第21課《太陽能熱水器》

21太陽能熱水器教學(xué)目標(biāo)知道太陽的熱傳到地球是通過輻射的方式傳遞的2、能歸納出太陽能熱水器吸熱多少與其顏色、吸熱面積、與陽光之間的夾角有關(guān)。3、能基于所學(xué)知識，制定較完整的探究計劃，初步具備控制變量的意識，并能設(shè)計單一變量的實驗方案。4、了解熱輻射在生活中的應(yīng)用二、教學(xué)重難點重點：通過生活感受和動手實踐，了解熱輻射的傳遞形式和影響條件。難點：探究太陽能熱水器吸熱多少與哪些因素有關(guān)三、教學(xué)準(zhǔn)備PPT課件、大小相同的長方形黑色紙盒2個、白色紙盒1個、帶孔木板1塊、電燈泡、燈座、溫度計2支、三腳架等。四、教學(xué)過程（一）導(dǎo)入隨著社會的發(fā)展，人們生活水平的提高，很多人家都安裝了太陽能熱水器。太陽能熱水器具有節(jié)能、環(huán)保、安全等特點深受人們的喜愛。冬季人們可以利用太陽能熱水器獲得熱水用于洗臉、淘菜等。那么你知道太陽的熱是怎樣從遙遠(yuǎn)的太空傳給太陽能熱水器的嗎？這一節(jié)就讓我們一起探究太陽能熱水器吧課題：21太陽能熱水器探究與發(fā)現(xiàn)活動一認(rèn)識太陽的熱是怎樣傳遞的前面我們已經(jīng)認(rèn)識了熱可以通過傳導(dǎo)和對流的方式傳遞，太陽的熱是通過這兩種方式傳導(dǎo)地球的嗎？如果太陽的熱是通過傳導(dǎo)和對流的方式傳到地球的，那么太陽與地球之間就應(yīng)該有某種物質(zhì)存在，事實是怎樣的?太陽和地球并沒有接觸，不可能是熱傳導(dǎo)。是對流嗎？讓我們通過網(wǎng)絡(luò)，書籍等途徑查閱資料來獲取有關(guān)信息，并將查閱的資料記錄下來。太陽距離地球很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)，約有1.5億千米。而地球周圍的空氣只有2000-3000千米厚，也就是說地球大氣層以外遙遠(yuǎn)的太空是沒有空氣的。既然太空中沒有空氣，肯定也不是熱對流。那么太陽的熱又是怎樣傳遞的呢？其實，太陽可以不靠任何介質(zhì)直接向外發(fā)出熱，這種熱傳遞的方式叫熱輻射。在生活中，篝火、浴霸燈、火爐的熱也是通過熱輻射傳遞的。你是否產(chǎn)生這樣的疑問：篝火、浴霸燈、爐火和我們之間有空氣呀，怎么不是熱對流呢？雖然篝火、浴霸燈、爐火的熱，是通過空氣介質(zhì)的，但空氣傳熱很慢，而我們感受到這些熱傳過來的速度卻很快，說明它們是穿過空氣直接到達(dá)我們身體的。熱輻射是物體因自身的溫度直接向外發(fā)射能量的方式，溫度越高，輻射越強(qiáng)。熱輻射不需要依靠空氣、水等任何物質(zhì)，即使在真空中也能進(jìn)行?；顒佣骄刻柲軣崴魑鼰岫嗌倥c哪些因素有關(guān)我們先了解一下太陽能熱水器的構(gòu)造及工作原理太陽能熱水器由真空集熱管、儲水箱及支架等相關(guān)零配件組成，工作原理：陽光穿過吸熱管的第一層玻璃照到第二層玻璃的黑色吸熱層上，將太陽光能的熱量吸收，由于兩層玻璃之間是真空隔熱的，絕大部分熱量只能傳給玻璃管里面的水，使玻璃管內(nèi)的水加熱。加熱的水變輕沿著玻璃管受熱面往上進(jìn)入保溫儲水桶，桶內(nèi)溫度相對較低的水沿著玻璃管背光面進(jìn)入玻璃管補(bǔ)充，如此不斷循環(huán)，使保溫儲水桶內(nèi)的水不斷加熱，從而達(dá)到熱水的目的。觀察比較太陽能熱水器有什么相同點（出示不同太陽能熱水器圖片）通過觀察比較發(fā)現(xiàn)它們都是黑色的，都是斜著放，都是面積大的一面朝向太陽。思考:這些相同點和它吸熱多少有什么關(guān)系呢?假設(shè):太陽能熱水器吸熱多少可能與顏色、擺放角度、受熱面積有關(guān);黑色的比白色的可能吸熱多，受熱面積大的比受熱面積小的吸熱多，受熱面與光線垂直的比不垂直的吸熱多。