2024-2025學年高中物理 第五章 交變電流 5 電能的輸送（2）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學年高中物理第五章交變電流5電能的輸送（2）教案新人教版選修3-2授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學內(nèi)容2024-2025學年高中物理第五章交變電流5電能的輸送（2）教案新人教版選修3-2

1.理解輸電線路中電阻、電感和電容對電流的影響。

2.學習交流電的功率計算，掌握視在功率、有功功率和無功功率的概念。

3.掌握提高輸電效率的方法，了解高壓輸電的原理。

4.分析和計算輸電線路中的電壓損失和功率損失。

5.舉例說明我國電力系統(tǒng)采用的輸電方式和提高輸電效率的措施。核心素養(yǎng)目標1.培養(yǎng)學生運用物理知識解決實際問題的能力，通過對電能輸送過程的分析，提高學生的科學思維能力。

2.強化學生對交流電功率概念的理解，使學生能夠從能量轉化的角度認識電能在輸送過程中的損耗，培養(yǎng)能量觀念。

3.激發(fā)學生的探究精神，通過高壓輸電原理的學習，引導學生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，發(fā)展科學探究能力。

4.培養(yǎng)學生的團隊合作意識，通過小組討論我國電力系統(tǒng)采用的輸電方式和提高輸電效率的措施，加強交流與合作。

5.培養(yǎng)學生的科技強國觀念，結合我國電力工業(yè)的發(fā)展，激發(fā)學生的民族自豪感和責任感。學情分析本節(jié)課的教學對象為高中二年級學生，經(jīng)過之前的學習，他們在物理知識、邏輯思維、實驗操作等方面具備了一定的基礎。但在電能輸送這一章節(jié)，學生可能存在以下特點和問題：

1.知識層面：學生已經(jīng)掌握了電阻、電感和電容的基本概念，但對交流電功率的計算及其在實際應用中的影響理解不夠深入。此外，對于高壓輸電的原理和我國電力系統(tǒng)的了解較為有限。

2.能力層面：學生在解決具體問題時，可能會出現(xiàn)理論知識與實際問題脫節(jié)的現(xiàn)象。在分析輸電線路中的電壓損失和功率損失時，計算能力、分析能力和邏輯思維能力有待提高。

3.素質層面：學生的自主學習能力、合作探究能力較強，但在課堂表現(xiàn)中，部分學生可能較為內(nèi)向，參與度不高。此外，學生的科技強國觀念和責任感有待加強。

（1）知識層面：

①學生對電阻、電感和電容的基本概念掌握程度較好，但部分學生可能對它們在交流電路中的作用及相互影響理解不深。

②學生對交流電功率的計算公式有所了解，但可能對視在功率、有功功率和無功功率的實際意義和應用場景認識不足。

③學生對于高壓輸電的原理和我國電力系統(tǒng)的了解主要來源于生活經(jīng)驗和媒體報道，缺乏系統(tǒng)性的認識。

（2）能力層面：

①學生在解決具體問題時，可能會出現(xiàn)理論知識與實際問題脫節(jié)的現(xiàn)象，如不能將交流電功率的計算應用于實際輸電線路的分析。

②在分析輸電線路中的電壓損失和功率損失時，學生可能需要加強計算能力和邏輯思維能力，以便更好地理解電能輸送過程。

③部分學生在面對復雜問題時，可能缺乏獨立思考和解決問題的能力，需要教師引導和啟發(fā)。

（3）素質層面：

①學生的自主學習能力較強，能夠主動查找資料、解決問題，但部分學生可能缺乏合作精神，課堂參與度不高。

②學生具備一定的探究精神，但在面對困難時，可能會出現(xiàn)放棄或依賴他人的現(xiàn)象。

③學生的科技強國觀念和責任感有待加強，需要教師在教學過程中加以引導。

1.強化基礎知識，通過實例講解使學生深入理解交流電功率的計算及其在實際應用中的影響。

2.培養(yǎng)學生的計算能力、分析能力和邏輯思維能力，提高他們解決實際問題的能力。

3.注重團隊合作，鼓勵學生積極參與課堂討論，提高課堂參與度。

4.激發(fā)學生的探究精神，引導他們自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

5.結合我國電力工業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)學生的科技強國觀念和責任感。教學資源準備1.教材：

