高中物理-高压输电教案
教学目标：
知识与技能
1、了解为什么用高压输电。
2、知道减少远距输送电能损失的主要途径。
3、了解电网在能源利用上的作用，认识科学技术对人类生活的深远影响。过程与方法
通过学习，培养学生阅读、分析、综合和运用能力。
情感态度与价值观
1、培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度。
2、介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情。
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以减少P 与U的损失。
教学难点：理解高压输电的原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。教具：多媒体
教学过程：
上一节提到远距离输电，需要高压，为什么呢？
一、阅读课本74-78页了解本节内容，并回答下列问题：
1、远距离输电的电能损失在哪些地方？
2、如何减小输带电损失，可以通过那些途径？
3、具体减小输电损失是怎样做的？
4、为什么一定要用高压输电？
5、为什么用电网输电，而不是逐户送电？
6、输电技术的发展过程。
二、如果需要用实验说明问题时，可以选择下列仪器：
远距离输电模型
三、解决问题
1、电线电阻；
2、根据2
Q I Rt
可以知道，通过减小电阻和电流可以实现；
3、降低导线电阻：粗一些，但不能太粗，中心是钢芯，四周为铝层；
降低输电电流：使用高压输电；
4、根据发电机输出功率一定，输电线电阻一定情况下，计算不同输电
电压的导线损失；
5、电网输电可以合理调度电力，保证可靠供应；
6、参考课本。
四、练习
课后“问题与练习”
作业：问题与练习1、2
教学效果分析：
【高二物理高压输电知识点】高二物理知识点总结 高二物理上册第三章知识点：高压输电 (1)高压直流输电的概念和分类 概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路 以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。 高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。 常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。 vsc高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。 分类：长距离直流输电(两端直流输电)，背靠背(btb)直流输电方式，交、 直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。 (2)直流系统的构成 1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。 2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。 3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。 4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。 (3)高压直流输电的特点 优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。控制性：具有潮流快速可控的特点 缺点： ①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。 ②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。 ③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50%~60%，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。 (4)目前已投运20个直流输电工程(详见p14) 20xx年，我国已建成世界上第一条±800kv的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。 五直：天-广工程(±500，2000年)，三-广工程(2004年)，贵-广i回工程(2004年)，贵-广ii回工程(2008年)，云广特高压工程(±800kv) (5)轻型直流输电 特点： 1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。 2.电压源换流器产生的谐波大为削弱，对无功功率的需要也大大减少，同时只需要在交流母线上安装一组高通滤波器即可满足谐波标准要求;无须安装直流 滤波器和平波电抗器。 3.不用出现换相失败故障(低电压大电流)。 4.模块化设计使vsc直流输电工程缩短工期。 5.可实现无人值班或少人值守运行。
2019-2020学年高中物理第二章交变电流第7节远距离输电教案粤教 版选修3 本节教材分析 三维目标 一、知识目标 1、知道“便于远距离输送”是电能的优点之一．知道输电的过程．了解远距离输电的原理． 2、理解各个物理量的概念及相互关系． 3、充分理解；；中的物理量的对应关系． 4、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失. 5、理解为什么远距离输电要用高压. 二、能力目标 1、培养学生的阅读和自学能力． 2、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考． 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． 三、情感目标 1、通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民． 2、教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯． 教学重点 (1)理论分析如何减少输电过程的电能损失。 (2)远距离输电的原理。 教学难点 远距离输电原理图的理解。 教学建议
