55電能的輸送

1、5.5電能的輸送一、教材分析本節(jié)內容是人教版普通高中課程標準實驗教科書物理 選修3-2第五章交變電流的第5節(jié)，是學生綜合運用前面所學知識解決實際問題的一個典型例子。課程設計力求將理論分析與實驗驗證相結合，使學生理解高壓輸電原理，培養(yǎng)和提高學生運用物理知識綜合分析、解決實際問題的能力，動手能力和合作探究的能力。教材寫得比較詳細、通俗，可讓學生閱讀課本，然后提出一些問題引導學生思考、討論。在內容的處理上，應注意以下幾個方面：1對于電路上的功率損失，可引導學生自己從已有的直流電路知識出發(fā)，進行分析，得出結論。2學生常常容易將導線上的電壓損失u損u輸u用與輸電電壓混淆起來，甚至進而得出錯誤結論。要通過

2、具體的例子，可引導學生進行討論，澄清認識。這樣可達到事半功倍的效果。要注意，切不可單純由教師講解，而代替了學生的思考。3講解電路上的電壓損失，是本節(jié)教材新增加的。目的是希望學生對輸電問題有更全面、更深入和更接近實際的認識，知道影響輸電損失的因素不止一個，分析問題應綜合考慮，抓住主要方面。但真正的實際問題比較復雜，教學中并不要求深入討論輸電中的這些實際問題，也不要求對輸電過程中感抗和容抗的影響進行深入分析。4課本中講了從減少損失考慮，要求提高輸電電壓；又講了并不是輸電電壓越高越好。希望幫助學生科學地、全面地認識問題，逐步樹立正確地分析問題、認識問題的觀點和方法。節(jié)后設的閱讀材料直流輸電既可以開闊

3、學生眼界，也可以增加知識。二、教學目標1、知識與技能（1）知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點，知道輸電過程，了解遠距離輸電的原理。（2）知道什么是輸電線上的功率損失和如何減少功率損失。（3）理解遠距離輸電要用高壓。理解高壓輸電過程中電壓、電流及功率的關系，能夠正確分析相關問題及電網(wǎng)輸電過程。2、過程與方法（1）讓學生體驗理論分析與實驗探究遠距離高壓輸電的過程與方法。（2）培養(yǎng)學生閱讀、分析、綜合和應用能力。（3）通過遠距離輸電原理分析，具體計算及實驗驗證的過程，使學生學會分析解決實際問題的兩種基本方法：理論分析、計算和實驗。3、情感、態(tài)度與價值觀（1）通過分析降低輸電損耗的途徑，引導學生全面地

4、、辯證地看問題；培養(yǎng)學生遇到問題要認真、全面分析的科學態(tài)度。（2）通過分析討論及模擬實驗激發(fā)學生求知欲望，提高學生學習物理的興趣。（3）介紹我國遠距離輸電概況，激發(fā)學生投身祖國建設的熱情。（4）教育學生節(jié)約用電，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習慣。三、教學重、難點：1、重點：找出影響遠距離輸電損失的因素，使學生理解高壓輸電可減少p與u損失。2、理解高壓輸電原理，區(qū)別導線上的輸電電壓u輸和損失電壓u損。四、教學方法：合作交流法。五、教學用具：多媒體課件、視頻材料、學生電源、100米長導線、小燈座（帶小燈泡）、短導線、可拆變壓器(2臺)、。六、課時安排：2課時七、教學過程：(一)引入新課展示一組城市美麗的夜景。

5、師：美麗的夜景讓人賞心悅目，但它需要強大的電力支持，這些電是如何從發(fā)電站來到我們的身邊的呢？（二）新課教學1電能輸送的優(yōu)點和基本要求師：電能輸送的優(yōu)點是什么？生：電能通過輸電線就可以輸送到遠方相對于煤炭、石油等能源的輸送需要大量的交通運載工具來說，“方便和節(jié)約”是它突出的優(yōu)點。師：遠距離輸送電能的基本要求是什么？生：輸送電能的基本要求是：可靠、保質、經(jīng)濟?？煽浚侵副ＷC供電線路可靠地工作，少有故障和停電。保質，就是保證電能的質量，即電壓和頻率穩(wěn)定。經(jīng)濟是指輸電線路建造和運行的費用低，電能損耗小，電價低。2遠距離輸電面臨的問題師：要想探索電能的輸送，我們就從電路圖的設計開始，請你在練習本上設計電

6、站把電能直接輸送給用戶的電路圖。（提示：用電站代替電源，用戶代替用電器）請一位學生按照設計安裝輸電電路，其它同學交流彼此的設計。實驗探究輸電損耗：器材有學生電源、長、短導線、小燈座（帶燈泡）師：（實驗指導）用學生電源輸出4v至6v的交流電表示電站，分別用長、短導線做輸電線，將小燈泡接入電路。請大家觀察燈泡亮度的變化。師：你們觀察到什么現(xiàn)象呢？生：輸電線長度變長，用戶家的小燈泡變暗。師：為什么距離電站遠近不同的用戶待遇不一樣呢？如果你是工程師，通過剛才的模擬實驗，你認為為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？遠距離大功率輸電面臨的問題是什么呢？生：輸電線上有電阻，在輸電線上有功率損失和電壓損失。當有電流流過輸電

