2024-2025学年高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送（2）教案 新人教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第五章交变电流5电能的输送（2）教案新人教版选修3-2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容2024-2025学年高中物理第五章交变电流5电能的输送（2）教案新人教版选修3-2

1.理解输电线路中电阻、电感和电容对电流的影响。

2.学习交流电的功率计算，掌握视在功率、有功功率和无功功率的概念。

3.掌握提高输电效率的方法，了解高压输电的原理。

4.分析和计算输电线路中的电压损失和功率损失。

5.举例说明我国电力系统采用的输电方式和提高输电效率的措施。核心素养目标1.培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，通过对电能输送过程的分析，提高学生的科学思维能力。

2.强化学生对交流电功率概念的理解，使学生能够从能量转化的角度认识电能在输送过程中的损耗，培养能量观念。

3.激发学生的探究精神，通过高压输电原理的学习，引导学生自主发现问题和解决问题，发展科学探究能力。

4.培养学生的团队合作意识，通过小组讨论我国电力系统采用的输电方式和提高输电效率的措施，加强交流与合作。

5.培养学生的科技强国观念，结合我国电力工业的发展，激发学生的民族自豪感和责任感。学情分析本节课的教学对象为高中二年级学生，经过之前的学习，他们在物理知识、逻辑思维、实验操作等方面具备了一定的基础。但在电能输送这一章节，学生可能存在以下特点和问题：

1.知识层面：学生已经掌握了电阻、电感和电容的基本概念，但对交流电功率的计算及其在实际应用中的影响理解不够深入。此外，对于高压输电的原理和我国电力系统的了解较为有限。