1、对于电路上的功率损失，可根据学生的实际情况，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、讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的．目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，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，教学中并不要求深人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．教学中要注意掌握好分寸． 3、学生常常容易将导线上的电压损失面与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论．可引导学生进行讨论，澄清认识．这里要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，形快而实慢． 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．新课导入设计 导入一 幻灯显示 ①为什么要进行远距离输电？ ②输电过程主要考虑什么问题？ ③为什么输电过程有电能损失？ ④减少电能损失有什么方法，各适用于什么情况？ 在学生个别提问相互补充的基础上完整答案如下 ①由于电站、电厂利用能源的特殊性，它发出的电常常要输送给距离甚远的用户。 ②在输电过程中输送效率的高低成了我们的首要问题，当然是效率越高越好。 ③由于输电导线有电阻，且又有电流通过，根据焦耳定律Q＝I2Rt输电过程中必有一部分电能转化为内能，显然这种损耗越小，输送的效率就越高。 导入二 讲述：前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能．比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能为电能，发电功率可达271.5万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就来学习输送电能的有关知识．
16．1 实验：探究碰撞中的不变量 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法． 3、掌握实验数据处理的方法． （二）过程与方法 1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。 2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。 （三）情感、态度与价值观 1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。 2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。 3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。 ★教学重点 碰撞中的不变量的探究 ★教学难点 实验数据的处理． ★教学方法 教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 课件演示：
（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。 （2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子． 师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化． 师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样． 师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）． （二）进行新课 1．实验探究的基本思路 1．1 一维碰撞 师：我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动． 这种碰撞叫做一维碰撞． 课件：碰撞演示 如图所示，A 、B 是悬挂起来的钢球，把小球A 拉起使其悬线与竖直线夹一角度a ，放开后A 球运动到最低点与B 球发生碰撞，碰后B 球摆幅为β角．如两球的质量m A =m B ，碰后A 球静止，B 球摆角β=α，这说明A 、B 两球碰后交换了速度； 如果m A >m B ，碰后A 、B 两球一起向右摆动； 如果m A 高中物理-电能的输送专题练习 一学习目标 1.通过自主学习知道输电过程中降低输电损耗的两个途径和远距离输电线路的基本构成 2. 通过课上探究会对简单的远距离输电线路进行定量计算 二自主学习 1．电流流过输电导线时,电流的会引起电功率的损失。损失的电功率P=I2R,即在输电线上因发热而损耗的电功率与电阻成正比,与电流的二次方成正比。所以为减小电能输送中损失的电功率,可以通过减小或来实现。 2．由P=UI,在保证输送电功率不变的情况下,必须提高输送,才能减小,从而减小输电线路上的能量损失。即在远距离输电中,必须采用输电。 ３．输电导线有电阻,电流通过输电导线时,会在线路上产生电势降落,致使输电线路末端电压U3比起始端电压U2要低,这就是输电线路上的电压损失?U。 = ４．输送一定功率的电能时,输电电压越高,输电线路中电流,导线因发热而损耗的电能就,输电线路上的电压损失也就。 ５．下列关于电能输送的说法中正确的是( ) A．输送电能的基本要求是可靠、保质、经济 B．减小输电导线上功率损失的惟一办法是采用高压输电 C．减小输电导线上电压损失的惟一方法是增大输电线的横截面积 D．实际输电时,要综合考虑各种因素,如输电功率的大小、距离远近、技术和经济条件等 ６．输电导线的电阻为R,输送电功率为P.现分别用U1和U2两种电压来输电,则两次输电线上损失的功率之比为() A．U1∶U2B．U21∶U22 C．U22∶U21D．U2∶U1 ７．如图1所示为远距离高压输电的示意图．关于远距离输电,下列表述错误的是() 图1 A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C．在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越小 D．