(完整版)“远距离输电”教学案例

“远距离输电”的教学设计
——利用物理教材培养学生科学探究的能力
佛山市南海区黄岐高级中学 谢邦鑫
（本文获省二等奖）
一、背景
新课程的一个显著特点就是比以前任何时候都更加重视对学生进行科学探究方法与能力的培养。

普通高中物理课程标准的课程总目标明确提出要通过教学使学生学习科学探究的方法，培养科学探索的兴趣，经历科学探究的过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法去解决物理问题，验证物理规律。

笔者认为粤教版物理《选修3—2》中“远距离输电”一节是培养学生科学探究能力的好教材。

老师可以让学生经历如何减少远距离输电过程中电能损失的探究，认识科学探究的意义，了解科学探究的一些方法，培养学生科学探究的能力。

二、教学过程
利用多媒体展示：为了合理地利用天然资源，火力发电厂通常建在煤炭产地，水力发电站则建立在水力资源丰富的地方，这说明远距离输电是客观存在的。

在这个基础上，让同学们分组探究以下问题。

问题探究1：远距离输电电能损失的大小。

远距离输电有无电能的损失？电能的损失大不大？老师可以引导学生从Q=I 2Rt 出发去探究，在学生主动探究的基础上，老师还可以通过一道例题从理论上去证明探究的结果。

同时，老师还应鼓励同学们根据老师在讲台上提供的器材（学生电源、小灯泡、导线、约1米长的两根镍铬导线等）进行实验探究，验证自己的判断是否正确，让同学们眼见为实。

老师请一组做得比较好的学生到讲台前面陈述探究的结论，并给大家演示一个模拟实验：用一个低压小灯泡直接接到学生电源的低压交流输出端，发现小灯泡的亮度正常，然后通过用电阻率较大的实验室常备的镍铬（m •Ω⨯=-6100.1ρ）导线等效替代的铜(m •Ω⨯=-8107.1ρ)制长导线给同样的灯泡供电，发现灯泡亮度明显变暗，说明输电线上电能损失较大。

问题探究2：根据所学的知识，各小组探究为什么输电过程中有电能损失？减少输
电过程中电能损失的方法有哪些？
必要时，老师可以启发引导学生从输电线上电能的损失计算公式Q=I 2Rt 考虑。

如减少输电的时间从公式层面好象可行，但实际上不行。

请同学们就减少输电线的电阻R 和减少输电电流强度I 两个方面进行理论与实践相结合的探究。

从减少电阻R 层面，学生在老师的引导下，可以得出结论：由S
R λρ=考虑，适用于短距离；远距离输电，由于耗费材料太多不经济、架设线路也困难等原因，不适用。

从减少输电线上的电流强度I 的层面，可以探究出结论：根据P=UI 可知，在输送的电功率P 不变的情况下，输电线的电流强度I 要减少，必然要提高输电的电压。

由P 线损=I 2R 线=2
⎪⎭⎫ ⎝⎛U P R 线 可知，如输电的电压升高100倍，输电导线上损失的功率就变为原来的10000分之一，效果很是明显。

探究的结论是升高输电电压，适用于远距离输电。

问题探究3：怎样进行高压输电？如何用实验室的设备进行验证？
让学生运用本章所学的物理知识继续进行分组探究，并画出相应的电路图。

老师下去巡视，适时进行指导、点拨、提醒。

经启发学生交流讨论后，师生一起画出远距离输电的原理简图。

要求同学们自己设计实验来验证探究结果时，老师可以启发学生在演示远距离输电有电能损失的实验基础上，再加上两个变压器就行。

请两位同学到前面连接电路，师生共同检查无误后通电演示，通过实验发现：通过远距离高压输电灯泡的亮度，和直接接在学生电源交流输出端的灯泡的亮度几乎没有变化，从而说明采用高压远距离输电可以大大减少电能损失。

问题探究4：区分导线上损失电压与输电电压
学生常常容易将导线上损失电压与输电电压混淆起来，教师可利用远距离输电的原理简图来引导学生进行探究，讨论各物理量之间的关系，明晰对相关问题的认识。

它们的关系如下：
U 1：U 2=n 1:n 2 U 2=U 线损+U 3 U 3:U 4=n 3:n 4
I 1:I 2=n 2:n 1 I 2=I 线=I 3 I 3:I 4=n 4:n 3
P 1=P 2 P 2=P 线损+P 3 P 3=P 4
问题探究5：让学生课后了解、探究远距离高压输电存在哪些不足，简单了解直流输电技术，使现行教材既紧跟科技发展的前沿，又开阔学生的视野，使他们能从不同的角度看问题。

三、教学的效果：
本节课从远距离输电不可避免出发，引出如何做到既能安全、保质输送电能，又能减少电能输送损耗，并同时降低输电系统成本的综合问题。

通过老师设计的四个层层深入的问题探究，让学生带着问题去了解输电的基本过程，并通过“探究与实验”了解输电过程中电能损失的主要因素，初步探究减少电能损失的一些基本方法，尝试用科学探究的方法来研究、解决物理问题。

通过科学探究激发了学生的学习积极性，进一步了解科学探究的方法，培养了学生科学探究的能力，达到了物理课标的要求，收到了很好的教学效果。

四、教学反思
1、用一个模拟实验让学生确信常压下远距离输电电能损失很大，可以激发学生的学习热情，调动他们主动去探究的积极性，用电阻率较大的镍铬导线来等效替代铜制长直导线，也对学生以后的学习与工作有一定的启发作用。

2、在探究减小输电线的电阻时，既要从理论上去分析，又要考虑电力系统成本和防盗窃等问题，这不但可以培养学生综合考虑问题的能力，还可以培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。

3、在探究如何减小输电线中的电流强度时，可以培养学生综合运用物理知识，周密考虑问题的能力。

4、演示升高输电电压可以减少电能损失的模拟实验，能让学生实实在在看到自己探究的结果，领略自然界的奇妙与和谐，感受到科学的神奇，品尝成功的喜悦，并且激发他们今后从事科学研究的热情。

n 2 u 2 n 3 u 3 I 2 I 3 P 2 P 3 I 线 P 损
5、有些学生容易混淆的知识，与其老师去反复讲，反复提醒学生注意，不如通过设计一道探究题，引导学生进行探究、讨论，明晰相关物理量的不同意义。

6、有条件的学校最好能带领学生参观当地的电厂和变电站，了解发电过程，观察变电站和高压输电线路，使学生增长见识，提高理论与实际相结合的能力，了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献，激发学生今后努力学好物理的热情。

7、本节可讲的内容很多，时间有限，如何做到精讲，提高课堂效率，还值得研究。

参考文献
1、钟启泉主编《普通高中新课程方案导读》，华东师范大学出版社，2004 。

2、廖伯琴张大昌主编《物理课程标准解读》，湖北教育出版，2005 。

3、柳菊兴主编《高中物理课程标准教师读本》，华中师范大学出版社，2003 。