-確保每位學生都備有新人教版選修3-2物理教材，提前指導學生預習第五章交變電流中關于電能輸送的相關內(nèi)容。

-準備教學參考資料，如教師用書、教案集、習題集等，以便于教師在教學過程中參考和指導學生課后鞏固。

2.輔助材料：

-收集和整理與電能輸送相關的圖片、圖表和視頻資料，包括輸電線路、變電站、高壓輸電塔等實物圖片，以及交流電功率計算、電壓損失和功率損失分析的圖表和動畫。

-準備我國電力系統(tǒng)發(fā)展歷程和高壓輸電技術的介紹視頻，以增強學生對電力工業(yè)的認識。

-設計和制作教學PPT，整合上述輔助材料，以便于在課堂上展示和講解。

3.實驗器材：

-準備交流電路實驗套件，包括電阻、電感、電容元件，用于演示它們在交流電路中的作用。

-準備示波器、電壓表、電流表等測量儀器，以便學生能夠直觀地觀察和測量交流電的參數(shù)。

-確保所有實驗器材的安全性，進行課前檢查和維護，確保實驗過程的順利進行。

4.教室布置：

-根據(jù)教學需要，將教室劃分為教學區(qū)、實驗操作臺和小組討論區(qū)。

-教學區(qū)應配備投影儀和幕布，以便于展示PPT和視頻資料。

-實驗操作臺應設置在便于教師指導和學生操作的位置，確保實驗過程中學生能夠清晰觀察實驗現(xiàn)象。

-小組討論區(qū)應布置在教室的四周，提供足夠的座位和空間，便于學生進行合作學習和討論。

-教室內(nèi)應有足夠的照明和通風，為學生創(chuàng)造一個舒適的學習環(huán)境。教學流程（一）課前準備（預計用時：5分鐘）

學生預習：

發(fā)放預習材料，引導學生提前了解電能輸送的學習內(nèi)容，標記出有疑問或不懂的地方。

設計預習問題，如“為什么需要高壓輸電？”和“交流電的功率如何計算？”，激發(fā)學生思考，為課堂學習電能輸送內(nèi)容做好準備。

教師備課：

深入研究教材，明確教學目標和重難點，如交流電功率計算、高壓輸電原理等。

準備教學用具和多媒體資源，確保教學過程的順利進行。

設計課堂互動環(huán)節(jié)，提高學生學習電能輸送的積極性。

（二）課堂導入（預計用時：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題：“如何提高電能輸送的效率？”引發(fā)學生的好奇心和求知欲，引導學生進入學習狀態(tài)。

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學習的交變電流的基礎知識，幫助學生建立知識之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學生對電阻、電感和電容在交流電路中的作用的掌握情況，為學習新課打下基礎。

（三）新課呈現(xiàn)（預計用時：25分鐘）

知識講解：

清晰、準確地講解交流電功率的計算，結合實際輸電線路幫助學生理解視在功率、有功功率和無功功率的概念。

突出重點，強調高壓輸電的原理和我國電力系統(tǒng)的運行方式。

互動探究：

設計小組討論環(huán)節(jié)，讓學生圍繞“高壓輸電的優(yōu)點和挑戰(zhàn)”問題展開討論，培養(yǎng)學生的合作精神和溝通能力。

鼓勵學生提出自己的觀點和疑問，引導學生深入思考電能輸送過程中的能量轉化和損失問題。

技能訓練：

設計實踐活動或實驗，讓學生在實踐中體驗知識的應用，提高實踐能力。

在新課呈現(xiàn)結束后，對交流電功率的計算和高壓輸電原理進行梳理和總結。

強調重點和難點，幫助學生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習（預計用時：5分鐘）

隨堂練習：

發(fā)放隨堂練習題，讓學生在課堂上完成，檢查學生對交流電功率計算和電能輸送知識的掌握情況。

鼓勵學生相互討論、互相幫助，共同解決問題。

錯題訂正：

針對學生在隨堂練習中出現(xiàn)的錯誤，進行及時訂正和講解。

引導學生分析錯誤原因，避免類似錯誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預計用時：3分鐘）

知識拓展：

介紹我國特高壓輸電技術的發(fā)展和應用，拓寬學生的知識視野。

引導學生關注學科前沿動態(tài)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結合電能輸送內(nèi)容，引導學生思考能源利用與社會發(fā)展的關系，培養(yǎng)學生的社會責任感。