高压输电必须综合考虑各种因素,不一定是电压越高越好 三课上探究 （一）、远距离输电示意图： 人们常把各种形式的能如水能、燃料化学能、核能等,先转化为电能再进行利用,因为电能可以通过电网很方便的传输到远方．电能从发电厂到远方用户的传输过程,可用图表示,其中r表示输电线的总电阻,I表示输电线上的电流 请同学们探究下列问题 1．用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？ 2．输电线上的热功率的表达式是什么？如何更有效的减小输电线上的热功率？（二）、远距离输电电路中的各种关系 某发电站向远处送电的示意图如图所示,其中各部分的物理量已在图上标注,在这个电路中包括三个回路． 《交变电流，远距离输电教学案例评析》案例评析 王守玉 这次培训对我来说是锻炼与提升的机会，我学到了许多东西，它让我品尝着教学案例与评价带给我的那份收获与思考。教学的成败得失，感受最深的有以下几个方面： 一、深刻理解课标要求，把握上课精神。要上好一节课，首先要认真去学习、领悟上课理念，只有这样上课才能更有科学性、实效性和针对性。一节成功的物理课应该具备“新”“趣”“活”“实”等特点 二、在业务上教师要加强自身修养，强化教育理论和专业知识的学习，及时更新自己的知识存量，增强自身课前准备的体会。高中教师应当切实了解学生已经掌握了那些知识，认真分析学生已有的知识水平，选择恰当的教学方法，达到使学生把旧知识同化成新知识的目的。 三、新课程背景下的教学策略，要以学生为主老师为辅，多做实验，在实验中与学生共同探讨出结论，如课例中的“交流电实验”教学于实验相结合，配合相应的演示实验，分析交变电流的产生过程，认识交变电流的特点及其规律。 四、教学手段的选择。师生互动是组织教学的手段之一，是一种不可忽视的启发式教学手段。它的好处是使学生本来处于被动地接受知识的局面得到改变。全体学生关注的目标从教师的位置转移到回答 疑问的学生身上，并且，教师的设置疑问如果恰到好处，必然会引起学生的兴趣，提高学生大脑兴奋程度。例如实验中教师通过引导学生画图分析交变电流变化一个周期，电流变化规律，在教学的过程中不断的向学生渗透物理的分析思维方法。 总得来说，通过这次培训听了《交流电远距离输电》的案例，它丰富了我的教学经验和教学方法，给我的教学工作带来了很大的帮助。若以后能多有这一些培训，可以选择多样的课题，丰富我们老师的教学经验，或者请优秀教师开公开课，让我们听课者评课，大家互相探讨，这样觉得更有意义，更有价值。 《高压直流输电技术》思考题及答案 一.高压直流输电发展三个阶段的特点？ 答：1 1954年以前——试验阶段； 参数低；采用低参数汞弧阀；发展速度慢。 2 1954年~1972年——发展阶段； 技术提高很大；直流输电具有多方面的目的（如水下传输；系统互联；远距离、大容量传输）。 3 1972年~现在——大力发展阶段； 采用可控硅阀；几乎全是超高压；单回线路的输电能力比前一阶段有了很大的增加；发展速度快。 二.高压直流输电的基本原理是什么？ 答：直流输电线路的基本原理图见图1.3所示。从交流系统I向系统X输电能时， 换流站CS1把送端系统送来的三相交流电流换成直流电流，通过直流输电线路把直流电流（功率）输送到换流站CS2，再由CS2把直流电流变换成三相交流电流 三.高压直流输电如何分类？ 答：分两大类： 1 单极线路方式； A.单极线路方式； 采用一根导线或电缆线，以大地或海水作为返回线路组成的直流输电系统。 B.单极两线制线路方式； 将返回线路用一根导线代替的单极线路方式。 2 双极线路方式； A. 双极两线中性点两端接地方式； B. 双极两线中性点单端接地方式； C. 双极中性点线方式； D. “背靠背”（back- to- back）换流方式。 四.高压直流输电的优缺点有哪些？ 答：优点：1 输送相同功率时，线路造价低； 2 线路有功损耗小； 3 适宜海下输电； 4 没有系统的稳定问题； 5 能限制系统的短路电流； 6 调节速度快，运行可靠 缺点：1 换流站的设备较昂贵； 2 换流装置要消耗大量的无功； 3 换流装置是一个谐波源，在运行中要产生谐波，影响系统运行，所以需在直 流系统的交流侧和直流侧分别装设交流滤波器和直流滤波器，从而使直流输 电的投资增大； 高二物理选修3-4教案 11、1简谐运动 一、三维目标 知识与技能 1、了解什么是机械振动、简谐运动 2、正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线过程与方法 通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力 情感态度与价值观 让学生体验科学的神奇，实验的乐趣 二、教学重点 使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律 三、教学难点 偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化 四、教学过程 引入：我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动 1、机械振动 振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动 微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征 [演示实验] （1）一端固定的钢板尺[见图1（a）] （2）单摆[见图1（b）] （3）弹簧振子[见图1（c）（d）] （4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）] 提问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征 归纳：物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。 2、简谐运动 简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动 （1）弹簧振子 演示实验：气垫弹簧振子的振动 讨论：a．滑块的运动是平动，可以看作质点 b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子 c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。 （2）弹簧振子为什么会振动 物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。 回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力，在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。 （3）简谐运动的特征 弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。 3、简谐运动的位移图象——振动图象 简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢简谐运动的位移指的是什么位移（相对平衡位置的位移） 演示：当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P 就在纸带上画出一条振动曲线 说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带 《高压输电》练习题 1、有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是20kW，端电压为400V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1﹕n2=1﹕5，两变压器之间输电导线的总电阻R=l.0Ω，降压变压器输出电压U4＝220V，求： （1）升压变压器的输出电压； （2）输送电能的效率多大； （3）降压变压器的原、副线圈的匝数比n3﹕n4； 2．供电网中某一居民小区的用户变压器输入电压为U1=1×104V，此变压器的匝数比为125：3，原来小区各户居民用电总功率为44kW，由于用电功率随生活条件的改善而增加，现小区各户居民用电总功率增加到88 kW，打算在不改变线路的情况下更换一台用户变压器，设新用户变压器的输入电压仍为U1=1×104V 不变，且设用户正常工作电压均为220 V 。 求：(1) 居民小区输电线路的电阻R线 (2) 新更换的用户变压器的原副线圈匝数比. 3．有一条河流，河水流量为4m3/s，落差为5m，现利用它来发电，使用的发电机总效率为50％，发电机输出电压为350V，输电线的电阻为4Ω，允许输电线上损耗功率为发电机输出功率的5％，而用户所需要电压为220V，求所用的升压、降压变压器上原、副线圈的匝数比．变压器为理想变压器输电线路如图所示． 4．小型水利发电站的发电机输出功率为24.5 kW，输出电压为350 V，输电线总电阻为4 Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220 V，所以在用户处需安装降压变压器,求： (1)输电线上的电流． (2)升压变压器的原、副线圈的匝数之比． (3)降压变压器的原、副线圈的匝数之比． 5、一台交流发电机产生u＝220·sin 100πt V的交流电压，其内阻不计，经过变压器变压后 通过总电阻r＝2 Ω的长导线给彩灯供电，如图5－5－5所示.60只彩色小灯泡并联在电路中，每只灯泡都是“6 V,0.25 W”，灯泡均正常发光．(其余电阻不计)试求： (1)发电机的输出功率； (2)降压变压器原、副线圈匝数比； (3)若副线圈匝数为110匝，求副线圈中磁通量变化率的最大值． 6.利用太阳电池这个能量转换器件将辐射能转变为电能的系统又称光伏发电系统.光 伏发电系统的直流供电方式有其局限性，绝大多数光伏发电系统均采用交流供电方式.将直流电变为交流电的装置称为逆变器. 有一台内阻为1omega的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻R=4omega，全校共22个班，每班有"220V40W"灯6盏，若全部电灯正常发光，则 ①发电机输出功率多大? ②发电机电动势多大? ③输电效率多少? ④若使灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半? 45讲 理想变压器远距离输电 【教学目标】 1.理解变压器的原理，会用功率关系、电压比、电流比进行有关的计算. 2.能够对变压器进行动态分析. 3.会分析计算远距离输电问题． 【教学过程】 ★重难点一、理想变压器基本关系的理解及应用★ 1.理想变压器基本关系的理解及应用 (1)电压：变压器原、副线圈的电压之比为U2U1＝n2n1；当变压器有多个副线圈时，n1U1＝n2U2＝n3 U3＝…。 (2)功率：理想变压器的输入、输出功率为P 入＝P 出，当变压器有多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋…。 (3)电流：由I ＝U P 知，对只有一个副线圈的变压器有I2I1＝n1n2，当变压器有多个副线圈时有n 1I 1 ＝n 2I 2＋n 3I 3＋…。 3.关于理想变压器的四点注意 (1)变压器不能改变恒定电流。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量，所以没有能量损失。 (4)理想变压器没有磁通量损失，磁通量全部集中在铁芯中。 【典型例题】一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V 的正弦交流电源上，如图1021所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则 ( ) A ．U ＝66 V ，k ＝91 B ．U ＝22 V ，k ＝91 C ．U ＝66 V ，k ＝31 D ．U ＝22 V ，k ＝31 【答案】 A 【解析】 设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，则I2I1＝n1n2＝31，故k ＝I22R I12R ＝91。设原线圈两 端的电压为U 1，则U U1＝n2n1＝13，故U 1＝3U ，而原线圈上电阻分担的电压为31U ，故3U ＋3U ＝ 220 V ，解得U ＝66 V 。选项A 正确。 ★重难点二、理想变压器的动态分析★ 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 1．匝数比不变的情况(如图所示) (1)U 1不变，根据U2U1＝n2n1，输入电压U 1决定输出电压U 2，可以得出不论负载电阻R 如何变 化，U 2不变。 (2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，根据输出电流I 2决定输入电流I 1，可以判断I 1的变化。 (3)I 2变化引起P 2变化，根据P 1＝P 2，可以判断P 1的变化。 2．负载电阻不变的情况(如图所示) 3.4变压器3.5高压输电 教学目标：1.进一步理解变压器原理及规律.2.熟练应用变压器原、副线圈的决定因素解决动态分析问题.3.熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题． 重点：进一步理解变压器原理及规律 难点：熟悉远距离输电中的各物理量关系和损耗问题，熟练解决远距离高压输电中的实际问题 教学过程： 基础点 知识点1 理想变压器 1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。 (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈。 2．原理：电流磁效应、电磁感应。 3．理想变压器的基本关系式 (1)功率关系：P 入＝P 出。 (2)电压关系：U 1U 2＝n 1n 2 ，若n 1＞n 2，为降压变压器； 若n 1＜n 2，为升压变压器。 (3)电流关系：只有一个副线圈时，I 1I 2＝n 2n 1 ；有多个副线圈时仍有P 入＝P 出，据P ＝UI 可推出，U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…＋U n I n ，n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…＋n n I n 。 (4)频率关系：不变。 4．几种常用的变压器 (1)自耦变压器——调压变压器，如图A 、B 所示。 (2)互感器????? 电压互感器：把高电压变成低电压， 如图C 所示。电流互感器：把大电流变成小电流， 如图D 所示。 知识点2 远距离输电 1．减少输电电能损失的两种方法 (1)理论依据：P 损＝I 2R 。 (2)减小输电线的电阻：根据电阻定律R ＝ρl S ，要减小输电线的电阻R ，在保证输电 距离情况下，可采用减小材料的电阻率、增大导线的横截面积等方法。 (3)减小输电导线中的电流：在输电功率一定的情况下，根据P ＝UI ，要减小电流，必须提高输电电压。 2．输电过程示意图 3．输电电流 (1)I ＝P U ；(2)I ＝U －U ′R 。 4．输电导线上的能量损失：主要是由输电线的电阻发热产生的，表达式为Q ＝I 2Rt 。 5．电压损失 (1)ΔU ＝U －U ′；(2)ΔU ＝IR 。 6．功率损失 (1)ΔP ＝P －P ′；(2)ΔP ＝I 2R ＝??? ?P U 2R 。 重难点 一、理想变压器原理和基本关系 1．变压器的工作原理 2．理想变压器的基本关系 第四章电磁感应 划时代的发现 教学目标 （一）知识与技能 1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法 领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。 （三）情感、态度与价值观 1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。 2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 教学重点 知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 教学难点 领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学手段 计算机、投影仪、录像片 教学过程 一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应 引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学 生思考并回答： （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景 （2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗奥斯特面对失败是怎样做的 （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的用学过的知识如何解释 （4）电流磁效应的发现有何意义谈谈自己的感受。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象 教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答： （1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考法拉第持怎样的观点 （2）法拉第的研究是一帆风顺的吗法拉第面对失败是怎样做的 （3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么 （4）法拉第经历了多次失败后，终于发现了电磁感应现象，他 发现电磁感应现象的具体的过程是怎样的之后他又做了大量的实 验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么 （5）从法拉第探索电磁感应现象的历程中，你学到了什么谈谈 自己的体会。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。 三、科学的足迹 1、科学家的启迪教材P3 2、伟大的科学家法拉第教材P4 四、实例探究 【例1】发电的基本原理是电磁感应。发现电磁感应现象的科学家是（C） 高中物理电能的输送知识点 高中物理电能的输送知识点 许多大型水电站建设在远离我们的高山峡谷之中，电能在那里生产出来，并不能马上被使用，它只有通过电力网跨过千山万水到达城市、工厂，走进千家万户，才能被使用;离城市较近的火电厂、核电站生产出的电能也要通过电力网传输，才能被使用。因此，电力网成为连接电厂和用户的纽带，它就像是电力系统中的“血管”。 