太阳能的利用状况探究
王怀福
四川省眉山第一中学校 四川眉山 620010
摘要 传统的灌输式教学，阻碍了我国基础教育的发展。随着高中新课程改革的进一步推进，积极开展探究性学习非常必要和迫切。“太阳能的利用状况探究”这一活动的开展，让学生进一步了解太阳能的空间分布特点，了解太阳能的利用方式、太阳能的利用现状、利用太阳能的好处和限制性因素、展望太阳能的利用前景。在活动中培养了学生获取信息的能力、分析判断能力、描述阐释能力和团队合作精神。激发学生热爱科学的热情和努力学习的动力。
关键词 太阳能；能源利用；探究学习
一、探究目的：
能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，在国民经济中具有特别重要的战略地位。当今世界对能源的需求量快速增加，随着工农业的发展和人民生活水平的提高，能源的消耗不断增加。据估计，煤炭、石油、天然气等传统能源将在数十至数百年内被人类使用殆尽。矿物能源的使用产生了大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物（NOX）等温室气体和废气废物，造成地球温度上升和严重的环境污染。积极开发清洁、可再生的新能源显得非常必要和迫切。随着科学技术的发展，太阳能以其能量巨大、分布广泛、清洁和可再生等优点，其开发利用有了长足的发展。通过“太阳能的利用状况探究”一活动的开展，可让学生进一步了解太阳能的空间分布特点、了解太阳能的利用方式、太阳能的利用现状、利用太阳能的好处和限制性因素、展望太阳能的利用前景。并在活动中培养学生获取信息的能力、分析判断能力、描述阐释能力和团队合作精神。激发学生热爱科学的热情和努力学习的动力。
二、探究问题：
1．太阳辐射能的能量来源。
2．太阳辐射空间分布的影响因素。
3．太阳能利用方式。
4．太阳能发电的优点及目前大面积推广的主要制约因素。
5．太阳能热水器的主要品牌。
6．我国拟大力发展太阳能光伏电站的省区及其有利条件。
7．所在城市或乡村太阳能装置利用情况。
三、探究途径
1．网上查阅
2．社会调查
四、探究活动
以学习小组为单位，组长牵头，利用信息技术课上网搜索探究问题，利用节假日走街道、进社区、到乡村开展社会实践调查活动，收集相关材料，撰写调查报告，并在组内交流，形成小组探究报告。
五、成果展示
各学习小组将探究报告张贴在墙壁上或做成幻灯片在课堂上进行进行展示。下面为我校2015届学生开展这一探究活动成果展示摘要：
1．太阳辐射能的能量来源：
太阳辐射的能量来是由于在太阳中心进行着将氢聚变为氦的热核反应。因为氢原子量为1.00812, 氦原子量为4.00388, 氢原子量的4倍是4.03248，比氦原子量多0.0286, 所以每四个氢原子聚变为一个氦原子时将亏损质量0.0286原子量。 根据爱因斯坦的质能关系（E= m c2 ），0.0286原子量的质量亏损相当于释放出4.279×10-5 尔格的能量。1克氢聚变为氦时其质量亏损为0.0072克, 所释放的能量为6.5×１０18 尔格。太阳每秒钟要辐射出3.86×１０33 尔格的能量。
2．太阳辐射空间分布的影响因素
太阳高度——最主要因素，直射时太阳辐射最强，大气对太阳辐射削弱作用最弱。正午太阳高度由太阳直射点位置纬度位置决定。
地形——海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射削弱作用弱，到地面太阳辐射强。
天气——阴天云层对太阳削弱作用强，到达地面太阳辐射弱。
3．太阳能利用方式
太阳能利用包括太阳能光伏发电、太阳能热发电，以及太阳能热水器和太阳房、太阳能空调等利用方式。我国比较成熟的太阳能产品有两项：太阳能光伏发电系统和太阳热水系统。
4．太阳能发电的优点及目前大面积推广的主要制约因素：
