課 題
人教版高中物理·選擇性必修·第二冊(cè)
第三章第4節(jié) 電能的輸送
課 型
新授課? 復(fù)習(xí)課□ 試卷講評(píng)課□ 其他課□
授課班級(jí)
授課時(shí)間
教學(xué)內(nèi)容分析
課標(biāo)要求：
了解發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化。認(rèn)識(shí)電磁學(xué)在人類生活和社會(huì)發(fā)展中的作用。
教材分析：
本節(jié)內(nèi)容是電磁感應(yīng)和交變電流知識(shí)在生產(chǎn)生活中的實(shí)際應(yīng)用。教材首先通過(guò)“問(wèn)題”欄目，從能量角度提出“遠(yuǎn)距離輸電中，如何減少電能的損耗”的問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考。接著從能量損耗的表達(dá)式分析減少能量損耗的兩種方法，并分析得到降低電流能更有效的減少能耗。從降低電流方法提出提高輸電電壓的解決方法。
學(xué)情分析
知識(shí)儲(chǔ)備：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了焦耳定律、變壓器等內(nèi)容，知道導(dǎo)線具有電阻，產(chǎn)生焦耳熱，知道電能損耗。
能力基礎(chǔ)：在實(shí)際生活中學(xué)生已經(jīng)知道高壓輸電概念，但還不理解為什么采用高壓輸電可以降低能量損耗。
思維能力：要在學(xué)生已學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上設(shè)置合適的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生自主分析推理，得到降低能量損耗的方法，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)距離輸電的物理模型。
核心素養(yǎng)
物理觀念∶了解提高輸電電壓是降低遠(yuǎn)距離輸電損耗的有效途徑，會(huì)用相關(guān)知識(shí)解釋實(shí)際的輸電問(wèn)題。
科學(xué)思維∶經(jīng)歷建立遠(yuǎn)距離輸電模型的過(guò)程，體會(huì)建立理想模型的思維方法。
科學(xué)探究：理解工程技術(shù)要兼顧科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多種因素，知道電網(wǎng)供電是遠(yuǎn)距離輸電的重要發(fā)展。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任∶了解我國(guó)遠(yuǎn)距離輸電概括，激發(fā)學(xué)生投身祖國(guó)建設(shè)的熱情。
教學(xué)準(zhǔn)備
可拆變壓器、萬(wàn)用表、導(dǎo)線、學(xué)生電源、小燈泡、多媒體課件。
活動(dòng)設(shè)計(jì)
教學(xué)內(nèi)容
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
評(píng)價(jià)任務(wù)
環(huán)節(jié)一：導(dǎo)入新課
小組討論預(yù)習(xí)：
問(wèn)題：電能從電廠轉(zhuǎn)移到用戶，需要什么設(shè)備？
巡視課本預(yù)習(xí)完成情況
小組討論預(yù)習(xí)結(jié)果
通過(guò)預(yù)習(xí)回答問(wèn)題。
（1）表?yè)P(yáng)預(yù)習(xí)完成良好的同學(xué)；
（2）鼓勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)。
展示學(xué)習(xí)目標(biāo)
功率損失的原因
功率損失大小的計(jì)算
高壓輸電線路的分析與計(jì)算