电力网是由升压变压器、传输线路、高压塔架、降压变压器、无功补偿器、避雷器等电气设备，以及监视和控制自动装置所组成的复杂网络系统。下图即为一变电站的输配电系统。 高中物理变电站的输配电系统 电能在发电机中生产出来，此时电压为10kV左右，经升压变压器变成220kV或500kV后，通过超高压输电线输送到城市的供电网上，再经多级降压变压器最终变为220V，才能供我们使用。这就是常见的交流输电方式。 由于交流输电日益暴露出一些问题。因此人们也开始采用新型的高压直流输电方式进行远距离输电，在我国建成的就有“葛-上”(葛洲坝-上海)500kV直流输电线。高压直流输 电方式就是在原有的交流输电网中增加了整流器(把交流电 变为直流电)和逆变器(把直流电变为交流电)，来完成其页 1 第 任务的。 那为什么传输时要采用超高压(500kV等)输电呢?主要是 因为要减少线损(Q)，也就是电能在传输时在传输线上以热 能等形式白白损失掉的能量。只有不断地提高电压，才能减少线损Q与通过传输线的电流I有这样的关系：Q=I2R，因为传输线的电阻R一定，因此要减少Q就要减小I，而I又与电压U成反比，因此，减少线损就要提高电压。 我们平时最常见到的传输线路就是架空线路，其次是电力电缆。最新的、最有前途的传输线要数高温超导导线了，据华中理工大学超导电力科研与发展中心提供的一份报告，目前，中国输配电系统的网络损耗高达百分之八点五，到2019年，按预测的装机容量，中国在输配电网上将损失二到三个三峡电站所发出的电能。而高温超导导线由于其零电阻的特性，将能极大地减少线损。 输配电除了需要变压器、传输线路等电气设备外，还需要输配电自动化技术的支持。输配电自动化控制的主要任务是：1.要保证传输电能的质量，也就是要保证所传输电的电压、频率，而这就要合理地分配电网中的无功功率和有功功率，这就要精确地进行潮流计算，再进行功率分配和功率补偿。 电能的输送 一、教学目标 1?了解远距离输电的原理 2. 理解U 输、U 线、U 用、P 输、P 线、P 用、I 输、I 线、I 用 概念及相互关系。 二、重点、难点、疑点及解决办法 1. 重点 （1） 理论分析如何减少输电过程的电能损失。 （2） 远距离输电的原理。 2. 难点 远距离输电原理图的理解。 彬”“。”] 3. 疑点 P = U p =UI P = I 2 R 的对应关系理解 R 4. 解决办法 通过自学、教师讲解、例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点。 三、 教具准备 可拆式变压器（2台）、导线若干（其中两根阻值约与小电珠相等 ）、小电珠（2 . 5V 、0.3A ）、 学生电源 四、 教学步骤 1.布置学生进行课前预习， 并事先给出预习过程应解决的问题 幻灯显示 ① 为什么要进行远距离输电？ ② 输电过程主要考虑什么问题？ ③ 为什么输电过程有电能损失？ ④ 减少电能损失有什么方法，各适用于什么情况？ 在学生个别提问相互补充的基础上完整答案如下 ① 由于电站、电厂利用能源的特殊性，它发出的电常常要输送给距离甚远的用户。 ② 在输电过程中输送效率的高低成了我们的首要问题，当然是效率越高越好。 ③ 由于输电导线有电阻，且又有电流通过，根据焦耳定律 Q= I2Rt 输电过程中必有一 部分电能转化为内能，显然这种损耗越小，输送的效率就越高。 ④ Q= I2Rt 如何减小输电时的 Q A t 是要确保的，通过减少 t 来减少Q 线是没有意义的。 B. R 二*减少R 有以下三种途径。 a. 缩短I 由于两地距离确定、没有实际意义。 b. 增大S 受经济及架设条件限制只限短距离输电采用。 c. 减少p 换用银那么也受经济条件约束，也是不现实的，效果也不明显。若正在研究 的超导材料能批量生产且价格便宜，倒是可以采用。 TJ 2 3.充分理解P=T P = I 2 瓦P = UI 中的物理量的对应关系。 高二物理选修3-4教案 郑伟文 11．1简谐运动 教学目的 （1）了解什么是机械振动、简谐运动 （2）正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。 2．能力培养通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力 教学重点：使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律 教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化 课型：启发式的讲授课 教具：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源 教学过程（教学方法） 教学内容 [引入]我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。 1．机械振动 振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？ [讲授]微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？ [演示实验]（1）一端固定的钢板尺[见图1（a）]（2）单摆[见图1（b）] （3）弹簧振子[见图1（c）（d）] （4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）] {提问}这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？ {归纳}物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。 2．简谐运动 简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。 第二节变压器 三维教学目标 1、知识与技能 （1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理； （2）理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。 2、过程与方法:在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。 3、情感态度与价值观 （1）使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的； （2）培养学生实事的科学态度。 