2.能力层面：学生在解决具体问题时，可能会出现理论知识与实际问题脱节的现象。在分析输电线路中的电压损失和功率损失时，计算能力、分析能力和逻辑思维能力有待提高。

3.素质层面：学生的自主学习能力、合作探究能力较强，但在课堂表现中，部分学生可能较为内向，参与度不高。此外，学生的科技强国观念和责任感有待加强。

（1）知识层面：

①学生对电阻、电感和电容的基本概念掌握程度较好，但部分学生可能对它们在交流电路中的作用及相互影响理解不深。

②学生对交流电功率的计算公式有所了解，但可能对视在功率、有功功率和无功功率的实际意义和应用场景认识不足。

③学生对于高压输电的原理和我国电力系统的了解主要来源于生活经验和媒体报道，缺乏系统性的认识。

（2）能力层面：

①学生在解决具体问题时，可能会出现理论知识与实际问题脱节的现象，如不能将交流电功率的计算应用于实际输电线路的分析。

②在分析输电线路中的电压损失和功率损失时，学生可能需要加强计算能力和逻辑思维能力，以便更好地理解电能输送过程。

③部分学生在面对复杂问题时，可能缺乏独立思考和解决问题的能力，需要教师引导和启发。

（3）素质层面：

①学生的自主学习能力较强，能够主动查找资料、解决问题，但部分学生可能缺乏合作精神，课堂参与度不高。

②学生具备一定的探究精神，但在面对困难时，可能会出现放弃或依赖他人的现象。

③学生的科技强国观念和责任感有待加强，需要教师在教学过程中加以引导。

1.强化基础知识，通过实例讲解使学生深入理解交流电功率的计算及其在实际应用中的影响。

2.培养学生的计算能力、分析能力和逻辑思维能力，提高他们解决实际问题的能力。

3.注重团队合作，鼓励学生积极参与课堂讨论，提高课堂参与度。

4.激发学生的探究精神，引导他们自主发现问题、解决问题。

5.结合我国电力工业的发展，培养学生的科技强国观念和责任感。教学资源准备1.教材：

-确保每位学生都备有新人教版选修3-2物理教材，提前指导学生预习第五章交变电流中关于电能输送的相关内容。

-准备教学参考资料，如教师用书、教案集、习题集等，以便于教师在教学过程中参考和指导学生课后巩固。

2.辅助材料：

-收集和整理与电能输送相关的图片、图表和视频资料，包括输电线路、变电站、高压输电塔等实物图片，以及交流电功率计算、电压损失和功率损失分析的图表和动画。

-准备我国电力系统发展历程和高压输电技术的介绍视频，以增强学生对电力工业的认识。

-设计和制作教学PPT，整合上述辅助材料，以便于在课堂上展示和讲解。

3.实验器材：

-准备交流电路实验套件，包括电阻、电感、电容元件，用于演示它们在交流电路中的作用。

-准备示波器、电压表、电流表等测量仪器，以便学生能够直观地观察和测量交流电的参数。

-确保所有实验器材的安全性，进行课前检查和维护，确保实验过程的顺利进行。

4.教室布置：

-根据教学需要，将教室划分为教学区、实验操作台和小组讨论区。

-教学区应配备投影仪和幕布，以便于展示PPT和视频资料。

-实验操作台应设置在便于教师指导和学生操作的位置，确保实验过程中学生能够清晰观察实验现象。

-小组讨论区应布置在教室的四周，提供足够的座位和空间，便于学生进行合作学习和讨论。

-教室内应有足够的照明和通风，为学生创造一个舒适的学习环境。教学流程（一）课前准备（预计用时：5分钟）

学生预习：

发放预习材料，引导学生提前了解电能输送的学习内容，标记出有疑问或不懂的地方。

设计预习问题，如“为什么需要高压输电？”和“交流电的功率如何计算？”，激发学生思考，为课堂学习电能输送内容做好准备。

教师备课：

深入研究教材，明确教学目标和重难点，如交流电功率计算、高压输电原理等。

准备教学用具和多媒体资源，确保教学过程的顺利进行。

设计课堂互动环节，提高学生学习电能输送的积极性。

（二）课堂导入（预计用时：3分钟）

激发兴趣：

提出问题：“如何提高电能输送的效率？”引发学生的好奇心和求知欲，引导学生进入学习状态。

回顾旧知：

简要回顾上节课学习的交变电流的基础知识，帮助学生建立知识之间的联系。

提出问题，检查学生对电阻、电感和电容在交流电路中的作用的掌握情况，为学习新课打下基础。

（三）新课呈现（预计用时：25分钟）

知识讲解：

清晰、准确地讲解交流电功率的计算，结合实际输电线路帮助学生理解视在功率、有功功率和无功功率的概念。

突出重点，强调高压输电的原理和我国电力系统的运行方式。

互动探究：

设计小组讨论环节，让学生围绕“高压输电的优点和挑战”问题展开讨论，培养学生的合作精神和沟通能力。

鼓励学生提出自己的观点和疑问，引导学生深入思考电能输送过程中的能量转化和损失问题。

技能训练：

设计实践活动或实验，让学生在实践中体验知识的应用，提高实践能力。

在新课呈现结束后，对交流电功率的计算和高压输电原理进行梳理和总结。

强调重点和难点，帮助学生形成完整的知识体系。

（四）巩固练习（预计用时：5分钟）

随堂练习：

发放随堂练习题，让学生在课堂上完成，检查学生对交流电功率计算和电能输送知识的掌握情况。

鼓励学生相互讨论、互相帮助，共同解决问题。

错题订正：

针对学生在随堂练习中出现的错误，进行及时订正和讲解。

引导学生分析错误原因，避免类似错误再次发生。

（五）拓展延伸（预计用时：3分钟）

知识拓展：

介绍我国特高压输电技术的发展和应用，拓宽学生的知识视野。

引导学生关注学科前沿动态，培养学生的创新意识和探索精神。

情感升华：

结合电能输送内容，引导学生思考能源利用与社会发展的关系，培养学生的社会责任感。

鼓励学生分享学习心得和体会，增进师生之间的情感交流。

（六）课堂小结（预计用时：2分钟）

简要回顾本节课学习的电能输送内容，强调交流电功率计算和高压输电原理的重点和难点。

肯定学生的表现，鼓励他们继续努力。

布置作业：

根据本节课学习的内容，布置适量的课后作业，巩固学习效果。

提醒学生注意作业要求和时间安排，确保作业质量。教学资源拓展1.拓展资源：

-推荐阅读《电力系统分析》相关章节，了解电力系统的基本构成、运行原理以及电能输送的过程。

