高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册4 电能的输送教案设计

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课 题
人教版高中物理·选择性必修·第二册
第三章第4节 电能的输送
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
课标要求：
了解发电机和电动机工作过程中的能量转化。认识电磁学在人类生活和社会发展中的作用。
教材分析：
本节内容是电磁感应和交变电流知识在生产生活中的实际应用。教材首先通过“问题”栏目，从能量角度提出“远距离输电中，如何减少电能的损耗”的问题，引发学生思考。接着从能量损耗的表达式分析减少能量损耗的两种方法，并分析得到降低电流能更有效的减少能耗。从降低电流方法提出提高输电电压的解决方法。
学情分析
知识储备：学生已经学习了焦耳定律、变压器等内容，知道导线具有电阻，产生焦耳热，知道电能损耗。
能力基础：在实际生活中学生已经知道高压输电概念，但还不理解为什么采用高压输电可以降低能量损耗。
思维能力：要在学生已学知识的基础上设置合适的问题引导学生自主分析推理，得到降低能量损耗的方法，设计远距离输电的物理模型。
核心素养
物理观念∶了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。
科学思维∶经历建立远距离输电模型的过程，体会建立理想模型的思维方法。
科学探究：理解工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素，知道电网供电是远距离输电的重要发展。
科学态度与责任∶了解我国远距离输电概括，激发学生投身祖国建设的热情。
教学准备
可拆变压器、万用表、导线、学生电源、小灯泡、多媒体课件。
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
环节一：导入新课
小组讨论预习：
问题：电能从电厂转移到用户，需要什么设备？
巡视课本预习完成情况
小组讨论预习结果
通过预习回答问题。
（1）表扬预习完成良好的同学；
（2）鼓励学生努力学习。
展示学习目标
功率损失的原因
功率损失大小的计算
高压输电线路的分析与计算

让学生 明确学习目标，做到带目标学习；根据目标，学生自主判断学习情况
情境导入
阅读教材63-65页，思考并回答
（1）输送电能的基本要求是什么？
可靠 ；保质 ；经济。
（2）降低输电损耗有哪两个途径？
减小电流；减小电阻。
学生分组讨论交流。
听学生的回答情况，评价。
环节二：新课教学
活动一：1、探究变压器构造
功率损失的原因
功率损失大小的计算
（3）减少损耗的方法
引导学生总结
[特别提醒]
(1)输送功率是指高压输电线起始端输出的功率，损失功率是输电线上消耗的功率。
(2)无论从减少输电线路上的功率损失，还是减少电压损失来看，都要求提高输电电压，以减小输电电流。
(3)发电站的输送功率取决于用户消耗的功率，不是由发电站输出的功率决定用户和线路消耗的功率。
输电导线有电阻，电流通过电阻时，电能必有一部分转化为内能而损失掉。
ΔP＝I2R，I为输电线路上的电流，R为线路电阻；
ΔP＝eq \f(ΔU2,R)，ΔU为输电线路上损失的电压，R为线路电阻；
ΔP＝ΔUI，ΔU为输电线路上损失的电压，I为线路上的电流；
ΔP＝(eq \f(P,U))2ρeq \f(L,S)，P为输送电功率，U为输电电压，ρ为电阻率，L为输电线的总长度，S为横截面积。
据P损＝I2R可知，减小输电线路上功率损失的方法主要有两种：
①减小输电线的电阻R，据R＝ρ·eq \f(L,S)
a．减小输电线长度L：由于输电距离一定，所以在实际中不可能用减小L来减小R
b．减小电阻率ρ：目前一般用电阻率较小的铜或铝作导线材料
c．增大导线的横截面积S：这要多耗费金属材料，增加成本，同时给输电线的架设带来很大的困难
②减小输电电流I，据I＝eq \f(P,U)
a．减小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的
b．提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，据P损＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2·R知，输电线上的功率损耗将降为原来的eq \f(1,n2)