教学重点：探究变压比和匝数比的关系。 教学难点：探究变压比和匝数比的关系。 教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。 教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡。 教学过程： （一）引入新课 在实际应用中，常常需要改变交流的电压。大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。各种用电设备所需的电 电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？交流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。 （二）进行新课 1、变压器的原理 思考与讨论： 按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。 问题1：两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？ 答：当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。 变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。 一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。两个线圈都是绝缘导线绕制成的。铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。 变压器的结构示意图和符号，如下图所示： 互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压U 1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势。副线圈两端的电压就是这样产生的。所以，两个线圈并没有直接接触，通过互感现象，副线圈也能够输出电流。 问题2：变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。 目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干 实验步骤： （1）按图示电路连接电路 （2）原线圈接低压交流电源6V ，保持原线圈匝数n 1不变，分别取副线圈匝数n 2=2 1n 1，n 1，2 n 1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。 （3）原线圈接低压交流电源6V ，保持副线圈匝数n 2不变，分别取原线圈匝数n 1= 21n 2，n 2，2 n 2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。 U ＝6V 实验次数 1 2 3 4 5 6 原线圈匝数n 1 n 1 n 1 n 1 n 2 n 2 n 2 副线圈匝 数n 2 21n 1 n 1 2 n 1 2 1n 2 n 2 2 n 2 第五节电能的输送 ●本节教材分析 这节教材是学生前面所学知识综合运用解决实际问题的一个典型例子.通过本节的学习，要注意培养和提高学生运用物理知识分析、解决实际问题的能力.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.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只一个，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. 3.学生常常容易将导线上的电压损失ΔU=U-U′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.要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，似快而实慢. 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 一、知识目标 1.知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程. 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.知道什么是输电导线上的电压损失和如何减少电压损失. 4.理解远距离输电要用高压. 二、技能目标 培养学生阅读、分析、综合和应用能力. 三、情感态度目标 1.培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度. 2.介绍我国远距离输电概况，激发学生投身祖国建设的热情. ●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和损失电压ΔU. ●教学方法 自学讨论法. ●教学用具 可拆变压器（2台）、长导线、学生电源、小灯泡、投影仪、CAI课件. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、引入新课 ［师］人们常把各种形式的能（如水流能、燃料化学能、核能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输，那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问 —－可编辑修改，可打印—— 别找了你想要的都有！ 精品教育资料 ——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务—— 全力满足教学需求，真实规划教学环节 最新全面教学资源，打造完美教学模式 第四章电磁感应 4.1 划时代的发现 教学目标 （一）知识与技能 1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。 2．知道电磁感应、感应电流的定义。 （二）过程与方法 领悟科学探究中提出问题、观察实验、分析论证、归纳总结等要素在研究物理问题时的重要性。 （三）情感、态度与价值观 1．领会科学家对自然现象、自然规律的某些猜想在科学发现中的重要性。 