人教版高中物理选修3-2第五章第5节《电能的输送》教学设计

《电能的输送》教学设计

教材分析：

《电能的输送》这节课是解决减少交流电在输送过程中能量和电压损失问题，需用到较多的物理知识：变压器、电功率、焦耳定律、电阻定律、欧姆定律等。教材通过输送电能的基本要求（可靠、保质、经济），得到输电线上有电压、电能损失及减少损失的办法。

教学设想：

教材中都是理论分析和结论，缺少实验验证，学生没有一个感性认识。而电能的输送又是与生活实践紧密联系的内容，具有很强的现实意义。所以，在本课的教学中，本人采用了以一个简易的模拟输电过程作为课堂引入，让学生思考探讨输电线变长之后为何灯泡变暗，后面再配合例题1的计算，学生就更加深刻体会到远距离电能必需要解决电能的损失问题，引导学生在应用知识过程中，提高了分析综合能力，还培养了科学态度与合作精神。

教学目标：

知识目标：知道输电线上功率、电压损失及减少损失的办法。知道电能输送的过程。

能力目标：培养学生分析综合能力、创新实践能力。

德育目标：培养科学态度和合作精神。激发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原因，使学生理解高压输电可减少功率与电压损失。教学难点：进行实验并由实验现象得出高压输电的原理。

区别导线上的输电电压U的损失电压△U不同。

教学方法：讨论实验探究

教学用具：学生电源长、短导线小灯泡电键等。

教学过程：

1、展示水电站图片，电站如何向用户输电？实验引入，激发兴趣：

演示：在电源电压相同情况下将同规格小灯泡分别接入如下电路。

现象：B灯比A灯暗。

2、提出问题，讨论原因：

看到现象，学生会情不自禁地担出问题：模拟电路中，远方用户灯B为什么比A灯暗？怎样才能让B灯也正常工作？老师引导，由学生自己思考讨论原因。

→流过灯电流小→输电线电阻大→发热→功率损失灯暗→实际功率小→灯两端电压小→输电线分压多→电压损失。

3、解决问题，设计方案：

怎样减小输电线上的损失电压及损失功率？讨论引出P线=I线2R线

方案一：减小导线电阻：

①缩短输电距离。实际中可行吗？

答：距离不可变，最多只能在架线时考虑尽可能沿直线。

②加粗导致线。

③用电阻率较小的导线。

学生讨论上表中哪一种最适合作为输电线的材料，了解为何远距离输电都采用铝材，室内输电采用铜材。

④用超导体作导线。

选用超导体作输电线：效果肯定好。但超导材料的转变温度很低。铅7.0K,水银4.2K，铝1.2K，镉0.6K。要在很长的距离上维持这样低的温度，在技术上是很困难的。

方案二：减小输电线中的电流：

首先要保证一定的输电功率，学生讨论得出结论：减小输电的电流，可使损失功率减小得更加显著（P线=I线2R线，电流有平方）。

通过例题验证：

例1、输送10kw的电功率，采用400V 的电压输电，输电线的总电阻为10Ω，求•（1）输电线中的电流？输电线中损失的电压是多少？用户得到的电压是多少？

•（2）输电线损失的功率是多少？用户得到的功率是多少？

•（3）输电的效率多大？

通过学生的计算对比，得出结论：

鲜明对比，可见提高输电电压，可大大减小输电线上的能力损失，提高输电效率。

提问：上表中用户端电压U2=9990V，能直接使用吗？

答：不能，必需降到220V或380V（工业用电）。

提问：那么我们需要在电路中添加什么设备？

答：升压变压器和降压变压器。

引出远距离输电的电路：

4、整理规律、掌握应用：

a.原先输电电路变成三个回路。学生观察、思考、回忆，讲出各个回路的规律：

b.规律应用：

c.分析学生解答过程，发现问题给予解决：

再次通过得到的数据验证，高压输电的优势，但是，是不是输电电压越高越好，可以无限制提高电压？

学生讨论回答：电压太高危险；设备要花更多的钱……

教师总结:电压越高，对输电线路绝缘的要求越高，线路修建费用就会增加，输电电压越高，变压器上的电压越高，制造变压器时在绝缘、结构等方面要求也要相应提高.再有在输送交流电时，感抗、容抗对输电线路的电压也会造成损失.

电能输送时，要综合考点各种因素，如输送的功率大小，距离的远近、技术、经济的要求等.依照不同的情况选择适合的输电电压、输电导线，以达到电能输送的最佳效果.输电电压（110KW 220KV 330KV），数少地区以达到550KV.目前世界上正在试验的最高输电电压是1150KV.你知道我国一般的输电线路吗？大型发电机发出的电压等级为10.5KV，13.8KV，15.7KV，18.0KV，都不符合远距离送电.如果输电电压是220KV或330KV，到了用电区，先在一次高压变电所降到110KV，再由二次高压变电降到10KV，其中一部分送往需要高电压的工厂，另一部分送到低压变电所降到220/380V，送给一般用户。

5、电网供电

实际生活中，不是一个发电站和一座城市一一对应的。各地电力资源有异，有些地方电力充裕，有些地方供不应求，如何统筹安排？

采用电网供电，可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。

中国三大电网：国家电网、南方电网、蒙西电网。

6、课堂小结：

……，强调：远距离输电中的几个重要关系

1、两个变压器的电压关系、电流关系；

2、三个回路：电站和n1构成的回路，n1相当于外电路；

n2、r和n3构成的回路，n2相当于电源，r和n3构成外电路；

n4和用户构成的回路，n4相当于电源，用户是外电路．