师：大家好，欢迎和我一起学习初中物理人教版九年级全一册第22章第三节《太阳能》和第四节《能源可持续发展》的内容。现在，我们开启学习之旅。大家有没有想过，如果太阳消失了，地球将会怎样呢？我们先通过一个视频来遐想一下。
（播放视频后）如果太阳突然消失，地球会发生怎样的改变？在那一刻，地球和往常并没有区别。8分20秒后，最后一束光抵达地球，天空突然变暗，永恒的黑暗瞬间笼罩整个地球。太阳消失10分钟，月球也将永远消失在我们的视线中。太阳消失半小时，地球磁场发生明显变化，如果足够幸运，能在夜空中看到明亮的极光。太阳消失一小时，地表温度迅速下降，但地球内核仍散发强大热量，网络通信开始逐渐中断。太阳消失一天，人类期盼的黎明不会到来，也永远不会到来。全球开始召开紧急会议，共同商讨对策。顶尖专家展开科学研究，试图搞清太阳消失的真相。太阳消失一周，植物光合作用完全停止，不再制造氧气。地球上90%的植物因寒冷和光照不足将陆续消失，发电厂用完最后的燃料，大量电力和供暖设施中断，地球表面温度逐渐下降至零下10摄氏度。人类终于意识到事情的严重性，开始身着抗寒护服寻找新家园。一部分人乘坐潜艇潜入深海，一部分人在火山附近的温泉取暖。
太阳消失一个月，奇迹没有出现，此时地球表面温度已降至零下20摄氏度。由于植物陆续消失，食草性动物开始逐渐灭绝，但食肉动物还能坚持一段时间。海洋表面被冰层覆盖，部分海洋生物也开始灭绝。太阳消失半年后，因长期缺少阳光照射，地球表面温度降至零下50摄氏度，整个星球几乎完全被冰层覆盖。一些抗寒植物仍顽强存活，但99%的动植物已经灭绝。
太阳消失一年后，地球表面温度降至零下100摄氏度，但受海底火山喷发影响，除海洋表面全部结冰外，海底仍处于温暖状态，地球上所有幸存的生命此时都在漆黑的海底深处，其中包括细菌和一些不知名的生物。太阳消失10年，地球表面温度降至零下200摄氏度。此时除了能抵御极低温度的细菌外，地球上所有生命可能已不复存在。太阳消失100年，地球表面温度稳定维持在零下200摄氏度，大气层急剧收缩，臭氧层消失，宇宙中的高危辐射直达地球表面，人类文明的所有痕迹也全部淹没在一望无际的冰原之下。
由此可见，动植物的生长和人类的生产生活都离不开太阳这个发光发热的大星球，它已经持续为地球提供能量50亿年之久。大家了解太阳吗？人类又是怎样从距离地球1.5亿千米的太阳上获取能量的呢？这些内容我们可以从本次课堂的第一部分“太阳能”中了解。太阳能的学习目标有：知道太阳能的由来及其特点；了解利用太阳能的方式及其新进展。首先，太阳距离地球1.5亿千米，直径是地球的110倍，体积是地球的130万倍，质量是地球的33万倍，可见太阳是一个非常庞大的星体。右图展示的是太阳内部结构，可以看出太阳由中间的核心、辐射层、黑子群、光球层、对流层、色球层以及日珥七部分组成。那么，为什么说太阳是巨大的核能火炉呢？我们再来看一个视频。
（播放视频后）太阳是一颗恒星，其内部一直在不断地进行核聚变，并散发着巨大热量。太阳的寿命可达100亿年，如今已到50亿岁，所以它还能进行50亿年的核聚变。为什么太阳能够控制如此庞大的核聚变能量呢？人类目前正在努力实现可控核聚变，但困难重重，只能利用磁约束实现很短时间的可控核聚变。而太阳之所以能做到，归根结底是因为大气压。太阳拥有3000亿个大气压，这是由太阳本身的质量造成的。巨大的大气压和引力像绳索一样束缚着巨大的核聚变，所以太阳可以持续100亿年不断地进行核聚变。人类想要实现可控核聚变实在太难，因为地球上的大气压低，无法用这种方式实现。
由此可见，太阳能是太阳内部氢核在超高温下发生聚变产生的能量，所以说太阳是一个巨大的核能火炉，也可以说太阳能在本质上就是核能。太阳内部每时每刻都在进行核爆炸，释放的能量向太阳表面传送，太阳表面温度约为6000摄氏度，就像一个由高温气体组成的海洋。
太阳至今已稳定燃烧近50亿年，而且还能继续燃烧50亿年。大部分太阳能以光和热的形式向四周散发出去，而太阳向外辐射的能量中，只有约20亿分之一传到地球。太阳光已照耀地球近50亿年，地球在这50亿年积累的太阳能是我们今天所用大部分能量的源泉，人类的生活离不开太阳光。
