第五節(jié) 電能的輸送 教學(xué)目標(biāo):   (一)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)之一;知道輸電的過(guò)程。    2、知道什么是導(dǎo)線上的功率損耗和電壓損耗;知道如何減小損耗。    3、理解為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高壓。    4、會(huì)設(shè)計(jì)電能輸送的示意圖,并理解電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。    5、培養(yǎng)學(xué)生綜合全面的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。    6、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。    (二)過(guò)程與方法    1、利用研究性學(xué)習(xí)小組的調(diào)查和學(xué)生合作學(xué)習(xí)相互結(jié)合,探索物理規(guī)律。    2、利用多媒體課件與課堂演示實(shí)驗(yàn)相互結(jié)合,探究物理規(guī)律。    (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀    1、通過(guò)我國(guó)超導(dǎo)研究的介紹,激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。    2、通過(guò)對(duì)實(shí)際生活中的電能輸送問(wèn)題分析討論,激發(fā)學(xué)生探索物理規(guī)律的熱情。    3、通過(guò)學(xué)生對(duì)用電情況調(diào)查和計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生從身邊事做起養(yǎng)成節(jié)約能源的好習(xí)慣。    4、體驗(yàn)合作探究學(xué)習(xí)的快樂(lè),調(diào)節(jié)人際交往能力,協(xié)調(diào)能力。 教學(xué)重點(diǎn):設(shè)計(jì)電能輸送的示意圖,并理解輸電過(guò)程中的電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。 教學(xué)難點(diǎn):輸電過(guò)程中要保證輸送功率不變,理解輸電過(guò)程中的電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。 教學(xué)方法:探究、講授、討論、練習(xí) 教學(xué)用具:錄像資料,多媒體課件。 教學(xué)過(guò)程: (一)新課引入 1、簡(jiǎn)單說(shuō)明總理的關(guān)于科學(xué)發(fā)展與和諧社會(huì)的論述。要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,就是要使有限的能源發(fā)揮最大效益。 2、我國(guó)缺電現(xiàn)狀,圖片和網(wǎng)上新聞資料,西部地區(qū)缺電嚴(yán)重。你能根據(jù)所學(xué)的物理知識(shí),從研究者的角度對(duì)電能的節(jié)約輸送給幾點(diǎn)更好的建議? 師:我國(guó)最大的發(fā)電站是三峽。三峽電站對(duì)我們?nèi)A東輸送了很多的電能(圖表資料)黑板畫(huà)圖電站至華東地區(qū)為分析后面的輸電圖做鋪墊。 師:從三峽到華東地區(qū)遙遙數(shù)千里怎樣減小輸電過(guò)程中的能量損耗是值得探索的問(wèn)題。 (二)新課教學(xué) 1、布置合作學(xué)習(xí)任務(wù):請(qǐng)以學(xué)習(xí)小組為單位展開(kāi)討論,從減小電阻方面考慮,你有什么好的建議呢?并將你們的討論結(jié)果寫(xiě)在合作學(xué)習(xí)交流卡上。 學(xué)習(xí)小組合作學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)小組中發(fā)表意見(jiàn),在組內(nèi)及組與組之間互動(dòng)交流。 2、學(xué)習(xí)小組討論結(jié)果 (1)、選擇較好的結(jié)果投影并分析。 (2)、提問(wèn)其他同學(xué)補(bǔ)充分析。 學(xué)生小聲議論并補(bǔ)充自己的意見(jiàn)。 3、研究小組給出的調(diào)查結(jié)果 第一小組:介紹金屬電阻率知識(shí),和我國(guó)超導(dǎo)的現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果。得出ρ的減小是有限的,根據(jù)交流卡上的題目,計(jì)算導(dǎo)線截面積S。