鼓勵學生分享學習心得和體會，增進師生之間的情感交流。

（六）課堂小結（預計用時：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學習的電能輸送內(nèi)容，強調交流電功率計算和高壓輸電原理的重點和難點。

肯定學生的表現(xiàn)，鼓勵他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學習的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學習效果。

提醒學生注意作業(yè)要求和時間安排，確保作業(yè)質量。教學資源拓展1.拓展資源：

-推薦閱讀《電力系統(tǒng)分析》相關章節(jié)，了解電力系統(tǒng)的基本構成、運行原理以及電能輸送的過程。

-建議閱讀有關我國電力工業(yè)發(fā)展的資料，了解我國電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。

-閱讀有關高壓輸電技術的科普文章，了解高壓輸電的技術原理、優(yōu)點以及面臨的挑戰(zhàn)。

-收集和觀看電力系統(tǒng)相關的紀錄片，如《中國電力之路》、《特高壓輸電技術》等，加深對電力系統(tǒng)的認識。

-查閱有關交變電流在實際應用中的案例，如家用電器、工業(yè)設備等，了解交流電功率在實際電路中的應用。

2.拓展建議：

-學生可以通過查閱相關書籍、資料，深入了解交變電流在電力系統(tǒng)中的應用，掌握交流電功率計算在實際問題中的運用。

-鼓勵學生參觀電力設施，如變電站、輸電線路等，直觀地了解電能輸送的過程，將理論知識與實際相結合。

-建議學生開展小組研究，探討高壓輸電技術在我國電力系統(tǒng)中的應用，分析其優(yōu)缺點，并提出改進措施。

-鼓勵學生關注國內(nèi)外電力行業(yè)的發(fā)展動態(tài)，了解新型能源、智能電網(wǎng)等前沿技術，培養(yǎng)對電力行業(yè)的興趣。

-學生可以結合自己的生活經(jīng)驗，思考電能輸送過程中可能存在的問題和改進空間，提出創(chuàng)新性的解決方案。

-建議學生通過制作思維導圖、表格等形式，對所學知識進行總結和歸納，形成完整的知識體系。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.計算題：布置幾道關于交流電功率計算的題目，讓學生根據(jù)所學公式進行計算，鞏固對交流電功率概念的理解。

2.分析題：給出一個實際的輸電線路案例，要求學生分析其中的電壓損失和功率損失，運用所學知識解決實際問題。

3.繪圖題：要求學生繪制一個簡單的交流電路圖，標注出電阻、電感和電容的位置，并說明它們在電路中的作用。

4.簡答題：布置一些簡答題，要求學生用自己的語言描述高壓輸電的原理和我國電力系統(tǒng)采用的輸電方式。

5.探究題：鼓勵學生自主探究，提出一個與電能輸送相關的問題，通過查找資料、實驗等方法尋找答案，培養(yǎng)學生的探究精神。

作業(yè)反饋：

1.對學生的計算題進行批改，指出計算過程中的錯誤，并提供正確的計算方法。

2.對學生的分析題進行批改，評價學生對電壓損失和功率損失分析的正確性，并提出改進建議。

3.對學生的繪圖題進行批改，檢查電路圖的準確性和完整性，指出需要改進的地方。

4.對學生的簡答題進行批改，評價學生對高壓輸電原理和我國電力系統(tǒng)輸電方式的描述是否準確，并提供補充和修正。

5.對學生的探究題進行批改，評價學生的探究過程和結論的正確性，提供指導和建議，鼓勵學生繼續(xù)深入探究。重點題型整理1.題型一：交流電功率計算

題目：已知一個交流電路中，電壓為220V，電流為10A，電阻為22Ω，電感為5H，電容為0.1F。求該電路的視在功率、有功功率和無功功率。

解答：首先，計算交流電路的阻抗：

Z=R+jXL-XC

Z=22+j(2π×5×10^-3)-1/(2π×0.1×10^-3)