根据以上分析知，采用高压输电是减小输电线上功率损耗最有效、最经济的措施。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
2.课堂练习：教材67页第4题
引导学生阅读题目分析过程。
挑选学生到黑板上完成任务。
解析：设输送的电功率为P，输电电压为U，送电距离为L，导线横截面积为S，电阻率为ρ。则每根导线损失的电功率P损＝I2R。
由于P＝UI，R＝ρeq \f(L,S)，所以P损＝(eq \f(P,U))2·ρeq \f(L,S)＝eq \f(P2ρL,U2S)，
现在，输送电功率P相同，导线电阻率ρ和长度L也相同。在输电电压U和导线横截面积S不同时，如果要求导线上损失的电功率相同，则应有Ueq \\al(2,1)S1＝Ueq \\al(2,2)S2
所以eq \f(S1,S2)＝eq \f(U\\al(2,2),U\\al(2,1))＝(eq \f(U2,U1))2＝(eq \f(11×103,220))2＝2500。
可见，要满足题中所设要求用220V电压输电时，导线的横截面积是11kV输电时的2500倍。
根据学生完成情况总结并给与肯定。
展示完成正确且书写完美的同学成果。
活动二：高压输电线路的分析与计算
（1）.输送过程图
输电过程
对高压输电(输送回路)中几个电压的理解
减小输电线路上电压损失的方法
（5）基本关系式
电路被划分为三个独立的回路，每个回路均可以应用闭合电路欧姆定律，串、并联电路规律，而变压器的电压、电流、功率关系是联系不同回路的桥梁。输送电压：输电线始端电压，如图中的U2。
用户电压：最终用户得到的电压，如图中的U4。
损失电压：输电线始端电压与末端电压的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这就是输电线上的电压损失。
根据ΔU＝IR可知有两种：
减小输电线路的电阻。)减小输电电流I，即提高输电电压。
功率关系P1＝P2，P3＝P4，P2＝P线＋P3
电压、电流关系
eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)，eq \f(U3,U4)＝eq \f(n3,n4)＝eq \f(I4,I3) U2＝ΔU＋U3，I2＝I3＝I线
输电电流：I线＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(U2－U3,R线)
输电导线上损耗的电功率：P线＝I线ΔU＝Ieq \\al(2,线)R线＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P2,U2)))2R线
学生记录并讨论
学生记录笔记
评价学生讨论结果
引导学生互相学习
活动三：探究理想变压器模型
创设情境：变压器实际的作用就是把原线圈的能量耦合到副线圈。把收音机放在变压器旁边可以听到”吱吱” 声。 变压器工作一段时间后，让学生触摸铁芯和线圈。
理想变压器的特点：①线圈没有电阻怠②无磁通量漏失③铁芯不发热。
(1)n2>n1，U2 >U1 一升压变压器。
(2)n2问题1: 原线圈所有的磁感线是不是都通过副线圈？
问题2: 铁芯和线圈发热又说明了什么？
问题3:理想变压器的特点是什么呢?
问题4；尝试用理论推导理想变压器变压规律？
1.学生总结分析回答。
2.理想变压器是完全没有能量损耗的。
3.学生推导。
原、副线圈感应电动势分别为
则有
对原线圈回路：U1-E1=I1r≈0.不考虑线圈内阻，U1=E1
对副线圈回路：E2=U2+I2r2 不考虑线圈内阻，E2=U2
有
评价学生分析情况
环节三：课堂练习 阅读：66页输电技术的发展
思考：为什么要研究直流输电?目前我国研究进展如何？
引导学生阅读
学生阅读讨论
评价学生阅读讨论过程及结果。
环节四：课堂小结
本节课堂学到了什么？
引导学生小结
小组讨论，总结本节课得失
评价学生总结结果
环节五：作业设计
练习与应用
“练习与应用”第3题、第5题。
指导学生完成练习，面批练习。
按要求完成练习。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
主板书设计
3.4 电能的输送
降低输电损耗的途径
①减小输电线电阻 ②减小输电线电流
远距离输电模型
U2=U3+I2R线 I2=I3
Pi=U1I1 =P2=U2I2 P线=I22R线 U损=I2R线 P3=U3I3=P4=U4I4
1.互感
2.能量转化：电能→磁场能→电能
电压、电流和功率规律
电压：
功率：P入=P出
电流：
教学反思