培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算能力,截面積S的計(jì)算結(jié)果為96000mm2這樣粗的導(dǎo)線實(shí)際是不可能有的,通過(guò)計(jì)算讓學(xué)生知道S的增大是有限的。 討論第二個(gè)方案:即從減小電流方面考慮。 設(shè)疑,引導(dǎo)學(xué)生思索; 師:對(duì)于減小電流我有一個(gè)很好的創(chuàng)意說(shuō)出來(lái)同學(xué)們看行不行?如上面例題中只要將輸入功率從200KW減小到2KW這樣就可以使輸電電流減小到原來(lái)的1/100了。這樣做可以嗎? 生積極參與,積極思考。師生互動(dòng)討論,請(qǐng)學(xué)生發(fā)表自己的見(jiàn)解。 4、師生互動(dòng)學(xué)習(xí) 根據(jù):P=UI(知要減小I而且P不變,則必須升高電壓U。 計(jì)算說(shuō)明,如果能使輸電線路中的電流減小為原來(lái)的1%則能量損耗就可以減小為原來(lái)的1/10000 。 利用多媒體課件互動(dòng),解決教學(xué)難點(diǎn)。用多媒體,把電能輸送的示意圖,制成拼圖游戲,降低難度,并使學(xué)生接受快。 請(qǐng)畫(huà)好圖的同學(xué)到前面來(lái),組合輸電原理示意圖。請(qǐng)同學(xué)在課件上標(biāo)出,輸電示意圖中的各部分電壓關(guān)系,能量關(guān)系。 (板書(shū)) 一、輸電線上的功率損失: 輸電功率P 輸入給用電設(shè)備的功率P ′ 輸電線上的功率損失△P:△P=P—P ′=I2R 減少功率損失:(1)減小輸電線的電阻 (2)減小輸電電流 如何減少輸電線的電阻: (1)減少材料的電阻率ρ(鋁或銅,金銀最好但不可行) (2)減少輸電線的長(zhǎng)度L(不可行) (3)增加導(dǎo)線的橫截面積S 1. 輸電導(dǎo)線上的功率損失分析: (1)減小導(dǎo)線的電阻可減小損失功率,但有限 (2)減小輸送電流可大大減小損失功率,在線路和輸送功率不變時(shí),可提高輸送電壓以減小輸送電流 (3)在輸送功率和線路一定時(shí),線路損失功率與輸送電壓的二次方成反比,即: 二、輸電線上的電壓損失 發(fā)電廠的輸送電壓U 用電設(shè)備兩端電壓U′ 輸電導(dǎo)線電阻兩端的電壓△U:△U=U—U ′=IR 三、常用的幾種輸電模式: 1、低壓輸電 輸電功率為100kw以下,距離為幾百米以?xún)?nèi),一般采用220V的電壓輸電 2、高壓輸電 輸電功率為幾千千瓦以下,距離為幾十千米到幾百千米,一般采用35kV或110kv的電壓輸電 3、超高壓輸電 輸送功率為10萬(wàn)千瓦以上,距離幾百千米,需采用220kv或更高的電壓輸電 四、遠(yuǎn)距離輸電示意圖 簡(jiǎn)單輸送電路的計(jì)算步驟: (1)畫(huà)出供電電路圖 (2)以變壓器鐵心為界劃分各個(gè)回路,各回路可獨(dú)立運(yùn)用歐姆定律,分析回路中的電壓,電流和功率等參數(shù) (3)各回路間可通過(guò)變壓器的電壓關(guān)系和初、次級(jí)功率相同的關(guān)系相聯(lián)系 例 學(xué)校有一臺(tái)應(yīng)急備用發(fā)電機(jī),內(nèi)阻為r=1Ω,升壓變壓器匝數(shù)比為1∶4,降壓變壓器的匝數(shù)比為4∶1,輸電線的總電阻為R=4Ω,全校22個(gè)教室,每個(gè)教室用“220V,40W”的燈6盞,要求所有燈都正常發(fā)光,則:⑴發(fā)電機(jī)的輸出功率多大?⑵發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大?⑶輸電線上損耗的電功率多大? 解析 ⑴所有燈都正常工作的總功率為22×6×40=5280W, 用電器總電流為A, 輸電線上的電流A, 降壓變壓器上:U2=4U2/=8 80V, 升壓變壓器的次級(jí):=+ U2 =6×4+ 880=904V. 升壓變壓器的初級(jí):U1=U1//4=226V,輸入電流為I1=4I1/=24A, 因此升壓變壓器的輸入功率P1=U1I1=5424W, 發(fā)電機(jī)的輸出功率P= P1+Pr=6000 W ⑵發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=U1+I1r=250V ⑶輸電線上損耗的電功率PR=IR2R=144W 小結(jié) 我們今天通過(guò)電能輸送的學(xué)習(xí)掌握了, 1、輸電的原理示意圖 2、并知道了導(dǎo)線上的電壓損失,功率損失 3、會(huì)用電壓關(guān)系和能量關(guān)系分析輸電問(wèn)題。(注意哪里是導(dǎo)線電壓,哪里是輸出電壓,哪里是輸入電壓) 作業(yè) P49 問(wèn)題與練習(xí) 1、2題

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5 電能的輸送

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