太阳光到达地球后，主要有四种途径被吸收和利用。第一种途径是植物和微生物的光合作用吸收。光合作用是自然界进行能量转换的重要途径。植物吸收太阳能量，将其转化成化学能，然后转化为生物质能和化石能源。化石能源是如何形成的呢？以海洋中的石油为例，海洋生物的遗体沉淀于海底并被淤泥覆盖。随着时间推移，淤泥形成新的岩层，将海洋生物埋在其中，形成石油源岩。受地热以及板块漂移的巨大压力作用，形成石油，在形成过程中会释放出天然气。
煤炭的形成过程是，古代生物遗体不断堆积形成堆积层，经过微生物作用，不断被分解化合，逐渐形成泥炭层。因地壳运动，泥炭层下沉，被土壤、泥沙、岩石等沉积物覆盖。泥炭层在上面的压力和地热作用下脱水压密，形成褐煤，褐煤如果继续受到增高的温度和压力作用，会引起内部分子变化，逐渐形成烟煤和无烟煤。我们今天开采的化石能源，实际上都是在开采上亿年前地球所接收的太阳能。
第二个途径是大气和水分的蒸腾循环。先看风的形成，白天太阳光穿过厚厚的大气层照射在地球表面，带来丰富光热资源。同一地区不同性质的地表，吸收太阳光热的速度不同。陆地吸收太阳光热速度快，近地面的大气温度迅速升高，空气受热膨胀上升，在近地面附近形成低压区；而海洋吸热慢，近大洋面的空气温度明显比近陆地面的大气温度低，空气下沉形成高压区。近地面的空气水平地沿着一定方向由高压区的海洋流向低压区的陆地，这就是自然界中的风。这就是风的形成，也就是大气的循环。接下来是水的循环，之前课堂已有介绍，这里就不详细说明了。大气和水分的蒸腾循环提供了风能、水能等能源，为风能和水能的利用提供了可能。
第三种途径是海洋的吸收，海洋吸收太阳能转化为海洋的内能，提供了海浪、海流和温差。无论是生物质能、风能还是水能，归根结底都是太阳能的转化形式。矿物燃料蕴藏的能量也都来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能。我们把以上三种途径总结一下，看这个图，图中展示了地球上能量的转化和守恒，共有4种主要转化途径。小男孩冲浪需要风，体现风的形成；太阳下有乌云下雨，说明雨的形成，即水的循环；农民耕作农作物，植物通过光合作用将太阳能转化成化学能；奶牛和人通过利用植物或其他动物的生物质能，维持生命。
我们可以发现，如果直接利用化学能、空气动能、水流能、波浪能，就相当于在间接利用太阳能。人类现在还致力于研究直接利用太阳能的方式，主要有两种。第一种是光热转化，用集热器收集太阳光中的能量来加热水等物质，实现把太阳能转化为内能。光热转化的应用实例很多，比如反射式太阳灶，正常使用时，其加热速度与煤气加热速度一致。另外还有太阳能热水器，它主要由水箱和集热器组成，集热器内部涂有吸热材料，吸收太阳光加热流进的水流，使水箱中的水升温。还有太阳能热发电站，主要结构是定日镜和集热塔，定日镜追着太阳转动，反射太阳光到集热塔上，使集热塔里面的水汽化，形成水蒸气，水蒸气推动汽轮机发电，实现了将光能转化成内能，再转化成电能。
第二种方式是光电转化，太阳能电池是通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置。太阳能不仅用于生活，在航空航天、交通通信等领域也有广泛应用。常见的太阳能路灯、太阳能汽车就是应用实例。太阳能汽车的发展也有一定进步，从事薄膜光伏研发的汉能发布了四款不同定位的solar系列全太阳能动力汽车，它们直接利用太阳能发电，将太阳能直接转化为汽车驱动力。采用的薄膜发电技术，在充足光照5 - 6小时后可以发电8 - 10度。据称，汉能太阳能汽车的日均行驶里程是80 - 100公里，加上储能电池，最大续航里程可达350公里，年均行驶2万多公里。它摆脱了电动汽车对充电桩的依赖，让汽车在中短途中不插电、无线行驶。
2010年上海世博会的中国馆采用了大量太阳能科技，整座世博馆的太阳能发电装置每年预计节约420万千瓦时，减排二氧化碳约4100吨。太阳能电池板的应用使飞船在太空中长期遨游成为可能，这是神舟十二号上太阳能电池板的场景。我国正在研究的碲化镉玻璃目前处于研发阶段，但蚌埠市的一家职业技术院校已把它作为未来生活的新模式纳入教学实践。