電能的輸送教案

電能的輸送教案?一、教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能目標(biāo)理解電能輸送的基本原理，掌握輸電線上功率損失和電壓損失的計(jì)算方法。了解提高輸電電壓的意義，知道遠(yuǎn)距離輸電的基本電路組成。能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析實(shí)際輸電過(guò)程中的能量損失和電壓變化問(wèn)題。2.過(guò)程與方法目標(biāo)通過(guò)對(duì)電能輸送過(guò)程的分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提高邏輯推理和分析歸納能力。經(jīng)歷推導(dǎo)輸電線上功率損失和電壓損失公式的過(guò)程，體會(huì)科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)通過(guò)了解電能輸送在現(xiàn)代社會(huì)中的重要作用，感受物理知識(shí)與實(shí)際生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注能源問(wèn)題，樹立節(jié)約能源和環(huán)保的意識(shí)。二、教學(xué)重難點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)輸電線上功率損失和電壓損失的計(jì)算。提高輸電電壓的原理和意義。2.教學(xué)難點(diǎn)理解輸電過(guò)程中電壓、電流、功率之間的關(guān)系，以及如何通過(guò)合理分析和推導(dǎo)得出相關(guān)公式。運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際輸電問(wèn)題時(shí)，能夠準(zhǔn)確把握各物理量之間的聯(lián)系和變化。三、教學(xué)方法講授法、討論法、推導(dǎo)法、多媒體輔助教學(xué)法四、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）1.通過(guò)多媒體展示一些大型發(fā)電廠的圖片，如火力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電廠等，引導(dǎo)學(xué)生思考：這些發(fā)電廠產(chǎn)生的電能是如何輸送到我們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)地方的呢？2.提出問(wèn)題：在電能的輸送過(guò)程中，我們需要考慮哪些因素？如何確保電能能夠高效、穩(wěn)定地傳輸？從而引出本節(jié)課的主題電能的輸送。（二）新課教學(xué)（30分鐘）1.電能輸送的基本原理（5分鐘）講解：電能輸送的基本過(guò)程是發(fā)電廠發(fā)出的電能，經(jīng)過(guò)升壓變壓器升高電壓，然后通過(guò)輸電線路輸送到遠(yuǎn)方，再經(jīng)過(guò)降壓變壓器降低電壓，最終供給用戶使用。展示簡(jiǎn)單的電能輸送示意圖（包括發(fā)電機(jī)、升壓變壓器、輸電線路、降壓變壓器和用戶），結(jié)合示意圖講解各部分的作用。2.輸電線上的功率損失（10分鐘）設(shè)疑：在電能輸送過(guò)程中，電能會(huì)有損失嗎？損失的原因是什么？引導(dǎo)學(xué)生思考：根據(jù)焦耳定律\(Q=I^{2}Rt\)，電流通過(guò)輸電導(dǎo)線時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分熱量就是電能的損失。那么，如何計(jì)算輸電線上的功率損失呢？推導(dǎo)功率損失公式：設(shè)輸電電流為\(I\)，輸電線電阻為\(R\)，根據(jù)\(P=I^{2}R\)，可得輸電線上的功率損失\(\DeltaP=I^{2}R\)。進(jìn)一步分析：對(duì)于輸送一定功率\(P\)的電能，根據(jù)\(P=UI\)，可得\(I=\frac{P}{U}\)，將其代入功率損失公式\(\DeltaP=I^{2}R\)中，得到\(\DeltaP=\left(\frac{P}{U}\right)^{2}R\)。總結(jié)：從公式\(\DeltaP=\left(\frac{P}{U}\right)^{2}R\)可以看出，在輸送功率一定時(shí)，輸電電壓\(U\)越高，輸電線上的電流\(I\)越小，功率損失\(\DeltaP\)就越小。3.輸電線上的電壓損失（10分鐘）引導(dǎo)學(xué)生思考：在輸電線上除了有功率損失，還有電壓損失嗎？電壓損失是如何產(chǎn)生的呢？分析：由于輸電線有電阻\(R\)，根據(jù)\(U=IR\)，電流通過(guò)輸電線時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降，這就是輸電線上的電壓損失\(\DeltaU\)。即\(\DeltaU=IR\)。結(jié)合前面推導(dǎo)出的\(I=\frac{P}{U}\)，將其代入電壓損失公式\(\DeltaU=IR\)中，得到\(\DeltaU=\frac{P}{U}R\)。強(qiáng)調(diào)：從公式\(\DeltaU=\frac{P}{U}R\)可知，當(dāng)輸送功率\(P\)和輸電線電阻\(R\)一定時(shí)，輸電電壓\(U\)越高，電壓損失\(\DeltaU\)越小。4.提高輸電電壓的意義（5分鐘）組織學(xué)生討論：通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道提高輸電電壓可以減小輸電線上的功率損失和電壓損失，那么提高輸電電壓還有其他意義嗎？引導(dǎo)學(xué)生思考：從經(jīng)濟(jì)角度看，減少功率損失意味著可以節(jié)約能源，降低發(fā)電成本；從技術(shù)角度看，較高的輸電電壓可以提高輸電效率，增加輸電距離等。總結(jié)：提高輸電電壓對(duì)于電能的高效、經(jīng)濟(jì)輸送具有重要意義，這也是現(xiàn)代電力系統(tǒng)采用高壓輸電的主要原因。（三）課堂例題講解（15分鐘）1.展示例題1：某發(fā)電站輸送功率為\(P=500kW\)的電能，輸電電壓為\(U=50kV\)，輸電線電阻\(R=20\Omega\)，求輸電線上的功率損失和電壓損失。