电能的输送教学设计

《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）

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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、

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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。根据电阻定律呢？这些方面是否都可行呢？

，我们可以从几方面考虑

l

生：根据电阻定律可知R线＝ρS，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

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