Z=22+j0.314-j0.159

Z=22+j0.155

然后，計算視在功率：

S=V×I

S=220×10

S=2200VA

接著，計算有功功率：

P=V×I×cosφ

cosφ=R/Z

cosφ=22/√(22^2+0.155^2)

cosφ=22/√(484+0.024)

cosφ=22/√(484.024)

cosφ=0.995

P=220×10×0.995

P=2178W

最后，計算無功功率：

Q=V×I×sinφ

sinφ=X/Z

sinφ=(0.314-0.159)/√(22^2+0.155^2)

sinφ=0.155/√(484+0.024)

sinφ=0.155/√(484.024)

sinφ=0.005

Q=220×10×0.005

Q=11VAR

答案：視在功率為2200VA，有功功率為2178W，無功功率為11VAR。

2.題型二：電壓損失和功率損失分析

題目：一個交流電路的電壓為220V，電流為10A，電阻為22Ω，電感為5H，電容為0.1F。求該電路的電壓損失和功率損失。

解答：首先，計算電壓損失：

ΔV=I×Z

ΔV=10×(22+j0.155)

ΔV=10×22+j1.55

ΔV=220+j1.55V

接著，計算功率損失：

ΔP=I^2×R

ΔP=10^2×22

ΔP=100×22

ΔP=2200W

答案：電壓損失為220V，功率損失為2200W。

3.題型三：高壓輸電原理

題目：解釋高壓輸電的原理及其優(yōu)點。

解答：高壓輸電的原理是利用變壓器將發(fā)電站的低電壓升高到高電壓進行輸送，以減少輸電線路中的電流，從而降低線路的電阻損耗和功率損失。高壓輸電的優(yōu)點包括減少線路損耗、提高輸電效率、降低輸電成本等。

4.題型四：我國電力系統(tǒng)采用的輸電方式

題目：簡述我國電力系統(tǒng)采用的輸電方式。

解答：我國電力系統(tǒng)采用的輸電方式主要包括高壓交流輸電和高壓直流輸電。高壓交流輸電是利用交流電壓升高進行輸送，而高壓直流輸電則是將交流電轉換為直流電進行輸送。兩種方式都有其優(yōu)缺點，根據(jù)實際情況選擇使用。

5.題型五：電能輸送過程中的能量轉化和損失

題目：分析電能輸送過程中的能量轉化和損失。

解答：電能輸送過程中，電能從發(fā)電站經(jīng)過輸電線路輸送到用戶。在這個過程中，電能會轉化為熱能、磁能等形式，存在一定的能量損失。能量損失主要來源于線路電阻損耗、電感損耗、電容損耗以及變壓器損耗等。為了提高電能輸送效率，需要采取措施降低這些損耗，如采用高壓輸電、優(yōu)化線路布局、使用高效變壓器等。板書設計1.教學內(nèi)容概述：

-電能的輸送

2.重點知識點：

-交流電功率計算

-高壓輸電原理

-我國電力系統(tǒng)輸電方式

3.交流電功率計算：

-視在功率

-有功功率

-無功功率

4.高壓輸電原理：

-原理

-優(yōu)點

5.我國電力系統(tǒng)輸電方式：

-高壓交流輸電

-高壓直流輸電

6.電能輸送過程中的能量轉化和損失：

-能量轉化

-損失來源

7.提高電能輸送效率的措施：

-高壓輸電

-優(yōu)化線路布局

-使用高效變壓器

8.總結：

-電能輸送的重要性

-提高電能輸送效率的意義

9.課堂練習：

-計算交流電功率

-分析電壓損失和功率損失

-繪制交流電路圖

10.課后作業(yè)：

-計算交流電功率

-分析電壓損失和功率損失

-探究電能輸送過程中的能量轉化和損失

11.拓展學習：

-閱讀相關書籍和資料

-參觀電力設施

-關注電力行業(yè)動態(tài)

12.下節(jié)課預告：

-電能的利用

-發(fā)電機和電動機的工作原理

-電能轉換技術教學反思與總結回顧本節(jié)課的教學過程，我深感自己在教學方法、策略和管理方面還有許多需要改進的地方。首先，在教學方法上，