引導(dǎo)學(xué)生分析：首先根據(jù)\(I=\frac{P}{U}\)計(jì)算出輸電電流\(I\)，然后再分別代入功率損失公式\(\DeltaP=I^{2}R\)和電壓損失公式\(\DeltaU=IR\)中求解。學(xué)生計(jì)算，教師巡視指導(dǎo)，及時(shí)糾正學(xué)生在計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。給出詳細(xì)解答過(guò)程：計(jì)算輸電電流\(I=\frac{P}{U}=\frac{500\times10^{3}}{50\times10^{3}}A=10A\)。輸電線上的功率損失\(\DeltaP=I^{2}R=10^{2}\times20W=2000W=2kW\)。輸電線上的電壓損失\(\DeltaU=IR=10\times20V=200V\)。2.展示例題2：若要使例題1中的輸電線上功率損失降為原來(lái)的\(\frac{1}{4}\)，其他條件不變，輸電電壓應(yīng)提高到多少？引導(dǎo)學(xué)生思考：根據(jù)功率損失公式\(\DeltaP=\left(\frac{P}{U}\right)^{2}R\)，當(dāng)\(\DeltaP\)變?yōu)樵瓉?lái)的\(\frac{1}{4}\)時(shí)，分析\(U\)的變化情況。學(xué)生討論并計(jì)算，教師引導(dǎo)學(xué)生得出正確的解題思路和結(jié)果。解答過(guò)程：原來(lái)的功率損失\(\DeltaP_{1}=I_{1}^{2}R=\left(\frac{P}{U_{1}}\right)^{2}R\)，現(xiàn)在功率損失降為原來(lái)的\(\frac{1}{4}\)，即\(\DeltaP_{2}=\frac{1}{4}\DeltaP_{1}\)。設(shè)提高后的輸電電壓為\(U_{2}\)，則\(\DeltaP_{2}=I_{2}^{2}R=\left(\frac{P}{U_{2}}\right)^{2}R\)。因?yàn)閈(\DeltaP_{2}=\frac{1}{4}\DeltaP_{1}\)，所以\(\left(\frac{P}{U_{2}}\right)^{2}R=\frac{1}{4}\left(\frac{P}{U_{1}}\right)^{2}R\)，化簡(jiǎn)可得\(U_{2}=2U_{1}\)。已知\(U_{1}=50kV\)，所以\(U_{2}=100kV\)。通過(guò)例題講解，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固輸電線上功率損失和電壓損失的計(jì)算方法，以及提高輸電電壓對(duì)減少功率損失的作用。（四）課堂小結(jié)（5分鐘）1.引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，包括電能輸送的基本原理、輸電線上功率損失和電壓損失的計(jì)算公式及其推導(dǎo)過(guò)程，以及提高輸電電壓的意義。2.請(qǐng)學(xué)生回答：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有哪些收獲和體會(huì)？在解決電能輸送問(wèn)題時(shí)，需要注意哪些要點(diǎn)？3.教師總結(jié)：本節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)了電能輸送過(guò)程中的功率損失和電壓損失，掌握了相關(guān)的計(jì)算公式和推導(dǎo)方法。提高輸電電壓是減少電能損失、提高輸電效率的重要手段。希望同學(xué)們能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理解和分析實(shí)際生活中的電能輸送問(wèn)題。（五）課堂練習(xí)（10分鐘）1.布置課堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成：某輸電線路輸送功率為\(P=1000kW\)，輸電電壓為\(U=100kV\)，輸電線電阻\(R=10\Omega\)，求輸電線上的功率損失和電壓損失。若要使上題中的輸電線上功率損失降為原來(lái)的\(\frac{1}{10}\)，其他條件不變，輸電電壓應(yīng)提高到多少？2.學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)，教師巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問(wèn)題并進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)。3.對(duì)練習(xí)題進(jìn)行講解，核對(duì)答案，針對(duì)學(xué)生普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行重點(diǎn)講解，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。（六）課后作業(yè)（5分鐘）1.書面作業(yè)：教材課后習(xí)題中相關(guān)題目，要求認(rèn)真書寫解題過(guò)程，規(guī)范答題格式。思考：在實(shí)際的電能輸送過(guò)程中，除了考慮功率損失和電壓損失外，還可能會(huì)遇到哪些問(wèn)題？如何解決這些問(wèn)題？2.實(shí)踐作業(yè)：查閱資料，了解當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)和輸電電壓等級(jí)，分析電能是如何從發(fā)電廠輸送到本地用戶的。調(diào)查身邊有哪些節(jié)約用電的方法和措施，寫一篇簡(jiǎn)短的報(bào)告，下節(jié)課進(jìn)行交流分享。五、教學(xué)反思通過(guò)本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)電能輸送的原理和相關(guān)知識(shí)有了較為系統(tǒng)的理解，掌握了輸電線上功率損失和電壓損失的計(jì)算方法，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)設(shè)疑、引導(dǎo)、討論、