优点：能量巨大、分布广泛、清洁和可再生等。
制约因素：能量分散、能量不稳定、投资大、占地广、储能难、成本高。
5．太阳能热水器的主要品牌
①桑乐太阳能 (全国销量第一)； ②皇明太阳能(品牌炒作最成功)； ③太阳雨太阳能(出口量第一)； ④清华阳光太阳能（真空管的鼻祖）；⑤四季沐歌太阳能(最具品牌潜力)； ⑥力诺瑞特太阳能(真空管销量第一) ；⑦ 华扬太阳能 ；⑧天普太阳能； ⑨辉煌太阳能；⑩同济阳光太阳能
6．我国拟大力发展太阳能光伏电站的省区及其有利条件
青海、西藏、甘肃、新疆等。太阳辐射强，地广人稀少。
7．所在城市或乡村太阳能装置利用情况
我校所在地许多住户用上了太阳能热水器，我市水库水文监测电源大多采用了太阳能发电，中国泡菜城蔬菜基地诱杀害虫的电源利用了太阳能，一些过着游牧生活的蜂农用太阳能发电作为生活电源。
六、学以致用
例1：读右图，回答下列问题。
(1)台湾太阳总辐射量分布南多北少的原因是什么？
(2)在相同纬度太阳总辐射量分布特点是_______，其形成的主要原因是什么？
【解析】本题主要考查阅读等值线图的能力和太阳辐射地区差异影响因素的分析能力。
【答案】（1）南方纬度较低，太阳高度角较大，太阳辐射较强。（2）西多东少 西部处于山脉背风坡，晴天多，云量少，大气对太阳辐射的削弱作用较弱，到达地面的太阳辐射较强；东部处于山脉迎风坡，阴天多，大气对太阳辐射的削弱作用较强，到达地面的太阳辐射较弱。
例2．读世界某地年太阳辐射量(千焦/平方厘米•年)分布图,回答下列问题。
（1）描述图示地区年太阳辐射分布规律，并分析形成原因。
（2）近日德国多家媒体披露了一项规模巨大的能源项目——在图示地区建设人类历史上迄今为止规模最大的太阳能发电站，以向欧洲提供电能。试分析在图示地区建太阳能发电站的优势条件。
（3）太阳能改变生活。太阳能在生活中的应用，除了太阳能热水器之外，还有哪些？
【解析】本题主要考查阅读太阳辐射等值线图，描述太阳辐射地区分布特点，阐释形成原因的能力，以及太阳能电站的区位分析能力，并引导同学关注太阳能在生活中应用情况。
【答案】（1）分布规律：由南向北递增。形成原因：南部地区受赤道低压控制，多阴雨天气，对太阳辐射削弱作用强，到达地面太阳辐射较少。北部为热带草原气候，晴天多，到地面太阳辐射强。
（2）纬度低，太阳高度大，单位面积获得太阳辐射多。靠近欧洲，接近消费市场。
（3）太阳能显示屏、太阳灶、太阳能电池等。
例3．日照时数是指每天从日出到日落之间太阳直接照射地面的实际时间，以小时为单位。
读我国部分地区年日照时数等值线图（单位：小时），回答下列问题。
（1）成都和昆明日照时数分别是约为多少？（4分）
（2）图中A地日照时数约为 （取值范围），此地为什么日照时数较低？
（3）我国西北地区日照时数比东南部，西北地区应如何充分利用日照资源特色发展特色农业？
【解析】本题以我国西南地区年日照等时数线为情景，考查等值线图的判读，影响日照时数的因素及日照时数对农业生产的影响。
【答案】（1）1200小时；2400小时。
（2）大于1000小于1200 盆地地形、水汽不易散发；阴天雾天较多，日照强度弱，日照时间短，太阳能贫乏。
（3）长 西北地区日照时间长，植物光合作用强，且昼夜温差大，有利于植物养分的积累。所以西北地区可以充分利用其优势发展瓜果等特色农业。
参考文献：
[1]曲一线.3年高考2年模拟•高考地理[M]. 北京：首都师范大学出版社，2012：7.
[2]范永杰.中学地理重点学习地图[M].北京：中国地图出版社，2012：15.
个人简介：
眉山市教科所地理兼职教研员，眉山市高中地理学科带头人，四川省新课程专家组成员，四川省新课程培训优秀辅导教师，四川省特级教师，四川省中小学教育专家培养对象。

（注：本文获2015年年会中学地理教师优秀教研论文二等奖。）