下面通過對比實驗證明自己的假設(shè)是否正確對比實驗中，只有一個條件是可變的，其它條件要相同提示：太陽能熱水器吸熱多少與什么有關(guān)的實驗是一個模擬實驗，我們可以用燈泡作為熱源，用紙盒等作為受熱物體:我們猜想到影響太陽能熱水器吸熱多少的因素有顏色、角度、受熱面積，對比實驗的原則是只能改變一個條件，如研究顏色，改變的條件是盒子的顏色，其他條件都要保持相同。實驗材料：大小相同的長方形黑色紙盒2個、白色紙盒1個、帶孔木板1塊、電燈泡、燈座、溫度計2支、三腳架等。實驗（一）分別將黑色和白色的兩個紙盒，放在距燈泡遠(yuǎn)近相同的位置將兩支溫度計分別插入紙盒中，點亮燈泡，觀察記錄溫度計示數(shù)的變化。實驗（二）分別將兩個紙盒的一個正面和另一個側(cè)面對著燈泡放置，并且距燈泡遠(yuǎn)近相同，點亮燈泡，觀察記錄溫度計示數(shù)的變化實驗（三）將其中一個紙盒面向燈泡傾斜45度，并且兩個紙盒的中心距燈泡遠(yuǎn)近相同。點亮燈泡，觀察記錄溫度計示數(shù)的變化學(xué)生進(jìn)行實驗，將觀測到的數(shù)據(jù)記錄在《科學(xué)學(xué)生活動手冊》第29頁中。教師巡視指導(dǎo)。比較每個實驗的兩組實驗數(shù)據(jù)，我們可以得出什么實驗結(jié)論？顏色越深、吸熱面積越大、光線照射角度越接近90°則吸熱越多。根據(jù)實驗結(jié)論推測太陽能熱水器吸熱多少與哪些因素有關(guān)？根據(jù)實驗結(jié)果可以推理得出:黑色的、受熱面積大的、擺放角度始終與太陽光線垂直的太陽能熱水器吸熱最多。應(yīng)用與拓展尋找并記錄生活中哪些地方應(yīng)用了輻射熱生活中用到熱輻射的例子有電烤箱烤食物，火堆旁取暖，太陽照射大地，使大地變暖，炭火烤燒餅、灶臺里燒柴火時，坐在邊上會感覺到灼燒感、電暖氣取暖等。到目前為止，我們學(xué)習(xí)了哪幾種熱傳遞方式？熱傳導(dǎo)（直接接觸）、熱對流（液體、氣體）、熱輻射（穿過空氣）在實際的熱傳遞過程中，這三種方式往往不會獨立存在，而是兩種或三種同時存在。熱水壺通電后加熱，壺里的水形成熱對流，使冷水變熱。然后熱水通過接觸把熱傳遞給水壺壁?！獰釋α?、熱傳導(dǎo)烤箱通電后發(fā)出熱，一部分熱通過空氣產(chǎn)生對流，一部分穿過空氣直接傳遞給食物?！獰釋α?、熱輻射電暖氣通電后發(fā)出熱，一部分熱通過空氣產(chǎn)生對流，一部分穿過空氣直接傳遞出去?！獰釋α?、熱輻射太陽能熱水器接受太陽的熱輻射，使太陽能水管外壁變熱，然后傳遞給管里的冷水，冷水變熱形成對流，這樣熱水器里的水就熱起來了?！獰彷椛洹醾鲗?dǎo)、熱對流火爐燒水，火爐和水壺外壁的傳熱方式是熱傳導(dǎo)，壺中的水的傳熱方式是熱對流，火爐向周圍空氣傳熱的方式是熱輻射。鐵鍋炒菜，鍋的外壁和鏟子的導(dǎo)熱方式是熱傳導(dǎo)，菜湯的導(dǎo)熱方式是熱對流，鍋、菜等向周圍空氣導(dǎo)熱的方式是熱輻射。熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射有什么相同與不同之處？傳熱方式不同之處相同之處熱傳導(dǎo)直接接觸固體傳熱能力最強(qiáng)，液體次之，氣體最弱都是由溫度高的地方向溫度低的地方傳遞熱量熱對流循環(huán)傳遞只在液體和氣體中存在熱輻射從熱源處向四面八方傳遞可以不依靠任何介質(zhì)直接傳遞課堂練習(xí)（1）在夏天的烈日下，很多物體摸上去很燙這是太陽的( )。A.傳導(dǎo) B.對流 C.輻射（2）天天氣冷,坐在取暖器旁邊，臉上立刻感到熱，說明熱主要是以()的方式傳播的。A.熱傳導(dǎo) B.對流 C.輻射（3）火通過哪些方式把熱傳遞給烤火的人?()A.熱傳導(dǎo)B.對流、熱輻射C.熱傳導(dǎo)、對流、熱輻射（4）太陽能熱水器主要是利用熱傳遞的()形式吸收能量的。A.傳導(dǎo)B.對流