高中物理人教版 (新課標(biāo))選修35 電能的輸送教學(xué)設(shè)計(jì)-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

一．教學(xué)設(shè)計(jì) 對(duì)于電路上的功率損失，可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，引導(dǎo)學(xué)生自己從已有的直流電路知識(shí)出發(fā)，進(jìn)行分析，得出結(jié)論．講解電路上的電壓損失，是本教材新增加的．目的是希望學(xué)生對(duì)輸電問題有更全面、更深人和更接近實(shí)際的認(rèn)識(shí)，知道影響輸電損失的因素不只一個(gè)，分析問題應(yīng)綜合考慮，抓住主要方面．但真正的實(shí)際問題比較復(fù)雜，教學(xué)中并不要求深人討論輸電中的這些實(shí)際問題，也不要求對(duì)輸電過程中感抗和容抗的影響進(jìn)行深入分析．教學(xué)中要注意掌握好分寸．二．教學(xué)目標(biāo) 1．知識(shí)與技能：（1）知道“便于遠(yuǎn)距離輸送”是電能的優(yōu)點(diǎn)，知道輸電過程。（2）知道降低輸電損耗的兩個(gè)途徑。（3）了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)和意義。 2．過程與方法：通過思考、討論、閱讀，培養(yǎng)學(xué)生閱讀、分析、綜合和應(yīng)用能力 3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀：（1）培養(yǎng)學(xué)生遇到問題要認(rèn)真、全面分析的科學(xué)態(tài)度。（2）介紹我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電概況，激發(fā)學(xué)生投身祖國(guó)建設(shè)的熱情。三．教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 1．重點(diǎn)：找出影響遠(yuǎn)距離輸電損失的因素，使學(xué)生理解高壓輸電可減少功率與電壓損失。 2．難點(diǎn)：理解高壓輸電原理，區(qū)別導(dǎo)線上的輸電電壓U和損失電壓ΔU。四．教學(xué)方法：自學(xué)討論法、閱讀法、講解法。五．教學(xué)過程 1．引入新課人們常把各種形式的能（如水流能、燃料化學(xué)能、核能）先轉(zhuǎn)化為電能再進(jìn)行傳輸，這是因?yàn)殡娔芸梢酝ㄟ^電網(wǎng)來傳輸，那么電能在由電廠傳輸給用戶過程中要考慮什么問題？這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)遠(yuǎn)距離輸電的知識(shí)，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真仔細(xì)地閱讀教材，回答老師提出的下列問題 2．進(jìn)行新課（1）降低輸電損耗的兩個(gè)途徑 ①輸送電能的基本要求是什么？輸送電能的基本要求是：可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì)。可靠，是指保證供電線路可靠地工作，少有故障和停電。保質(zhì)，就是保證電能的質(zhì)量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟(jì)是指輸電線路建造和運(yùn)行的費(fèi)用低，電能損耗小。 ②遠(yuǎn)距離大功率輸電面臨的困難是什么？在輸電線上有功率損失。 ③輸電線上功率損失的原因是什么？功率損失的表達(dá)式是什么？降低輸電損耗的兩個(gè)途徑是什么？由于輸電線有電阻，當(dāng)有電流流過輸電線時(shí)，有一部分電能轉(zhuǎn)化為電熱而損失掉了。這是輸電線上功率損失的主要原因。設(shè)輸電電流為I，輸電線的電阻為r，則功率損失為ΔP=I2r. 根據(jù)功率損失的表達(dá)式ΔP=I2r可知，要減少輸電線上的功率損失，有兩種方法：其一是減小輸電線的電阻；其二是減小輸電電流。 ④如何減小輸電線的電阻呢？根據(jù)電阻定律可知r=ρ，要減小輸電線的電阻r，可采用下述方法： Ⅰ．減小材料的電阻率ρ.銀的電阻率最小，但價(jià)格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線． Ⅱ．