2．以科学家不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志激励自己。 教学重点 知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。 教学难点 领悟科学探究的方法和艰难历程。培养不怕失败、勇敢面对挫折的坚强意志。教学方法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 教学手段 计算机、投影仪、录像片 教学过程 一、奥斯特梦圆“电生磁”------电流的磁效应 引导学生阅读教材有关奥斯特发现电流磁效应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答： （1）是什么信念激励奥斯特寻找电与磁的联系的？在这之前，科学研究领域存在怎样的历史背景？ （2）奥斯特的研究是一帆风顺的吗？奥斯特面对失败是怎样做的？ （3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释？ （4）电流磁效应的发现有何意义？谈谈自己的感受。 学生活动：结合思考题，认真阅读教材，分成小组讨论，发表自己的见解。二、法拉第心系“磁生电”------电磁感应现象 教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容。提出以下问题，引导学生思考并回答： （1）奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？ （2）法拉第的研究是一帆风顺的吗？法拉第面对失败是怎样做的？ （3）法拉第做了大量实验都是以失败告终，失败的原因是什么？ 2019-2020年高中物理第三章第五节高压输电练习新人教版选 修1-1 ?基础巩固 1．(单选)在远距离高压输电的过程中，为了减少路途的电能损失，则应( ) A．先升压、后降压 B．先降压、后升压 C．先升压、后升压 D．先降压、后降压 解析：远距离高压输电先是利用升压变压器将电压升高，再利用降压器在用户端将电压降低．因此A选项正确． 答案：A 2．(单选)远距离高压输电中的“高压”所指的含义是( ) A．升压变压器输出端的电压 B．用户得到的电压 C．输电线上损耗的电压 D．发电时发电机两端的电压 解析：高压输电过程中，发电机两端的电压经升压变压器变成高压，加在输电线路上，输电线有电阻，损耗一部分电压，剩下的电压经过降压变压器降压后送给用户，因此A正确．答案：A 3．(多选)对于电能输送的以下说法，正确的是( ) A．输送电能的基本要求是：可靠、保质、经济 B．减小输电导线上功率损失的唯一方法是采用高压输电 C．减小输电导线上功率损失的唯一方法是增大导线的横截面积 D．实际输送电能时，要综合考虑各种因素，如：输送功率大小、距离远近、技术和经济条件等 答案：AD 4．(多选)关于输电技术，下列说法正确的是( ) A．减小输电导线的电阻可以减小损失的功率 B．提高输送电压从而减小输送电流，可以减小损失的功率 C．提高输送电压可减小损失的功率，因此可以无限提高输电电压 D．采用电网供电可减小损失的功率 解析：从损失功率的表达式来看有三个可行的办法：减小电阻，减小电流，升高电压． 答案：AB 5．(单选)远距离输电线路的示意图如下图所示． 若发电机的输出电压不变，则下列叙述中正确的是( ) A ．升压变压器的原线圈中的电流与用户用电设备消耗的功率无关 B ．输电线中的电流只由升压变压器原、副线圈的匝数比决定 C ．当用户用电器的总电阻减少时，输电线上损失的功率增大 D ．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 解析：变压器的输入功率、输入电流的大小是由次级负载消耗的功率大小决定的，选项 A 、 B 错误．用户用电器总电阻减少，据P ＝U 2R ，消耗功率增大，输电线中电流增大，线路损失功率增大，选项C 正确．升压变压器的输出电压等于输电线路电阻上损失电压加上降压变压器电压，选项D 错误．本题考生失误情况：变压器的输入电流大小由负载消耗的功率大小决定，变压器两侧电流大小比例与匝数相关，前者是物理量的依存关系，后者是物理量的大小关系，部分考生对两者关系混淆不清，导致失误． 答案：C 6．(多选)某农村发电站的发电机的输出电压稳定，它发出的电通过电站附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处的村寨附近的降压变压器，经降压后输给用户，设变压器为理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但用电总功率增加，这时( ) A ．升压变压器的副线圈的电压变大 B ．输电线路上的电压损失变大 C ．降压变压器的副线圈上的电压变大 D ．降压变压器到用户的输电线路上的电压损失变大 解析：升压变压器副线圈的电压取决于电源的电压，由题意知电源的电压是不变的，因此选项A 错误；由于用电高峰期时，负载增加，总负载的电阻变小，则降压变压器副线圈上的电流变大，由理想变压器的原理知，降压变压器原线圈上的电流也变大，在输电线路上的电流也变大，输电线路上的电压损失变大，则选项B 是正确的；由于输电线路上的电压损失多了，则剩余在降压变压器原线圈的电压就少了，仍由理想变压器的原理得，降压变压器的副线圈电压变小了，所以选项C 错误；由于降压变压器到用户间的电流变大了，由U ＝IR 得，在线路上的电压损失就增大了，选项D 是正确的，所以正确的答案是B 、D. 答案：BD 7．(单选)我们国家居民生活用电采用220 V 交流电，而有些国家和地区居民生活用电采用110 V 交流电，关于这种状况的原因下列说法最准确的是( ) A ．与文化习惯有关 B ．与各地采用的用电器额定电压有关 C ．我们国家陆地面积宽广，有些居民聚居区各户居民比较分散，输电线路长，采用220 V 电压输送居民用电更能减少线路电能损耗 D ．与地区能源是否丰富有关 解析：采用高电压更能减少线路上电能损失，陆地面积不大人口居住比较密集的地区，输电线路相比不长，所以可以采用更安全的110 V 的电压输送居民用电，A 、B 、D 错误，C 正确． 答案：C高中物理-电能的输送专题练习
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