具有巨大的经济、社会效益，还能缓解能源紧缺，美化生活环境，实现社会、经济、资源和环境的协调发展有重要的现实意义，激发学生的兴趣和探究欲望。

课外通过对学生进行分组、确定子课题及研究内容、明确角色和任务分工。

利用网络资源和书籍资料，设计实验方案，制定课题计划书和进度表。

探索研究进行实验探究

课内通过小组内部交流设计方案，实验探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能。

课外继续实验探究并完成实验报告，并将搜集到的资料汇总、分析、整合，初步做成ppt、网页、作品等形式，并回答相关问题。

交流小结成果汇报交流

课内通过学生分组展示和交流研究成果，由教师和学生组成的课题评审团可以用投票的方式对各组成果进行评议，根据成果交流情况评出各奖项，进行表彰和鼓励，点评并提出改进意见。

然后，教师通过实例的分析，进一步理解太阳辐射和太阳常数的概念。

最后教师总结课题研究的方法例如实验法，调查法，以及物理思想和科学方法例如等效替代，控制变量法和物理模型等。

课外，让学生反思学习学习包的过程，做好小结，完成思考与练习。

拓展延伸关注科技发展

介绍几个主要的国内外太阳能网站的地址，激发学生利用与开发太阳能的兴趣，增强保护环境、节能的使命感。

3、教学主要环节本设计可以分为三个主要教学环节：

第一环节，通过太阳能利用的问题探讨，了解太阳能资源的相关知识，包括太阳能的含义，太阳辐射和太阳常数，太阳能的优缺点、利用途径以及太阳能利用的基本技术，人们利用与开发太阳能的历史和现状。

第二环节，通过DIS实验，探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能，完成相关实验报告。

第三环节，学生对制作的作品与研究的成果进行展示、汇报和交流，教师总结评价，实例分析，并作适当的拓展延伸。

学生课后完成课题研究结题报告，小结学习包的学习情况。

七、教学案例

（一）问题探讨

1、学生方面所做的准备

学生分组：

以自愿结合为原则，每4～6人分为一组。

角色和任务分工：

根据自身的特点，学生自主选择和承担对应子课题的各项任务。

每组可设资料搜集员，整理员、展示员，实验员、制作发明员、组长（兼）等。

课题选题：

包括教师指定选题和学生自主选题。

教师可根据学生的知识水平和研究能力，可以提供一系列可操作的课题供学生选择，也可以由学生自主选择有兴趣、能操作的课题，然后填写选题意向表。

其他课题：

需由指导老师主持开题评审会对学生课题研究方案进行评审。

2、教师方面所做的准备

创设学习的情境：

从本节课的生活背景出发，激发学生学习“太阳能利用”的兴趣。

编写课前导学：

学生自主学习应考虑时间的合理性，高中生课后作业较多，为了让学生有宽裕的课前自主时间，开展研究性学习。

教师应根据具体要求，编写了“课前导学”，在“课前导学”中为学生提供了学法指导，针对所学内容，提供一些相关的学习方法让学生参考，重在引导学生围绕重点、难点展开思考，发现疑点，提高学习效率。

教师搜集选题意向表：

按照学生的意向分组，最后宣布分组名单。

评价方式：

成立课题评审团。

由每个课题组的一名代表和指导老师组成评审团，一方面对学生开题报告进行评审，另一方面以投票方式对各组交流展示的成果进行评议。

根据成果交流情况评出各奖项，进行表彰和鼓励，点评并提出改进意见。

（二）实践探究

各课题组制定研究方案，自主开展研究活动。

学生可以到阅览室、图书馆或通过上网查阅太阳能能源的相关资料，了解太阳能这一新型能源的开发和利用情况。

也可以实验探究影响太阳能转化为热能效率的因素、上海地区太阳辐射的特点以及测试闷晒式太阳能集热箱效率和性能。

还可以利用太阳能的相关知识，进行小制作，小改造和小发明。

作品可以是制作模型，也可以绘制设计图，讲解设计思路和科学原理等。

以课题组为单位，归纳整理收集到的信息资料，将研究结果以word，Powerpoint、flash、网页、作品等形式加以总结，便于小结交流。

（三）交流小结

1、学生分组交流各自课题的研究结果（以下课题供参考，详见附录）

子课题1：

太阳能利用的相关知识

包括：

1）太阳能的含义

2）太阳辐射与太阳常数

3）太阳能的优缺点

4）太阳能的利用途径

5）太阳能利用所涉及的技术问题

6）太阳能利用的发展史等。

子课题2：

太阳能的热利用

1）太阳能热利用在生活中的应用

搜集并展示有关太阳能热利用的产品或图片，让学生充分认识到太阳能热利用就在生活中。

例如：

太阳灶，太阳能干燥器，太阳能温室，太阳房等。

2）实验探究

研究影响太阳能转化为热能的效率因素（见课本P112页），填写《探究太阳能利用效率活动任务单》，完成探究任务。

研究上海地区太阳辐射的特点（见课本P114），设计并填写《研究上海地区太阳辐射特性活