2020-2021学年高中物理-第五章-交变电流-5-电能的输送(1)教案-新人教版选修3-2.doc

2020-2021学年高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送（1）教案 新人教版选修3-2

2020-2021学年高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送（1）教案 新人教版选修3-2

年级：
姓名：

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电能的输送
教材分析　　　　　
本节内容是人教版普通高中课程标准实验教科书《物理 选修3-2》第五章《交变电流》的第5节，是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典型例子。课程设计力求将理论分析与实验验证相结合，使学生理解高压输电原理，培养和提高学生运用物理知识综合分析、解决实际问题的能力，动手能力和合作探究的能力。教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。在内容的处理上，应注意以下几个方面：
1．对于电路上的功率损失，可引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论。
2．学生常常容易将导线上的电压损失U损＝U输－U用与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论。要通过具体的例子，可引导学生进行讨论，澄清认识。这样可达到事半功倍的效果。要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考。
3．讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。
4．课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好。希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法。节后设的阅读材料《直流输电》既可以开阔学生眼界，也可以增加知识。
教学目标
1、知识与技能
（1）知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程，了解远距离输电的原理。
（2）知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。
（3）理解远距离输电要用高压。理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系，能够正确分析相关问题及电网输电过程。
2、过程与方法
（1）让学生体验理论分析与实验探究远距离高压输电的过程与方法。
（2）培养学生阅读、分析、综合和应用能力。
（3）通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验。
3、情感、态度与价值观
（1）通过分析降低输电损耗的途径，引导学生全面地、辩证地看问题；培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
（2）通过分析讨论及模拟实验激发学生求知欲望，提高学生学习物理的兴趣。
（3）介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
（4）教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯。
（5）通过对未来输电技术的展望，激发学生对科学技术的探究热情。
教学重点：找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少P与U损失。
教学难点：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U输和损失电压U损。
教学方法：合作交流法。
教学用具：多媒体课件、视频材料、学生电源、电阻定律演示仪、小灯座（带小灯泡）、导线、可拆变压器(2台)、、投影仪。
课时安排：1课时
教学过程：
一、情景引入
师：播放美丽的城市夜景。引导学生思考，现代的城市越来越离不开电能，而电能哪里来呢？展现不同类型的发电厂图片，说明为了合理的利用资源，发电厂要建在靠近能源的地方，电厂到用户，这就要输电。在实际工程中，电能的输送又有哪些优点和基本要求呢？请阅读教材45页1—3自然段，勾画出对输电要求的关键词。
生：阅读并展开激烈的讨论。
二、新课教学
1．电能输送的优点的基本要求
师：电能输送的优点是什么？
生：电能通过输电线就可以输送到远方．相对于煤炭、石油等能源的输送需要大量的交通运载工具来说，“方便和节约”是它突出的优点。
师：远距离输送电能的基本要求是什么？
生：输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济。可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。经济是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小，电价低。
2．远距离输电面临的问题
师：要想探索电能的输送，我们就从电路图的设计开始，请你要所发的练习单上设计电站把电能直接输送给用户的电路图。（提示：用电站代替电源，用户代替用电器）
生：设计电路图，可相互讨论后再设计。

师：这位同学请按照你的设计上去安装输电电路，其它同学交流彼此的设计。老师再用展示平台展示其它同学的设计图。
3、降低输电损耗的途径
师：既然同学们发现远距离输电面临电能损失问题，我们可以采取什么途径降低输电损耗呢？
生：减小I，减小R线。
师：这正是减小输电损耗的两个途径。那么，如何减小输电线的电阻呢？
师：首先，我们来分析减小输电线电阻。根据电阻定律，我们可以从几方面考虑呢？这些方面是否都可行呢？
生：根据电阻定律可知R线＝ρ，要减小输电线的电阻R线，可采用下述方法：
①减小材料的电阻率ρ。银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。
②减小输电线的长度L不可行，因为要保证输电距离。
③增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济架设又困难。
师：下面我们分析如何减小输电电流。
思考与讨论：设输电电压为U，输电电流为I，线路总电阻为R线。
（1）怎样计算输电线路损失的功率？
（2）在输电电流一定的情况下，如何线路的电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？在线路电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？
（3）通过第2步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？
（4）怎样计算用户消耗的功率？
（5）在保证用户电功率的前提下，怎样才能减小输电电流？ 　　
生：通过分析以上问题得出，为了减少功率损失和电压损失，在保证一定输送功率的前提下，可以通过提高输电电压来减小输电电流。但并不是电压越高越好。因为电压越高，对输电线绝缘的要求就越高，费用也越高。实际输电时，要综合考虑各种因素。
4、设计高压输电的原理图
师：大家分析得很好！找到了生活中为什么用高压输电的原因。我们用什么可获得高压呢？这些途径可行吗？请你在上面的电路图的基础上设计高压输电的原理图，并用模拟电路来验证。
生：先升压，经输电线后再降压
师：用到什么设备呢？
生：升压变压器和降压变压器
师：请大家画出高压输电的原理图。（引导学生交流讨论，一起画出高压输电的原理简图）。