7、線時，有一部分電能轉化為電熱而損失掉了，這是輸電線上功率損失和電壓損失的主要原因。線路越長，電能損失越大，小燈泡獲得的電能也就越少。師：回答得非常好。我們將電站輸出來的電壓、功率用u輸、p輸表示，輸電線電流為i，輸電線總電阻為r線，用戶得到的電壓、功率用u用、p用來表示，輸電線損失的電壓、功率用u損、p損來表示，那輸電線上損失的電壓、電功率如何計算呢？生：u損=ir線、3、降低輸電損耗的途徑師：既然同學們發(fā)現(xiàn)遠距離輸電面臨電能損失問題，我們可以采取什么途徑降低輸電損耗呢？生：減小i，減小r線。師：這正是減小輸電損耗的兩個途徑。那么，如何減小輸電線的電阻呢？師：首先，我們來分析減小輸電線電阻。根

8、據(jù)電阻定律，我們可以從幾方面考慮呢？這些方面是否都可行呢？生：根據(jù)電阻定律可知，要減小輸電線的電阻r線，可采用下述方法：減小材料的電阻率。銀的電阻率最小，但價格昂貴，目前選用電阻率較小的銅或鋁作輸電線。減小輸電線的長度l不可行，因為要保證輸電距離。增加導線的橫截面積，可適當增大橫截面積。太粗不可能，既不經(jīng)濟架設又困難。師：下面我們分析如何減小輸電電流。思考與討論：設輸電電壓為u，輸電電流為i，線路總電阻為r線。（1）怎樣計算輸電線路損失的功率？（2）在輸電電流一定的情況下，如何將線路的電阻減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的幾分之一？在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線

9、路上損失的功率減為原來的幾分之一？（3）通過第2步的兩項計算，你認為哪個途徑對于降低輸電線路的損耗更為有效？（4）怎樣計算用戶消耗的功率？（5）在保證用戶電功率的前提下，怎樣才能減小輸電電流？生：通過分析以上問題得出，為了減少功率損失和電壓損失，在保證一定輸送功率的前提下，可以通過提高輸電電壓來減小輸電電流。但并不是電壓越高越好。因為電壓越高，對輸電線絕緣的要求就越高，費用也越高。實際輸電時，要綜合考慮各種因素。4、設計高壓輸電的原理圖師：大家分析得很好！找到了生活中為什么用高壓輸電的原因。我們用什么可獲得高壓呢？這些途徑可行嗎？請你在上面的電路圖的基礎上設計高壓輸電的原理圖，并用模擬電路來驗

10、證。生：先升壓，經(jīng)輸電線后再降壓師：用到什么設備呢？生：升壓變壓器和降壓變壓器師：請大家畫出高壓輸電的原理圖。（引導學生交流討論，一起畫出高壓輸電的原理簡圖）。師：（設疑激趣）讓學生搭建電路，用自制的高壓輸電演示器（電路如圖）模擬高壓輸電過程，給小燈泡供電。并與之前的演示實驗進行對比小燈泡的亮度?？梢悦黠@地并觀察到實驗現(xiàn)象經(jīng)高壓輸電的燈泡比常壓輸電時亮的多。從而得出結論：高壓輸電降低了輸電損耗。引導學生總結出高壓輸電過程中電壓、電流和功率的關系（見下表）。5真實的遠距離高壓輸電師：常用的輸電模式有幾種？各是什么？生：低壓輸電：輸電功率為100 kw以下，距離為幾百米以內，一般采用220 v的電

11、壓輸電。高壓輸電：輸電功率為幾千千瓦到幾萬千瓦，距離為幾十千米到幾百千米，一般采用35 kv或110 kv的電壓輸電。超高壓輸電：輸電功率為10萬千瓦以上，距離為幾百千米，必須采用220 kv或更高的電壓輸電。師：我國遠距離輸電采用的電壓有哪幾種？生：有110 kv、220 kv、330 kv、500 kv。師：實際的遠距離輸電線路復雜多了，我們可以通過網(wǎng)絡視頻了解真實版的遠距離輸電過程。視頻網(wǎng)址：6了解電網(wǎng)供電及其優(yōu)點師：電能的輸送是一個系統(tǒng)工程，為保證電能輸送的可靠、保質、經(jīng)濟，人們設計建造了電網(wǎng)，采用電網(wǎng)供電。課后請同學們去認識一下電網(wǎng)輸電的過程，了解電網(wǎng)供電的優(yōu)點。結束語：通過我們今天

12、的努力，我們發(fā)現(xiàn)了電能輸送過程中的問題，找到了解決問題的途徑使用高壓交流輸電模式。在實際生活中，我們只有這種模式嗎？存在直流輸電模式吧？在交流輸電過程中，除了電能損失之外，還面臨哪些問題？城市的運轉需要強大的電力，一旦出現(xiàn)固障該怎么辦？這些都是值得我們繼續(xù)攀登的問題。利用你們的智慧，利用你們所學的知識去為人類點亮更多的光明之路吧！例：輸送4400kw的電功率,采用110 kv高壓輸電,輸電導線中的電流是多少？如果用110v電壓,輸電導線中的電流是多少？（三）課堂小結本節(jié)主要學習以下問題：1理解在輸電功率一定的情況下，提高輸電電壓，可以減少輸電線上的功率損失和電壓損失。2遠距離輸電線路上，p損i2r，其中ip/u。3遠距離輸電中，采用高壓輸電p損和u損都能減少。4電站輸出功率由用戶消耗功率決定。5學習建構物理模型，節(jié)約用電，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習慣。（四）布置作業(yè)p50“問題與練習”第3、4、5題。（五）板書設計5.5電能