2019-2020年高一物理 電能的輸送教案.doc

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2019-2020年高一物理 電能的輸送教案 課 題 第 5 章 第 5 節(jié) 課時安排： 1 課時 教學(xué)目標(biāo)： 1、知識與技能： (1) 知道輸電的過程。 　　(2) 知道什么是導(dǎo)線上的功率損耗和電壓損耗；知道如何減小損耗。 　　(3) 理解為什么遠(yuǎn)距離輸電要用高壓。 　　(4) 會設(shè)計電能輸送的示意圖，并理解電壓損f耗和能量損耗的關(guān)系。 2、過程與方法： 利用研究性學(xué)習(xí)和學(xué)生合作學(xué)習(xí)，探索物理規(guī)律。 3、情感態(tài)度與價值觀： (1) 通過對實際生活中的電能輸送問題分析討論，激發(fā)學(xué)生探索物理規(guī)律的熱情。 　　(2) 通過學(xué)生對用電情況調(diào)查和計算，培養(yǎng)學(xué)生從身邊事做起養(yǎng)成節(jié)約能源的好習(xí)慣。 學(xué)情分析：學(xué)生已經(jīng)在3-1教材中學(xué)習(xí)了電路中功率、電壓、電阻、電流、電阻等各個物理量關(guān)系，同時又有前一節(jié)變壓器基礎(chǔ)知識的鋪墊，通過導(dǎo)學(xué)案引導(dǎo)，讓學(xué)生在本節(jié)課中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，再發(fā)現(xiàn)問題，小組合作探究解決問題，最后達(dá)到突破難點，理解重點的目的。 教學(xué)重點：設(shè)計電能輸送的示意圖，并理解輸電過程中的電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。 教學(xué)難點：輸電過程中要保證輸送功率不變，理解輸電過程中的電壓損耗和能量損耗的關(guān)系。 教法：引領(lǐng)式教學(xué) 分組討論 合作探究 課型：新授課 一、從生活走進(jìn)物理 1、太陽能發(fā)電站 2、三峽發(fā)電站 在實際生活中，為了合理地利用天然資源，水電站要建筑在河流上，火電站有時要建筑在煤礦附近。但是用電的地方卻分布很廣，有的地方離發(fā)電站很遠(yuǎn)。發(fā)電站發(fā)出的電能是怎樣輸送到遠(yuǎn)方的呢？ 輸送電能的基本要求是： 可靠、保質(zhì)、經(jīng)濟(jì) 二、探究降低輸電損耗的途徑 【自主學(xué)習(xí)】教師給出輸電原理圖，學(xué)生閱讀教材根據(jù)原理圖完成以下內(nèi)容 用 戶 發(fā)電機(jī) U輸、P輸 ～ I U用 P用 U損、P損 設(shè)輸電電流為I， 輸電線的電阻為R， R線 則功率損失為?P=_____ 有什么方法可以減少輸電中功率損失？ 在輸電電流一定的情況下，如果線路 的電阻減為原來的一半，線路上損失的 功率減為原來的 倍？ 在線路電阻一定的情況下，如果輸電電流減為原來的一半，線路上損失的功率減為原來的 倍？你認(rèn)為哪個途徑對于降低輸電損耗更為有效？ 教師提問 1、怎樣減小電阻依據(jù)是什么？ 依據(jù)｛減小L.增大S 2、怎樣減小電流依據(jù)是什么？ 依據(jù)P=UI U：的含義是什么…（設(shè)置問題讓學(xué)生對本節(jié)課難點引起關(guān)注，為后面難點內(nèi)容做鋪墊） 教師分析原理圖中的物理量，師生共同找到物理量關(guān)系，寫出表達(dá)式 【小組合作思考與討論】 結(jié)合上個輸電線路圖請你指出下面敘述錯在哪里，并說明原因。 將電能從發(fā)電站送到用戶，在輸電線上會損失一部分功率，設(shè)輸電電壓為U，則功率損失為： P損=UI （1） U=IR （2） 將（2）式代入（1）式，得到： P損=U2/R （3） 由（3）式可知，要減小功率損失P損，就應(yīng)當(dāng)用低壓送電和增大輸電線的電阻R。 練習(xí)： 輸送10kw的電功率，采用400V的電壓輸電，輸電線的總電阻為10Ω，求（1）輸電線中的電流？輸電線中損失的電壓是多少？用戶得到的電壓是多少？（2）輸電線損失的功率是多少？用戶得到的功率是多少？（3）如果采用4000V電壓輸電，輸電線損失的功率是多少？ （1）25A 250V 150V （2）6250W 3750W （3） 62.50W 3：討論、分析兩個方案的可行性 方案一:由電阻定律 可知，在輸電線長度L一定的情況下，為了減小 電阻，應(yīng)當(dāng)選用 、 的導(dǎo)線。 學(xué)生查閱資料：幾種導(dǎo)體材料在20℃時的電阻率 材料 ρ/Ωm 銀 1．610-8 銅 1．710-8 鋁 2．910-8 鎢 5．310-8 鐵 1．010-7 目前一般用電阻率較小的 作導(dǎo)線材料。但是，要增大導(dǎo)線的橫截面積，就要多耗費(fèi)金屬材料， ，給架線帶來很大困難。 方案二：減小導(dǎo)線中的電流I，在導(dǎo)線電阻不變的條件下，電流如果減小到原來的百分之一，功率損失公式 得損失功率減小到原來的 思考1：怎樣才能保證我們電能不變的情況下，使輸電的電流減小呢？ 思考2：怎樣才能實現(xiàn)升高電壓呢？ 思考3：升壓后的電能輸送到用戶后，能直接用嗎？還需要怎么辦？ 三、探究電能輸送的示意圖 我的設(shè)計： 發(fā)電廠 高壓輸電 用戶 升壓變壓器 降壓變壓器 1．基本環(huán)節(jié) 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 線 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 P1 P2 P3 P4 2.各物理量之間的關(guān)系 升壓變壓器：U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 P1=P2 降壓變壓器：U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3 P3=P4 輸電導(dǎo)線上：U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22R 例1、某交流發(fā)電機(jī)輸出功率為5105 W，輸出電壓為U=1.0103 V，假如輸電線的總電阻R=10Ω，在輸電線上損失的電功率等于輸電功率的5%，用戶使用電壓U=380 V. ( 1 )畫出輸電線路的示意圖（標(biāo)明各部分的符號） （2）所用升壓和降壓變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比是多少？（使用的變壓器是理想變壓器） （1） （2）1：10 25：1 例2、一小型發(fā)電站通過升壓，降壓變壓器把電能輸給用戶。已知發(fā)電機(jī)的輸出功率是500kW，端電壓為500V，升壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為1:5，兩變壓器間輸電線的總電阻為1.5Ω，降壓變壓器的輸出電壓為220V，不計變壓器的損耗。求： （1）升壓變壓器的副線圈兩端電壓； （2）輸電導(dǎo)線上的功率損失； （3）降壓變壓器原、副線圈的匝數(shù)比； （4）用戶得到的功率。 （1）2500V （2）60kW （3）10:1 （4）440kW 思考：有一臺內(nèi)阻為1Ω的發(fā)電機(jī)，供給一所學(xué)校照明電路，如圖，升壓變壓器的匝數(shù)比為1：4，降壓變壓器的匝數(shù)比為4：1，輸電線總阻為R=4Ω，全校共22個班，每班有“220V,40w”的燈6盞，若要保證全部電燈正常發(fā)光， 討論：1）發(fā)電機(jī)的輸出功率多大？ 2）發(fā)電機(jī)的電動勢多大？ 3）輸電效率是多少？ 4）若使用燈數(shù)減半并正常發(fā)光，發(fā)電機(jī)的輸出功率是否減半？ 學(xué)生活動 板書設(shè)計： 一、探究降低輸電損耗的途徑 1 4 2 2 3 U U U U R I F 用 線 r I1 I3 I4 n1 n2 n3 n4 二、電能輸送的示意圖 升壓變壓器：U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 P1=P2 降壓變壓器：U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3 P3=P4 輸電導(dǎo)線上：U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22R