电能的输送教案.docx

电能的输送教案

??一、教学目标

1.知识与技能目标

理解电能输送的基本原理，掌握输电线上电压损失和功率损失的计算方法。

了解提高输电电压的意义，知道远距离输电的基本电路组成。

能够运用所学知识分析和解决与电能输送相关的简单问题。

2.过程与方法目标

通过对电能输送过程的分析，培养学生逻辑推理和分析问题的能力。

通过推导输电线上的功率损失和电压损失公式，让学生体会科学探究中数学工具的应用，提高学生运用数学知识解决物理问题的能力。

3.情感态度与价值观目标

通过了解电能输送在现代社会中的重要作用，培养学生关注社会、关注科技发展的意识。

通过对输电线路损耗问题的讨论，让学生认识到节约能源的重要性，增强学生的节能意识和社会责任感。

二、教学重难点

1.教学重点

理解输电线上功率损失和电压损失的原因及计算方法。

掌握提高输电电压的意义及相关原理。

2.教学难点

输电线上功率损失和电压损失公式的推导过程及应用。

引导学生理解在实际的电能输送过程中如何综合考虑各种因素以实现高效、经济的输电。

三、教学方法

讲授法、讨论法、推导法、类比法相结合。通过讲授让学生系统地获取知识，利用讨论法激发学生的思维，通过推导法帮助学生理解公式的来龙去脉，运用类比法将抽象知识形象化，便于学生理解。

四、教学过程

（一）课程导入（5分钟）

1.展示一些现代社会中大规模电能输送的图片，如高压输电线路、变电站等，提问学生：我们日常生活中使用的电能是如何从发电厂输送到我们身边的呢？引发学生的思考和兴趣。

2.引导学生回顾电流做功的公式\(W=UIt\)以及功率的公式\(P=UI\)，强调电能的输送离不开电路，而在大规模的电能输送中必然涉及到长距离输电线路。从而引出本节课的主题电能的输送。

（二）知识讲解（25分钟）

1.电能输送的基本原理

结合简单的输电电路图（画出从发电厂到用户的基本输电电路，包括发电机、升压变压器、输电线路、降压变压器和用户负载），讲解电能输送的流程：发电厂的发电机产生电能，通过升压变压器升高电压，然后经过输电线路将电能输送到远方，再通过降压变压器降低电压，最终供给用户使用。

提问学生：为什么要升高电压进行输电呢？引导学生思考电压与输电过程中一些物理量的关系，为后续讲解做铺垫。

2.输电线上的功率损失

设输电电流为\(I\)，输电线电阻为\(R\)，根据焦耳定律\(Q=I^{2}Rt\)，在时间\(t\)内输电线上产生的热量\(Q\)就等于输电线上损失的电能\(W_{损}\)。

由功率的定义\(P=\frac{W}{t}\)，可得输电线上损失的功率\(P_{损}=I^{2}R\)。

强调这个公式表明，输电线上的功率损失与输电电流的平方成正比，与输电线电阻成正比。

3.输电线上的电压损失

设输电线路始端电压为\(U\)，末端电压为\(U\)，则输电线上的电压损失\(\DeltaU=UU\)。

根据欧姆定律\(I=\frac{U}{R}\)，对于输电线有\(\DeltaU=IR\)。

解释这个公式说明输电线上的电压损失与输电电流和输电线电阻成正比。

4.提高输电电压的意义

引导学生根据\(P_{损}=I^{2}R\)和\(P=UI\)（输送功率一定），分析当升高输电电压\(U\)时，输电电流\(I\)的变化情况，进而得出功率损失\(P_{损}\)的变化情况。

当输送功率\(P\)一定时，由\(I=\frac{P}{U}\)可知，升高输电电压\(U\)，输电电流\(I\)减小，再根据\(P_{损}=I^{2}R\)，输电线上的功率损失将大大减小。

举例说明提高输电电压对减少电能损失的显著效果，如远距离输电中，若不提高电压，电能在输电线上的损失会非常大，导致大量电能浪费。

（三）公式推导与拓展（20分钟）

1.输电线上功率损失公式的另一种推导

设输送功率为\(P\)，输电电压为\(U\)，则输电电流\(I=\frac{P}{U}\)。

把\(I=\frac{P}{U}\)代入\(P_{损}=I^{2}R\)中，可得\(P_{损}=(\frac{P}{U})^{2}R=\frac{P^{2}R}{U^{2}}\)。

引导学生分析这个公式中各物理量之间的关系，强调在输送功率\(P\)和输电线电阻\(R\)一定时，输电电压\(U\)越高，功率损失\(P_{损}\)越小。

2.输电线路的等效电路模型

画出输电线路的等效电路，将输电线电阻\(R\)等效为一个电阻元件，与理想变压器的相关部分联系起来。

进一步分析在等效电路中，如何根据已知条件计算输电线上的功率损失和电压损失，以