25春滬科版九年級下冊物理教學(xué)設(shè)計 第十八章 第三節(jié) 電能的輸送

第三節(jié)電能的輸送

教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)1.了解采用高壓輸電,可以減少電能在輸送線路的損失,提高電能的輸送效率。2.了解高壓觸電的方式及其防護(hù)。能力目標(biāo)1.通過分析高壓輸電的原理,培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。2.了解電弧觸電和跨步電壓觸電,提高學(xué)生的安全防范意識。素養(yǎng)目標(biāo)具有對科學(xué)的求知欲,初步建立將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于實際的意義。

教學(xué)重難點

教學(xué)重點1.能說明高壓輸電可以減少電能在輸送線路上的損失,提高電能的輸送效率。2.介紹高壓觸電的兩種方式。教學(xué)難點理解高壓輸電的原理并且能夠解釋高壓輸電能夠減少電能損失的原因。

教學(xué)過程

一、新課導(dǎo)入前面我們學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,通過發(fā)電機(jī)我們可以大量地生產(chǎn)電能。比如,葛洲壩電站通過發(fā)電機(jī)把水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,發(fā)電功率可達(dá)271.5萬千瓦,這么多的電能是怎樣輸送到用電地方去的呢?二、教學(xué)步驟探究點1高壓輸電[閱讀課本]P170“從發(fā)電站到用電地區(qū)……高壓輸電線上的電壓通常都有幾百千伏。”[思考]電能通過什么從電站輸送到你家的呢?[提示]連接電站到我們家的是輸電電纜。[思考]高壓輸電線上的電壓與家庭電路電壓相同嗎?[提示]家庭用電電壓一般是220V,而高壓輸電線上的電壓通常有幾百千伏。[閱讀課本]P170~171“為什么要用這么高的電壓……超高壓送電?！盵思考]遠(yuǎn)距離是采用什么方式輸送電能的?[提示]觀察P171“圖18-21”升壓變壓器的作用是提高電壓的,降壓變壓器的作用是降低電壓的,高壓線路輸送電能。[歸納提升]電能輸送的過程:發(fā)電站→升壓變壓器→高壓線路→降壓變壓器→用電單位。[思考]為什么要采用高壓輸電呢?[提示]高壓輸電可以減少電能在輸送線路上的損失。由于發(fā)電站的功率P是一定的,由公式P=UI可知,當(dāng)電壓U升高到n倍即U'=nU時,電流就相應(yīng)減小到1n即I'=1nI,由W=(I')2Rt=In2Rt=1n2I2Rt可知,電壓增加到原來的n倍,電流減小到原來的1[習(xí)題]對于遠(yuǎn)距離輸電,下列說法正確的是 ()A.遠(yuǎn)距離輸電輸送的是直流電B.高壓輸電可以減少電能損失C.高壓線路上的電壓可以隨意升高D.輸電線上的電阻越大,則電能損失越小[分析]遠(yuǎn)距離輸電輸送的是發(fā)電站的交流發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電;根據(jù)P=UI可知,高壓輸電電壓高,電流小,根據(jù)P損=I2R可知,高壓輸電可以減少電能損失;高壓輸電必須綜合考慮各種因素,電壓不可以隨意升高;根據(jù)P損=I2R可知,輸電線上的電阻越大,則電能損失越大。[答案]B[習(xí)題]高壓輸電線路的鐵塔頂端有一條(或兩條)比下面輸電線細(xì)的金屬線,如圖,它的作用是 ()A.加強(qiáng)鐵塔的穩(wěn)定性B.傳輸零線的電流C.防雷電起到避雷針的作用D.作為備用線,供輸電線斷開時應(yīng)急使用[分析]頂端的金屬線是避雷線,防止雷直接擊到輸電線上,這兩條線一般與鐵塔相連,將雷電流引入大地。[答案]C[習(xí)題]如圖是遠(yuǎn)距離輸電示意圖,請你說明圖中設(shè)備A、B的名稱并簡要說明它們各自的作用。(1)設(shè)備A是,作用是。

