高中物理选修3-2《2.6电能的输送》教学设计

《2.6电能的输送》教学设计一、教材分析本节课是前面几节知识的实际应用，通过本节的学习加强学生运用所学知识解决实际问题的能力。本节的知识目标是知道降低输电损耗的两个途径，理解掌握高压输电模型。本节能力目标是通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力。本节情感目标是培养学生遇到问题要认真、全面分析的科学态度，激发学生投身祖国建设的热情。本节的教学重点是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功率与电压损失。难点是理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。二、教学目标（一）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。2．知道降低输电损耗的两个途径。3．了解电网供电的优点和意义。（二）过程与方法通过思考、讨论、阅读，培养学生阅读、分析、综合和应用能力（三）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。三、教学重难点教学重点：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功率与电压损失。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。四、教学方法：自学讨论法、阅读法、讲解法。五、教学流程六、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题？这节课我们就来学习远距离输电的知识，请同学们认真仔细地阅读教材，回答老师提出的下列问题（屏幕上打出）。生：阅读并展开激烈的讨论。（二）进行新课1．降低输电损耗的两个途径师：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。师：远距离大功率输电面临的困难是什么？生：在输电线上有功率损失。师：输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低输电损耗的两个途径是什么？生1：由于输电线有电阻，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的主要原因。生2：设输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为ΔP=I2r.生3：根据功率损失的表达式ΔP=I2r可知，要减少输电线上的功率损失，有两种方法：其一是减小输电线的电阻；其二是减小输电电流。师：如何减小输电线的电阻呢？导入新课提出问题观察实验总结规律提出问题设计实验归纳总结得出结论生：根据电阻定律可知r=ρSl，要减小输电线的电阻r，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，既不经济又架设困难。师：如何减小输电线中的电流呢？阅读并回答教材49页“思考与讨论”中的问题。生：在输电功率一定的条件下，根据P=UI可知，要减小输电线中的电流I，必须提高输电电压U，这就是采用高压输电的道理。师：以上两个途径中，哪一个对于降低输电线路的损耗更有效？举例说明。生：采用高压输电。在输电电流一定的情况下，线路电阻减为原来的一半，线路中损耗的功率减为原来的21。在线路电阻一定的情况下，电压提高一倍，线路中的电流减为一半，而损耗的功率减为原来的41。师：大型发电机发出的电压不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？生：在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压.师：投影片展示我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。设发电机的输出功率为P，则功率损失为ΔP=I22R用户得到的功率为P用=P-ΔP.输电线路上的电压损失为：ΔU=I2R，则U3=U2-ΔU.师：目前，我国常用的远距离输电采用的电压有哪几种？生：有110kV、220kV、330kV，输电干线采用500kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。师：是不是输电电压越高越好？为什么？生：不是。电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。2．电网供电师：采用电网供电的优点是什么？生：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。3．例题精讲（投影例题）例某交流发电机输出功率为5×10.5W，输出电压为U=1.0×10.3V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380V.（1）画出输电线路的示意图（下图）。（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）解析：引导学生画出电路。引导学生写出各部分关系式U∶U1=n1∶n2I2∶I1=n1∶n2U2∶U用=n1′∶n2′I3∶I2=n1′∶n2′U1=U损+U2P=P损+P用户P损=I22·R解：I1=UP=500AP损=5%P=5%×5×105W=2.5×104WP损=I22RI2=RP损=50AI3=用户用户UP=用户损UPP=3801075.45所以101500501221IInn125503801075.452321IInn（三）课堂总结、点评通过本节学习，主要学习以下问题：1．降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途径。远距离输电线路上，P损=I2r=rU2损，其中（I=UP总）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。2．电网供电的优点课堂操作流程：1、新课引入（3分钟）2、降低输电损耗的两个途径（12分钟）3、典型例题分析（12分钟）得出理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比的关系4、学生总结（5分钟）5、完成课堂达标（5分钟）泸州老窖天府中学物理学习指导书姓名班级内容：2.6变压器1、了解输电导线电能损失的主要原因，知道减少输电损失的两个途径。２、理解采用高压输电的原因，认识高压输电的局限性3、了解电网供电的优点和意义4、会求解输电线上的电压损失，功率损失等问题填一填：1、输送线路中能量损耗的主要原因是，计算能量损耗的功率式为；2、降低输送线路中的能量损耗的最佳方法是；3、在输送距离和输送功率不变的情况下，输送电压提高10倍，线路中损耗降低倍。4、下图为远距离输电的示意图，输电过程包括哪几个部分？完成各物理量之间关系的填空。（1）对于理想变压器，；，。（2）对于理想变压器；；；；；。学习目标自主学习探究互动（3）输电线上损失的电压·UIR线线线输电线上损失的功率2·PIR线线线==。（4）由电路关系可得：23III线；2U-=3U；2P-=3P。（5）注意区别：输电电压2U与输电线上损失的电压U线，二者关系为。输电功率2P与输电线上损失的功率P线，二者关系为。一、输电线路上的功率损失【例1】在远距离输电时，输送的电功率为P，输电电压为U，所用导线电阻率为ρ，横截面积为S，总长度为L，输电线上损失的电功率为P′，用户得到的电功率为P用，则P′、P用的关系式正确的是()A．P′＝U2SρLB．P′＝P2ρLU2SC．P用＝P－U2SρLD．P用＝P(1－PρLU2S)二、远距离输电的分析【例2】如图5－5－5为远距离输电线路的示意图．图5－5－5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小时，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例题分析