5．真实的远距离高压输电
师：常用的输电模式有几种？各是什么？
生：低压输电：输电功率为100 kW以下，距离为几百米以内，一般采用220 V的电压输电。
高压输电：输电功率为几千千瓦到几万千瓦，距离为几十千米到几百千米，一般采用35 kV或110 kV的电压输电。
超高压输电：输电功率为10万千瓦以上，距离为几百千米，必须采用220 kV或更高的电压输电。
师：我国远距离输电采用的电压有哪几种？
生：有110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。
师：实际的远距离输电线路复杂多了，我们可以通过网络视频 了解真实版的远距离输电过程。
6．了解电网供电及其优点
师：电能的输送是一个系统工程，为保证电能输送的可靠、保质、经济，人们设计建造了电网，采用电网供电。课后请同学们去认识一下电网输电的过程，了解电网供电的优点。
7．了解未来的输电技术
通过视频播放超导输电和微波输电技术
结束语：通过我们今天的努力，我们发现了电能输送过程中的问题，找到了解决问题的途径——使用高压交流输电模式。在实际生活中，我们只有这种模式吗？存在直流输电模式吧？在交流输电过程中，除了电能损失之外，还面临哪些问题？城市的运转需要强大的电力，一旦出现固障该怎么办？这些都是值得我们继续攀登的问题。利用你们的智慧，利用你们所学的知识去为人类点亮更多的光明之路吧！
例题分析
2014年2月初低温雨雪冰冻造成我国东部部分地区停电，为消除高压输电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰．若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时(认为输电功率和输电线电阻不变)(　　)
A．输电电流为3I　　　　 B．输电电流为9I
C．输电电压为3U D．输电电压为U/3
三、课堂小结　　　　　
通过本节学习，主要学习以下问题：
1．理解在输电功率一定的情况下，提高输电电压，可以减少输电线上的功率损失和电压损失。
2．远距离输电线路上，P损＝I2R＝，其中I＝。
3．远距离输电中，采用高压输电P损和U损都能减少。
4．电站输出功率由用户消耗功率决定。
5．学习建构物理模型，节约用电，养成勤俭节约的好习惯。
四、布置作业　　　　　
1．阅读教材“科学漫步”和“STS”栏目中的文章。
2．书面完成P50“问题与练习”第3、4、5题；思考并回答第1、2题。
五、板书设计
电能的输送
1．电能的输送的基本要求
可靠、保质、经济
2．降低输电损耗的两个途径
（1）减小输电线的电阻R线
（2）减小输电线的电流I
3．电网供电
（1）什么是电网
（2）电网供电的优点
4、高压输电模型
六、课后延伸
通过本节学习，利用今天所学知识去探索以下问题：
1．存在直流输电吗？
2．交流输电还面临哪些问题？
3．大面积停电引发的思考？
七、教学反思
1. 在本节课的教学设计上能体现出课改精神，重在过程，重在发现，而不是象以前只重结论。
2. 采用探究式教学法。体现了学生的主体地位。让学生主动参与其中而不是被动接受教师的结论。
3. 最后的实验设计能令学生深刻意识到高压输电的效果。
4. 老师教态自然，语音、语速等有待加强练习。
5. 时间控制上有待改进，有点前松后紧。