減小輸電線的長(zhǎng)度l不可行，因?yàn)橐ＷC輸電距離. Ⅲ．增加導(dǎo)線的橫截面積，可適當(dāng)增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟(jì)又架設(shè)困難。 ⑤如何減小輸電線中的電流呢？閱讀并回答教材49頁“思考與討論”中的問題。在輸電功率一定的條件下，根據(jù)P=UI可知，要減小輸電線中的電流I，必須提高輸電電壓U，這就是采用高壓輸電的道理。 ⑥以上兩個(gè)途徑中，哪一個(gè)對(duì)于降低輸電線路的損耗更有效？舉例說明。采用高壓輸電。在輸電電流一定的情況下，線路電阻減為原來的一半，線路中損耗的功率減為原來的。在線路電阻一定的情況下，電壓提高一倍，線路中的電流減為一半，而損耗的功率減為原來的。 ⑦大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓不符合遠(yuǎn)距離輸電的要求，怎么辦？而到達(dá)目的地的電壓也不符合用戶的要求，怎么辦？在發(fā)電機(jī)處用升壓變壓器升高電壓，在用戶處用降壓變壓器降低電壓. 投影片展示我國(guó)遠(yuǎn)距離高壓輸電情況及遠(yuǎn)距離高壓輸電的原理。如下圖所示。設(shè)發(fā)電機(jī)的輸出功率為P，則功率損失為：ΔP=I22R 用戶得到的功率為P用=P-ΔP. 輸電線路上的電壓損失為：ΔU=I2R，則U3=U2-ΔU. ⑧目前，我國(guó)常用的遠(yuǎn)距離輸電采用的電壓有哪幾種？有110 kV、220 kV、330 kV，輸電干線采用500 kV的超高壓，西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV的線路。 ⑨是不是輸電電壓越高越好？為什么？不是。電壓越高，對(duì)輸電線路和變壓器的要求越高，建設(shè)費(fèi)用越高。實(shí)際輸送電能時(shí)，要綜合考慮，如輸送功率的大小、距離的遠(yuǎn)近、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求等，要依照不同情況選擇合適的輸電電壓。（2）電網(wǎng)供電 ①采用電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn)是什么？可以在能源產(chǎn)地使用大容量發(fā)電機(jī)組，降低一次能源的輸送成本，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，電網(wǎng)可以減少斷電的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)劑不同地區(qū)電力供需平衡，保障供電質(zhì)量。 3．小結(jié)：通過本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)以下問題：（1）降低輸電損耗的兩個(gè)途徑：減小線路電阻和減小輸電電流。減小輸電電流是最有效的途徑。遠(yuǎn)距離輸電線路上，P損=I2r=，其中（I=）。采用高壓輸電可以達(dá)到減小輸電電流的目的。（2）電網(wǎng)供電的優(yōu)點(diǎn) 4．實(shí)例探究高壓輸電的優(yōu)點(diǎn) （1）遠(yuǎn)距離輸送交變電流都采用高壓輸電。我國(guó)西北電網(wǎng)正在建設(shè)750kV線路。采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是（） A．可節(jié)省輸電線的銅材料 B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C．可減少輸電線上的能量損耗 D．可加快輸電的速度遠(yuǎn)距離輸電的過程（2）某小型水電站發(fā)電機(jī)輸出的電功率為100 kW，輸出電壓250 V，現(xiàn)準(zhǔn)備向遠(yuǎn)處輸電，所用輸電線的總電阻為8Ω，要求輸電時(shí)在輸電線上損失的電功率不超過輸送電功率的5%，用戶獲得220 V電壓.求應(yīng)選用匝數(shù)比為多大的升壓變壓器和降壓變壓器？（理想變壓器）六．知識(shí)總結(jié)與遷移 1．知識(shí)總結(jié) （1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電的原因是____________________.