2024-2025学年高中物理 第五章 交变电流 5 电能的输送教学设计 新人教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第五章交变电流5电能的输送教学设计新人教版选修3-2科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2024-2025学年高中物理第五章交变电流5电能的输送教学设计新人教版选修3-2教学内容本节课内容选自新人教版选修3-2教材第五章“交变电流”，具体涉及5.2节“电能的输送”。内容包括：高压输电的原理及其优势；输电线路上的功率损失；输电线路的电压损耗；提高输电效率的方法。通过本节课的学习，学生能够理解高压输电的必要性和优势，掌握输电线路功率损失的计算方法，并了解提高输电效率的途径。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，理解高压输电的必要性和效率提升的重要性。

2.培养学生科学探究精神，通过实验和计算，探究输电线路功率损失与电压、电阻的关系。

3.培养学生科学态度与责任，认识到节能减排在现代社会的重要性，以及个人在能源使用中的责任。学情分析本节课面向的是高中二年级学生，这一阶段的学生已经具备了一定的物理基础，对电流、电压、电阻等基本概念有初步的理解。在知识层面，学生对电磁感应、交变电流等概念已有接触，但对电能输送的原理和高压输电的必要性可能理解不深。在能力方面，学生具备一定的抽象思维能力，能够通过数学工具进行简单的计算和分析，但可能缺乏将理论知识应用于实际问题的能力。在素质方面，学生表现出较强的求知欲和探究精神，但部分学生在面对复杂问题时可能表现出畏难情绪。

学生的行为习惯对课程学习有直接影响。部分学生可能存在依赖教材、缺乏主动思考的习惯，这可能导致他们在面对新知识时难以独立思考。此外，学生在日常学习中可能对物理实验和计算练习的重视程度不够，这可能会影响他们对电能输送这一实际应用问题的理解和掌握。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有新人教版选修3-2教材，以备查阅相关章节内容。

2.辅助材料：准备高压输电线路图片、电压与电阻关系图表、输电效率计算公式等教学辅助资料。

3.实验器材：准备电流表、电压表、电阻器、变压器等实验器材，用于演示高压输电原理。

4.教室布置：设置分组讨论区，以便学生进行讨论和合作学习；在实验操作台布置实验器材，确保安全操作。教学过程一、导入新课

（教师）：同学们，上一节课我们学习了交变电流的相关知识，了解了交变电流的产生和特点。今天，我们将进一步探讨电能的输送，这是一个非常重要的知识点，它与我们的日常生活和工业生产息息相关。那么，电能是如何从发电厂输送到千家万户的呢？今天，我们就来揭开这个问题的神秘面纱。

（学生）：期待今天的学习。

二、新课讲授

1.高压输电的原理及优势

（教师）：首先，我们来探讨高压输电的原理。我们知道，电流通过导体时会产生热量，这就是输电过程中的功率损失。那么，如何减少这种损失呢？答案就是高压输电。

（学生）：高压输电是什么意思？为什么可以减少功率损失？

（教师）：好的，高压输电是指通过提高输电电压，来降低电流，从而减少功率损失。这是因为根据功率公式P=UI，电压和电流成反比，电压越高，电流就越小。接下来，我们通过一个实验来验证这个原理。

（学生）：好的，老师。

（教师）：实验过程中，请同学们注意观察电流表和电压表的示数变化，思考高压输电对功率损失的影响。

（学生）：通过实验，我们发现高压输电确实可以减少功率损失。

（教师）：那么，高压输电还有哪些优势呢？比如，可以降低线路成本，提高输电效率等。

2.输电线路上的功率损失

（教师）：接下来，我们来探讨输电线路上的功率损失。根据公式P=I²R，功率损失与电流的平方和电阻成正比。因此，如何降低线路电阻和电流，是减少功率损失的关键。

（学生）：老师，我们该如何降低线路电阻和电流呢？

（教师）：首先，我们可以选择合适的导线材料，如铜或铝，它们具有较低的电阻率。其次，可以增加导线的横截面积，以降低电阻。此外，通过提高输电电压，我们可以降低电流，从而减少功率损失。

3.输电线路的电压损耗

（教师）：在输电过程中，电压损耗是一个不可忽视的问题。根据公式U=IR，电压损耗与电流和电阻成正比。因此，如何减少电压损耗，也是提高输电效率的关键。

（学生）：老师，如何减少电压损耗呢？

（教师）：首先，我们可以通过提高输电电压来降低电流，从而减少电压损耗。其次，选择合适的导线材料和降低线路电阻，可以降低电压损耗。此外，合理规划输电线路，避免长距离输电，也可以减少电压损耗。

4.提高输电效率的方法

（教师）：最后，我们来探讨提高输电效率的方法。除了以上提到的降低功率损失和电压损耗外，还可以通过以下方法提高输电效率：

（1）采用先进的输电技术，如直流输电；

（2）优化输电线路布局，减少线路长度；

（3）加强输电设备的维护和检修，确保设备正常运行。

（学生）：老师，这些方法听起来都很实用。

三、课堂讨论

（教师）：同学们，今天我们学习了电能的输送，了解了高压输电、功率损失、电压损耗以及提高输电效率的方法。下面，我们来讨论以下几个问题：

（1）高压输电的优势是什么？

（2）如何降低输电线路的功率损失和电压损耗？

（3）有哪些方法可以提高输电效率？

（学生）：同学们积极参与讨论，各抒己见。

四、课堂小结

（教师）：通过本节课的学习，我们了解到电能的输送过程、高压输电的优势、功率损失、电压损耗以及提高输电效率的方法。希望同学们能够将所学知识运用到实际生活中，为我国能源事业的发展贡献自己的力量。