讓學(xué)生 明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到帶目標(biāo)學(xué)習(xí)；根據(jù)目標(biāo)，學(xué)生自主判斷學(xué)習(xí)情況
情境導(dǎo)入
閱讀教材63-65頁(yè)，思考并回答
（1）輸送電能的基本要求是什么？
可靠 ；保質(zhì) ；經(jīng)濟(jì)。
（2）降低輸電損耗有哪兩個(gè)途徑？
減小電流；減小電阻。
學(xué)生分組討論交流。
聽(tīng)學(xué)生的回答情況，評(píng)價(jià)。
環(huán)節(jié)二：新課教學(xué)
活動(dòng)一：1、探究變壓器構(gòu)造
功率損失的原因
功率損失大小的計(jì)算
（3）減少損耗的方法
引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)
[特別提醒]
(1)輸送功率是指高壓輸電線起始端輸出的功率，損失功率是輸電線上消耗的功率。
(2)無(wú)論從減少輸電線路上的功率損失，還是減少電壓損失來(lái)看，都要求提高輸電電壓，以減小輸電電流。
(3)發(fā)電站的輸送功率取決于用戶消耗的功率，不是由發(fā)電站輸出的功率決定用戶和線路消耗的功率。
輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)電阻時(shí)，電能必有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損失掉。
ΔP＝I2R，I為輸電線路上的電流，R為線路電阻；
ΔP＝eq \f(ΔU2,R)，ΔU為輸電線路上損失的電壓，R為線路電阻；
ΔP＝ΔUI，ΔU為輸電線路上損失的電壓，I為線路上的電流；
ΔP＝(eq \f(P,U))2ρeq \f(L,S)，P為輸送電功率，U為輸電電壓，ρ為電阻率，L為輸電線的總長(zhǎng)度，S為橫截面積。
據(jù)P損＝I2R可知，減小輸電線路上功率損失的方法主要有兩種：
①減小輸電線的電阻R，據(jù)R＝ρ·eq \f(L,S)
a．減小輸電線長(zhǎng)度L：由于輸電距離一定，所以在實(shí)際中不可能用減小L來(lái)減小R
b．減小電阻率ρ：目前一般用電阻率較小的銅或鋁作導(dǎo)線材料
c．增大導(dǎo)線的橫截面積S：這要多耗費(fèi)金屬材料，增加成本，同時(shí)給輸電線的架設(shè)帶來(lái)很大的困難
②減小輸電電流I，據(jù)I＝eq \f(P,U)
a．減小輸送功率P：在實(shí)際中不能以用戶少用或不用電來(lái)達(dá)到減少損耗的目的
b．提高輸電電壓U：在輸送功率P一定，輸電線電阻R一定的條件下，輸電電壓提高到原來(lái)的n倍，據(jù)P損＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P,U)))2·R知，輸電線上的功率損耗將降為原來(lái)的eq \f(1,n2)
根據(jù)以上分析知，采用高壓輸電是減小輸電線上功率損耗最有效、最經(jīng)濟(jì)的措施。
從完成情況和書寫情況等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
2.課堂練習(xí)：教材67頁(yè)第4題
引導(dǎo)學(xué)生閱讀題目分析過(guò)程。
挑選學(xué)生到黑板上完成任務(wù)。
解析：設(shè)輸送的電功率為P，輸電電壓為U，送電距離為L(zhǎng)，導(dǎo)線橫截面積為S，電阻率為ρ。則每根導(dǎo)線損失的電功率P損＝I2R。
由于P＝UI，R＝ρeq \f(L,S)，所以P損＝(eq \f(P,U))2·ρeq \f(L,S)＝eq \f(P2ρL,U2S)，
現(xiàn)在，輸送電功率P相同，導(dǎo)線電阻率ρ和長(zhǎng)度L也相同。在輸電電壓U和導(dǎo)線橫截面積S不同時(shí)，如果要求導(dǎo)線上損失的電功率相同，則應(yīng)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。
可見(jiàn)，要滿足題中所設(shè)要求用220V電壓輸電時(shí)，導(dǎo)線的橫截面積是11kV輸電時(shí)的2500倍。
根據(jù)學(xué)生完成情況總結(jié)并給與肯定。
展示完成正確且書寫完美的同學(xué)成果。
活動(dòng)二：高壓輸電線路的分析與計(jì)算
（1）.輸送過(guò)程圖
輸電過(guò)程
對(duì)高壓輸電(輸送回路)中幾個(gè)電壓的理解
減小輸電線路上電壓損失的方法
（5）基本關(guān)系式
電路被劃分為三個(gè)獨(dú)立的回路，每個(gè)回路均可以應(yīng)用閉合電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路規(guī)律，而變壓器的電壓、電流、功率關(guān)系是聯(lián)系不同回路的橋梁。輸送電壓：輸電線始端電壓，如圖中的U2。
用戶電壓：最終用戶得到的電壓，如圖中的U4。
損失電壓：輸電線始端電壓與末端電壓的差值(ΔU＝U2－U3＝I2R)，形成的原因是輸電導(dǎo)線有電阻，電流通過(guò)輸電線時(shí)，會(huì)在線路上產(chǎn)生電勢(shì)降落，致使輸電線路末端的電壓比起始端電壓要低，這就是輸電線上的電壓損失。
根據(jù)ΔU＝IR可知有兩種：
減小輸電線路的電阻。)減小輸電電流I，即提高輸電電壓。
功率關(guān)系P1＝P2，P3＝P4，P2＝P線＋P3
電壓、電流關(guān)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線
輸電電流：I線＝eq \f(P2,U2)＝eq \f(P3,U3)＝eq \f(U2－U3,R線)
輸電導(dǎo)線上損耗的電功率：P線＝I線ΔU＝Ieq \\al(2,線)R線＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(P2,U2)))2R線
學(xué)生記錄并討論
學(xué)生記錄筆記
評(píng)價(jià)學(xué)生討論結(jié)果
引導(dǎo)學(xué)生互相學(xué)習(xí)
活動(dòng)三：探究理想變壓器模型
創(chuàng)設(shè)情境：變壓器實(shí)際的作用就是把原線圈的能量耦合到副線圈。把收音機(jī)放在變壓器旁邊可以聽(tīng)到”吱吱” 聲。 變壓器工作一段時(shí)間后，讓學(xué)生觸摸鐵芯和線圈。
理想變壓器的特點(diǎn)：①線圈沒(méi)有電阻?、跓o(wú)磁通量漏失③鐵芯不發(fā)熱。
(1)n2>n1，U2 >U1 一升壓變壓器。
(2)n2

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4 電能的輸送

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