輸送電能的基本要求是__________ （2）輸送電能的過程中減小電能損失的最有效的途徑是___________________________. （3）請(qǐng)畫出輸電線路的示意圖，并寫出各個(gè)物理量之間的關(guān)系．（4）電源的輸出功率_______________，輸電損失的功率是______________，用戶得到的功率_____________.以上三種功率的關(guān)系是__________________． 2．課堂練習(xí) （1）在遠(yuǎn)距離輸電過程中，為減少輸電線路上的電能損失，可采用的最佳方法是（） A．使輸電線粗一些 B．減短輸電線長(zhǎng)度 C．減少通電時(shí)間 D．采用高壓輸電（2）遠(yuǎn)距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓提高到原來的n倍，則下列說法中正確的是 A．輸電線上的電流變?yōu)樵瓉淼膎倍 B．輸電線上的電壓損失變?yōu)樵瓉淼?/n2 C．輸電線上的電功率損失變?yōu)樵瓉淼?/n D．若輸電線上的電功率損失不變，輸電線路長(zhǎng)度可變?yōu)樵瓉淼膎2倍（3）下列關(guān)于減小遠(yuǎn)距離輸電導(dǎo)線上熱損耗的說法中，正確的是（） A．因?yàn)闊峁β蔖=，所以應(yīng)降低輸送電壓，增大輸電導(dǎo)線電阻，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗 B．因?yàn)闊峁β蔖=IU，所以應(yīng)采用低電壓、小電流輸電，才能減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗 C．因?yàn)闊峁β蔖=I2R，所以可采用減小輸電線電阻或減小輸送電流的方法來減小輸電導(dǎo)線上的熱損耗 D．以上說法均不正確（4）某發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電導(dǎo)線的總電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校得到的電壓為U2，則輸電導(dǎo)線上損失的功率可表示為：（） A．U12/R B．(U1－U2) 2/R C．I2R D．I(U1－U2) （5）在遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，若采用升壓變壓器使輸電電壓升高為原來的n倍，對(duì)輸出一定的功率而言，則輸電電流是原來的_____倍，輸電線上的電能損耗減少為原來的_____倍．（6）在遠(yuǎn)距離高壓輸電中，輸送功率為P，輸電電壓為U，輸電線路電阻為R，則輸電線上損失的功率為：( ) A．U2/R B．PR/U C．RU2/P D．RP2/U2 （7）發(fā)電機(jī)路端電壓為250V，輸送功率是20kW，輸電線電阻為0.5Ω，則用戶得到的電壓為 __________V，功率為____________kW．（8）某火力發(fā)電站輸出的電功率是9900kW，輸電導(dǎo)線的電阻為2Ω，分別用18kV和110kV的電壓輸電，則導(dǎo)線上損失的功率分別是_________ kW和_________kW．（9）某發(fā)電廠原來用11kV的交流電壓輸電，后來改用升壓變壓器將電壓升高到220kV輸電，輸送的電功率都是P，若輸電線路的電阻為R，則下列說法中正確的是（） A．據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的電流降為原來的1/20 B．據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的電流增為原來的20倍 C．據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的功率損耗減為原來的1/400 D．據(jù)公式，提高電壓后輸電線上的功率損耗將增大為原來的400倍（10）一小水電站，輸出的電功率為20kW，輸電線總電阻為，如果先用400V電壓輸送，后又改用2000V電壓輸送，則輸送電壓提高后，輸電導(dǎo)線上損失的電功率的變化情況是 A．減小50W B．減少1200W C．減少W D．增大W （11）有一臺(tái)內(nèi)阻為的發(fā)電機(jī)，供給一個(gè)學(xué)校用電，升壓變壓器的匝數(shù)比，降壓變壓器的匝數(shù)比，輸電線總電阻是，全校共有22個(gè)教室，每個(gè)教室有“220V 40W”的電燈6盞，若要保證全部電燈正常發(fā)光，則（） ①發(fā)電機(jī)的輸出功率應(yīng)是多大？ ②發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)是多大？ ③輸電效率是多大？（12）在離用電單位的較遠(yuǎn)處建了一座小型的水電站，發(fā)電機(jī)輸出功率為5kW，輸出電壓為220V，輸電線的電阻，允許輸電線路損耗功率為輸送功率的6%，用電單位所需的電壓為220V，根據(jù)上述條件： ①畫出供電的電路示意圖； ②計(jì)算所用的升壓變壓器和降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比各是多少？（設(shè)變壓器為理想變壓器）七．作業(yè)： 1．輸電線的電阻共計(jì)r，輸送的電功率是P，用電壓U送電，則用戶能得到的電功率是（） A． B． C． D． 2．發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U1，發(fā)電廠至學(xué)校的輸電線電阻為R，通過導(dǎo)線的電流為I，學(xué)校輸入電壓為U2，下列4個(gè)計(jì)算輸電線損耗的式子中，不正確的是（） A． B． C． D． 3．遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是 A．升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶電設(shè)備消耗的功率無關(guān) B．輸電線中的電流只由升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比決定 C．當(dāng)用戶用電器的總電阻減少時(shí)，輸電線上損失的功率增大 D．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓器輸入電壓 4．一小水電站，輸出的電功率為20kW，輸電線總電阻為，如果先用400V電壓輸送，后又改用2000V電壓輸送，則輸送電壓提高后，輸電導(dǎo)線上損失的電功率的變化情況是（） A．減小50W B．減少1200W C．減少W D．增大W 5．“西電東送”是我國(guó)一項(xiàng)重大的能源發(fā)展戰(zhàn)略，也是我國(guó)西部大開發(fā)的四大工程之一，將西部地區(qū)的電能輸送到東部地區(qū)，需要遠(yuǎn)距離輸電，為了減少輸電中的損失，有兩種可行辦法：一種是減少輸電線的，另一種方法是減少輸送電路的；為了保證輸出的電功率不變，就必須提高輸電的，在550kV超高壓輸電方案和110kV高壓輸電方案中，應(yīng)使用輸電方案，在這兩種輸電方案中電能損失之比是 . 6．遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，原來的輸出電壓為U0，輸電線上功率損失為P0，要使輸電線上的功率損失降為原來的1%，則輸出電壓為 U0，此時(shí)輸電線上的電壓損失將變?yōu)樵瓉淼? 倍。 7．有一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為100，原線圈上所加電壓為23kV，副線圈通過總電阻為2Ω的供電導(dǎo)線向用戶供電，用戶用電器得到電壓是220V，求供電導(dǎo)線上損耗的功率？ 8．關(guān)于電能輸送的以下分析，正確的是 ( ) A．由公式P=U2/R得出，輸電電壓越高，輸電導(dǎo)線上的功率損失越大 B．由公式P=U2/R得出，輸電導(dǎo)線的電阻越大，功率損失越小 C．由公式P=I2R得出，輸出電流越大，輸電導(dǎo)線上的功率損失越大 D．由公式P=IU得出，輸出導(dǎo)線上的功率損失與電流成正比 9．遠(yuǎn)距離輸送交流電都采用高壓輸電.我國(guó)正在研究用比330 kV高得多的電壓進(jìn)行輸電.采用高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)是( ) A．可節(jié)省輸電線的材料 B．可根據(jù)需要調(diào)節(jié)交流電的頻率 C．可減少輸電線上的能量損失 D．可加快輸電的速度 10．由甲地向乙地輸電，輸送的電功率一定，輸電線的材料一定。設(shè)輸電電壓為U，輸電電線橫截面積為S，輸電線因發(fā)熱損失的電功率為P，那么（） A．若U一定，則P與S成反比 B．．若U一定，則P與S2成反比 C．若S一定，則P與U2成反比 D．若S一定，則P與U成反比

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