(2)設(shè)備B是,作用是。

[分析]從發(fā)電站到用電區(qū),通常都有相當(dāng)長的一段距離。當(dāng)功率一定時,提高電壓,從而使電線中的電流減小,則電線上損失的電能減小,所以,在發(fā)電廠內(nèi)先用升壓變壓器把電壓升高再輸送;輸送到用電區(qū)的電為了滿足不同的用電需要,應(yīng)降低電壓,必須使用降壓變壓器。[答案](1)升壓變壓器升高電壓(2)降壓變壓器降低電壓[習(xí)題]我國現(xiàn)階段社會發(fā)展突飛猛進(jìn),綜合國力增強(qiáng),社會和家庭的用電量迅猛增加,這就給我國的輸電線路提出了更高的要求。大家都知道,輸電使用的金屬導(dǎo)線有電阻,也會有電能損失,即Q損=I2Rt,也稱為損失功率,即P損=I2R。在輸送電功率,即P輸=UI不變的情況下,現(xiàn)在輸電線路較長,為避免電能的損失,都采取高壓輸電的方法。輸電電壓U=110kV,即11萬伏特的電壓。我國各大發(fā)電站發(fā)出的都是三相電,即傳輸時是三條主線,請注意觀察如圖所示的輸電線路場景圖片。用你所學(xué)習(xí)的知識,回答下列問題:(1)為減少輸電線路上的損失功率,應(yīng)采取的辦法是、。

(2)請你說出采取高壓輸電的原理是

。

(3)從圖片中可以看到,輸電線路的三條主線中的一組導(dǎo)線中有金屬支架相連,就是三相電中的一相電。傳輸一相電有的是用4根電線,有的是用6根電線,這樣做的目的是

。

[分析](1)在輸電電流I輸出一定的情況下,由公式P輸=I輸2R可知,輸電導(dǎo)線電阻R越小,輸電功率損失越小;在輸電導(dǎo)線電阻R一定的情況下,由P輸=I輸2R可知,輸電電流I輸越小,功率P輸損失越小,故要減少輸電線路上的損失功率,應(yīng)采取的辦法是減小導(dǎo)線中的電流、減小導(dǎo)線的電阻。(2)在輸送電功率不變的情況下,電壓越高,線路中的電流越小,由焦耳定律Q[答案](1)減小電流減小電阻(2)升高電壓,減小電流,可以減小電能的損失(3)增大了導(dǎo)線的橫截面積,從而使輸電導(dǎo)線電阻變小,輸電損失的電能減小探究點2高壓觸電及其防護(hù)[閱讀課本]P171“高壓觸電及其防護(hù)”[思考]高電壓可以不經(jīng)過降壓變壓器,直接接入家庭電路嗎?[提示]高電壓的絕緣防護(hù)要求很高,直接供給家用電器是十分不安全的。[思考]用電器能直接利用高電壓嗎?[提示]高壓輸電的電壓遠(yuǎn)高于用電器的額定電壓,導(dǎo)致通過用電器的電流過大,從而燒毀導(dǎo)線和用電器。[思考]高壓輸電線為什么架設(shè)得很高?[提示]人和動物接近高壓輸電線就可能發(fā)生觸電事故。[歸納提升]當(dāng)人和動物靠近高壓設(shè)施時,人和動物與高壓帶電體之間就可能出現(xiàn)電弧而被擊中,這種現(xiàn)象叫電弧觸電。[思考]假如有高壓輸電線落到地面,我們能靠近嗎?[提示]以高壓輸電線的斷頭處為圓心,輸電線的電壓逐漸降低。輸電線的電壓越高,安全電壓的半徑就越大。[歸納提升]高壓輸電線落在地上,地面上與電線斷頭距離不同的各點間存在電壓,當(dāng)人走近斷頭處時,如果兩腳位于離斷頭遠(yuǎn)近不同的位置上,則兩腳之間有了電壓,這時有電流通過人體,造成跨步電壓觸電。[思考]為了防止高壓觸電,我們應(yīng)注意哪些事項?[提示]不靠近高壓帶電體,發(fā)現(xiàn)高壓輸電線斷落地面,需豎立警示牌。[歸納提升]安全用電的原則:一是不接觸低壓帶電體,二是不靠近高壓帶電體。[習(xí)題]在農(nóng)村電網(wǎng)改造過程中,將細(xì)導(dǎo)線換成粗導(dǎo)線。這是通過增大導(dǎo)體的橫截面積來(選填“增大”或“減小”)電阻。當(dāng)人靠近高壓帶電體時,即使不接觸也容易產(chǎn)生觸電。

[分析]當(dāng)導(dǎo)體的材料、長度相同時,橫截面積大的電阻小,橫截面積小的電阻大,故將細(xì)導(dǎo)線換成粗導(dǎo)線,這是通過增大導(dǎo)體的橫截面積來減小電阻;當(dāng)人靠近高壓線路,且小于安全距離時,高壓線路與人之間產(chǎn)生放電,造成高壓電弧觸電。[答案]減小高壓電弧三、板書設(shè)計第三節(jié)電能的輸送1.電