-建议阅读有关我国电力工业发展的资料，了解我国电力系统的发展历程、现状以及未来发展趋势。

-阅读有关高压输电技术的科普文章，了解高压输电的技术原理、优点以及面临的挑战。

-收集和观看电力系统相关的纪录片，如《中国电力之路》、《特高压输电技术》等，加深对电力系统的认识。

-查阅有关交变电流在实际应用中的案例，如家用电器、工业设备等，了解交流电功率在实际电路中的应用。

2.拓展建议：

-学生可以通过查阅相关书籍、资料，深入了解交变电流在电力系统中的应用，掌握交流电功率计算在实际问题中的运用。

-鼓励学生参观电力设施，如变电站、输电线路等，直观地了解电能输送的过程，将理论知识与实际相结合。

-建议学生开展小组研究，探讨高压输电技术在我国电力系统中的应用，分析其优缺点，并提出改进措施。

-鼓励学生关注国内外电力行业的发展动态，了解新型能源、智能电网等前沿技术，培养对电力行业的兴趣。

-学生可以结合自己的生活经验，思考电能输送过程中可能存在的问题和改进空间，提出创新性的解决方案。

-建议学生通过制作思维导图、表格等形式，对所学知识进行总结和归纳，形成完整的知识体系。作业布置与反馈作业布置：

1.计算题：布置几道关于交流电功率计算的题目，让学生根据所学公式进行计算，巩固对交流电功率概念的理解。

2.分析题：给出一个实际的输电线路案例，要求学生分析其中的电压损失和功率损失，运用所学知识解决实际问题。

3.绘图题：要求学生绘制一个简单的交流电路图，标注出电阻、电感和电容的位置，并说明它们在电路中的作用。

4.简答题：布置一些简答题，要求学生用自己的语言描述高压输电的原理和我国电力系统采用的输电方式。

5.探究题：鼓励学生自主探究，提出一个与电能输送相关的问题，通过查找资料、实验等方法寻找答案，培养学生的探究精神。

作业反馈：

1.对学生的计算题进行批改，指出计算过程中的错误，并提供正确的计算方法。

2.对学生的分析题进行批改，评价学生对电压损失和功率损失分析的正确性，并提出改进建议。

3.对学生的绘图题进行批改，检查电路图的准确性和完整性，指出需要改进的地方。

4.对学生的简答题进行批改，评价学生对高压输电原理和我国电力系统输电方式的描述是否准确，并提供补充和修正。

5.对学生的探究题进行批改，评价学生的探究过程和结论的正确性，提供指导和建议，鼓励学生继续深入探究。重点题型整理1.题型一：交流电功率计算

题目：已知一个交流电路中，电压为220V，电流为10A，电阻为22Ω，电感为5H，电容为0.1F。求该电路的视在功率、有功功率和无功功率。

解答：首先，计算交流电路的阻抗：

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，计算视在功率：

S=V×I

S=220×10

S=2200VA

接着，计算有功功率：

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，计算无功功率：

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：视在功率为2200VA，有功功率为2178W，无功功率为11VAR。

2.题型二：电压损失和功率损失分析

题目：一个交流电路的电压为220V，电流为10A，电阻为22Ω，电感为5H，电容为0.1F。求该电路的电压损失和功率损失。

解答：首先，计算电压损失：

ΔV=I×Z

ΔV=10×(22+j0.155)

ΔV=10×22+j1.55

ΔV=220+j1.55V

接着，计算功率损失：

ΔP=I^2×R

ΔP=10^2×22

ΔP=100×22

ΔP=2200W

答案：电压损失为220V，功率损失为2200W。

3.题型三：高压输电原理

题目：解释高压输电的原理及其优点。

解答：高压输电的原理是利用变压器将发电站的低电压升高到高电压进行输送，以减少输电线路中的电流，从而降低线路的电阻损耗和功率损失。高压输电的优点包括减少线路损耗、提高输电效率、降低输电成本等。

4.题型四：我国电力系统采用的输电方式

题目：简述我国电力系统采用的输电方式。

解答：我国电力系统采用的输电方式主要包括高压交流输电和高压直流输电。高压交流输电是利用交流电压升高进行输送，而高压直流输电则是将交流电转换为直流电进行输送。两种方式都有其优缺点，根据实际情况选择使用。

5.题型五：电能输送过程中的能量转化和损失

题目：分析电能输送过程中的能量转化和损失。

解答：电能输送过程中，电能从发电站经过输电线路输送到用户。在这个过程中，电能会转化为热能、磁能等形式，存在一定的能量损失。能量损失主要来源于线路电阻损耗、电感损耗、电容损耗以及变压器损耗等。为了提高电能输送效率，需要采取措施降低这些损耗，如采用高压输电、优化线路布局、使用高效变压器等。板书设计1.教学内容概述：

-电能的输送

2.重点知识点：

-交流电功率计算

-高压输电原理

-我国电力系统输电方式

3.交流电功率计算：

-视在功率

-有功功率

-无功功率

4.高压输电原理：

-原理

-优点

5.我国电力系统输电方式：

-高压交流输电

-高压直流输电

6.电能输送过程中的能量转化和损失：

-能量转化

-损失来源

7.提高电能输送效率的措施：

-高压输电

-优化线路布局

-使用高效变压器

8.总结：

-电能输送的重要性

-提高电能输送效率的意义

9.课堂练习：

-计算交流电功率

-分析电压损失和功率损失

-绘制交流电路图

10.课后作业：

-计算交流电功率

-分析电压损失和功率损失

-探究电能输送过程中的能量转化和损失

11.拓展学习：

-阅读相关书籍和资料

-参观电力设施

-关注电力行业动态

12.下节课预告：

-电能的利用

-发电机和电动机的工作原理

-电能转换技术教学反思与总结回顾本节课的教学过程，我深感自己在教学方法、策略和管理方面还有许多需要改进的地方。首先，在教学方法上，