（学生）：谢谢老师，我们一定努力学习，为国家的能源事业做出贡献。

五、布置作业

（教师）：请同学们课后完成以下作业：

（1）回顾本节课所学内容，整理笔记；

（2）查找相关资料，了解我国高压输电的现状和未来发展趋势；

（3）思考如何提高我国输电线路的输电效率。

（学生）：好的，老师。知识点梳理1.高压输电的原理

-高压输电通过提高输电电压，降低电流，从而减少输电线路上的功率损失。

-根据功率公式P=UI，电压和电流成反比，电压越高，电流越小。

2.功率损失的计算

-输电线路上的功率损失可以通过公式P_loss=I²R计算，其中I为电流，R为线路电阻。

-功率损失与电流的平方和电阻成正比。

3.电压损耗的计算

-输电线路的电压损耗可以通过公式U_loss=IR计算，其中I为电流，R为线路电阻。

-电压损耗与电流和电阻成正比。

4.降低功率损失的方法

-选择合适的导线材料，如铜或铝，具有较低的电阻率。

-增加导线的横截面积，降低电阻。

-提高输电电压，降低电流。

5.降低电压损耗的方法

-提高输电电压，降低电流。

-选择合适的导线材料和降低线路电阻。

-合理规划输电线路，避免长距离输电。

6.提高输电效率的方法

-采用先进的输电技术，如直流输电。

-优化输电线路布局，减少线路长度。

-加强输电设备的维护和检修，确保设备正常运行。

7.输电线路的功率因数

-输电线路的功率因数是指实际功率与视在功率的比值，表示输电线路的效率。

-提高功率因数可以减少线路损耗，提高输电效率。

8.输电线路的电容效应

-输电线路存在电容效应，导致电流在输电线路上的分布不均匀。

-通过合理设计输电线路，可以减少电容效应的影响。

9.输电线路的电磁感应

-输电线路在传输电流时会产生电磁场，可能对附近的设备和设施产生干扰。

-通过屏蔽和接地等措施，可以减少电磁感应的干扰。

10.输电线路的绝缘与保护

-输电线路需要良好的绝缘性能，以防止漏电和短路。

-输电线路的保护措施包括过载保护、短路保护等，以确保线路安全运行。教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，对高压输电的原理和优势表现出浓厚的兴趣。

-部分学生在讨论环节能够提出有见地的观点，显示出对知识的深入理解。

2.小组讨论成果展示：

-小组讨论环节中，学生们能够有效分工合作，共同探讨如何降低功率损失和电压损耗的方法。

-各小组展示的成果体现了对知识点的理解和应用，如提出使用高压输电、优化线路布局等策略。

3.随堂测试：

-通过随堂测试，评估学生对高压输电原理、功率损失计算、电压损耗计算等知识点的掌握程度。

-测试结果显示，大部分学生能够正确解答计算题，但对一些理论问题的理解仍有待提高。

4.学生反馈：

-学生反馈认为本节课内容实用性强，能够将理论知识与实际应用相结合，有助于提高解决实际问题的能力。

-部分学生建议在课堂上增加更多互动环节，以提高学习的趣味性和参与度。

5.教师评价与反馈：

-针对学生对高压输电原理的理解，教师将进行针对性的复习和讲解，确保学生能够掌握关键知识点。

-对于小组讨论环节，教师将鼓励学生提出更多创新性的解决方案，以培养学生的创新思维。

-随堂测试中表现不佳的学生，教师将提供个别辅导，帮助他们巩固知识点。

-教师将根据学生的反馈，调整教学方法和内容，以提高教学效果。

-教师将鼓励学生在日常生活中关注能源使用，培养节能减排的意识，将所学知识应用于实际生活。板书设计①高压输电原理

-P=UI（功率公式）

-高压输电减少电流，降低功率损失

-高压输电的优势：降低线路成本，提高输电效率

②功率损失计算

-P_loss=I²R（功率损失公式）

-功率损失与电流平方成正比

-功率损失与电阻成正比

③电压损耗计算

-U_loss=IR（电压损耗公式）

-电压损耗与电流成正比

-电压损耗与电阻成正比

④降低功率损失方法

-选择低电阻率导线材料（铜、铝）

-增加导线横截面积

-提高输电电压，降低电流

⑤降低电压损耗方法

-提高输电电压，降低电流

-选择合适的导线材料和降低线路电阻

-合理规划输电线路，避免长距离输电

⑥提高输电效率方法

-采用直流输电技术

-优化输电线路布局，减少线路长度

-加强输电设备维护和检修

⑦输电线路的功率因数

-功率因数（cosφ）=实际功率/视在功率

-提高功率因数，减少线路损耗

⑧输电线路的电容效应

-输电线路电容效应：电流分布不均匀

-减少电容效应：合理设计输电线路

⑨输电线路的电磁感应

-电磁感应：电流产生电磁场，可能干扰附近设备

-减少干扰：屏蔽和接地措施

⑩输电线路的绝缘与保护

-绝缘：防止漏电和短路

-保护措施：过载保护、短路保护课后作业1.计算题

-已知某高压输电线路的电阻为10Ω，输电电压为100kV，输送的电功率为100MW。求该线路的输电电流和功率损失。

-解：输电电流I=P/U=100×10^6W/(100×10^3V)=1000A

-功率损失P_loss=I²R=(1000A)²×10Ω=10^7W=10MW

2.应用题

-假设有一段输电线路，电阻为20Ω，若要输送的电功率为120kW，输电电压为220V，请计算该线路所需的输电电流和输电线路的功率损失。

-解：输电电流I=P/U=120×10^3W/220V=545.45A

-功率损失P_loss=I²R=(545.45A)²×20Ω≈60.5kW

3.比较题

-比较高压输电和低压输电在相同功率和距离下的电流、功率损失和电压损耗。

-解：高压输电的电流较小，功率