电能的输送教学设计 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
《电能的输送》探究性教学设计
重庆市实验中学物理组白荣华
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。
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：播放三峡水电站的新闻。同学们想去探索三峡电站发出的清洁能源是怎样点亮半个中国的吗？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。
（1）实验探究输电损耗
实验器材（如图）：学生电源、电阻定律演示仪（使用其中的镍铬丝）、小灯座（带灯泡）
师：（实验指导）用学生电源输出4V至6V的交流电表示电站，用电阻定律演示仪中的两根镍铬丝做输电线，通过导线将小灯泡接入电路。一名同学拿稳小灯泡，另一名同学从电流输入端沿导线选择不同的几个位置，直至导线另一端，代替距离电站远近不同的用户。请大家观察灯泡亮度的变化。
师：你们观察到什么现象呢？
生：随着输电线长度的增长，用户家的小灯泡逐渐变暗。
师：为什么距离电站远近不同的用户待遇不一样呢？如果你是工程师，通过刚才的模拟实验，你认为为什么会出现这种现象呢？远距离大功率输电面临的问题是什么呢
生：输电线上有电阻，在输电线上有功率损失和电压损失。当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失和电压损失的主要原因。线路越长，电能损失越大，小灯泡获得的电能也就越少。
师：回答得非常好。我们将电站输出来的电压、功率用U输、P输表示，输电线电流为I，输电线总电阻为R线，用户得到的电压、功率用U用、P用来表示，输电线损失的电
压、功率用U损、P损来表示，那输电线上损失的电压、电功率如何计算呢？
生：、
师：同学们归纳得非常好，如果某天晚自习时突然停电，学校立即发电，你将怎样计算学校发电机房到教室的输电线的功率损失呢？请看题：
例1. 在某天晚自习时，突然停电。我校发电机的输出电压为U输,发电机至教室的输电线电阻为R线,通过导线的电流为I,教室的输入电压为U用,下列4个计算输电线功率损耗的式子中，正确的有哪些( )
A、 B、 C、 D、
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
l
S
，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）。
师：（设疑激趣）让学生搭建电路，用自制的高压输电演示器（电路如图）模拟高压输电过程，给小灯泡供电。并与之前的演示实验进行对比小灯泡的亮度。可以明显地并观察到实验现象──经高压输电的灯泡比常压输电时亮的多。从而得出结论：高压输电降低了输电损耗。
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。om=my
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。
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！
7．例题分析
例2. 输送4400kW 的电功率 , 采用110 kV 高压输电,输电导线中的电流是多少如果用110V 电压,输电导线中的电流是多少
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＝I 2
R ＝U 2损
R ，其中I ＝P 总U 输
。
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P 50“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。