-2025学年高二教案物理（人教版2019）选择性必修2第三章３４电能的输送教学设计

3.4电能的输送—教学设计1.课时教材分析：《电能的输送》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第二册模块中“电磁感应及其应用”主题下的内容。本节课程标准的要求为：知道远距离输电时通常采用高压输电的原因。要求学生在前几节学习的基础上探究高压输电的理论基础。可让学生探究：输电线的电能损耗主要有哪些？如何降低电能损耗？既经济又可行的输电方式应该是怎样的？电网建设是电力输送的关键，高压输电技术研究非常重要。我国的高压输电技术发展非常迅速，已达到世界领先水平。要让学生通过资料查阅、访谈等方式了解我国高压输电研究与应用的最新成果，了解本地区电力建设的基本情况，并写出一份有关电网建设、电力输送的调查报告。本节内容是电磁感应和交变电流知识在生产生活中的实际应用。教材首先通过“问题”栏目，从能量角度提出“远距离输电中，如何减少电能的损耗”的问题，引发学生思考。接着从能量损耗的表达式分析减少能量损耗的两种方法，并分析得到降低电流能更有效的减少能耗。从降低电流方法提出提高输电电压的解决方法。2.课时学情分析：学生已经学习了焦耳定律、变压器等内容，知道导线具有电阻，产生焦耳热，知道电能损耗。在实际生活中学生已经知道高压输电概念，但还不理解为什么采用高压输电可以降低能量损耗。要在学生已学知识的基础上设置合适的问题引导学生自主分析推理，得到降低能量损耗的方法，设计远距离输电的物理模型。3.课时学习重点：高压输电原理4.课时学习难点：高压输电模型的建立以及各物理量之间的关系5.课时学习目标：物理观念：了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。科学思维：经历建立远距离输电模型的过程，体会建立理想模型的思维方法。科学探究：经历参观发电厂、调查社区用电情况以及模拟远距离输电过程，培养学生能基于实验和观察提出问题的能力。科学态度与责任：通过分析论证减小输电线电阻的方法的过程，让学生理解工程技术要兼顾1科学、技术、经济等多种因素；经历发现输电线有能耗，如何降低能耗的过程形成保护环境并推动可持续发展的责任感。6.课时教学过程：子任务：研究电能输送的方案情境：图片展示我国资源分布和电力负荷分布情况。问题：从图片中看到了什么？有何启示？图片展示《二十大报告》中提到的“绿色发展”（设计意图：由真实的情境出发，引导学生发现问题——鉴于我国资源分布和电力负荷的不均衡性以及国家的发展策略决定了远距离输电的必要性。）环节一：输送电能的基本要求问题：输送电能有哪些基本要求？活动：学生在教师的引导下结合生活实际，得出输送电能要满足：“可靠”“保质”“经济”等基本要求。（设计意图：引导学生联系生活实际，从生活中发现问题，最后再回归生活。）环节二：实验1：模拟远距离输电首先是两个完全相同的小灯泡并联，闭合开关后，亮度相同，然后把其中一个小灯泡换用长导线相连，发现该灯泡变暗了许多。问题1：两个相同的小灯泡的亮度为什么不相同？问题2：远距离输电时，输电线上的电阻能忽略吗？问题3：输电线上有能量损失吗？（设计意图：基于实验和观察，发现长导线电阻不可忽略，进一步认识到远距离输电时线路电阻不可忽略，输电过程有能耗。）环节三：降低输电能耗的途径情景：假定输电线路中的电流是I,用户端的电压是U，两条导线的总电阻是r。问题1:怎样计算输电线路损失的功率2结合学生回答情况，做出评价，并强调电学中也要确定研究对象，我们研究的是线路损失的功率，所以，电压是线路两端的电压，而不是用户端电压，最后给出答案。根据焦耳定律可知：pI2r问题2:怎样减少输电线路损失的功率？1.减小输电线的电阻2.减小输电线的电流活动一：如何减小输电线的电阻？根据电阻定律：Rsl, 可知：减小输电线的长度，选用电阻率小的材料以及增大输电线的横截面积，可以减小输电线电阻。过粗的导线会耗费太多的金属材料，而且输电线太重、太粗也给铺设工程带来困难。钢芯铝绞线教师总结：工程技术要兼顾科学、技术、经济等多种因素。鉴于目前情况，通过减小电阻来减低能耗已无太多空间，展望未来，倘若有一天高温超导材料普遍使用，通过降低电阻来减少能耗一定是最佳方案。（设计意图：通过分析论证减小电阻的三个途径，以及带来的后续影响，让学生深刻理解工程技3术要兼顾科学、技术、经济等多种因素。）活动二：如何减小输电线的电流？案例1：把功率为200kW的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1Ω，用200V的电压输电，输送电流是多少？损失的功率是多少？损失的功率占总功率的百分之几？案例2：把功率为200kW的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1Ω，用2000V的电压输电，输送电流是多少？损失的功率是多少？损失的功率占总功率的百分之几？结果表明提高输电电压能有效地减少电能输送过程中的损耗。情境1：图片展示，参观大唐淮北发电厂，部分学生社会实践报告图片，强调看到升压站。评价：参观过程表现非常优秀，认真观察、思考并记录。情境2：图片展示，校园更换变压器，重点展示降压变压器铭牌。（设计意图：让学生脑海中初步构建发电厂——升压站——远距离输电——降压变压器——用户的输电模型。）环节四：高压输电模型4分析电压关系：U2UU3实验2：低压高压输电演示（设计意图：用小灯泡代替输电线，可以通过小灯泡的亮度直观的看到输电线损耗功率的多少，对比低压模式和高压模式，凸显高压输电的优点。）问题：输电电压越高越好吗？（设计意图：让学生能辩证地看待问题。）展示高压输电简易图5环节五：电网供电问题:为什么不采用“一对一”的供电方式，而是采用电网供电？1、可以在一次能源产地使用大容量的发电机组，降低一次能源的运输成本，获得最大的经济效益。2、可以减小断电的风险，调剂不同地区电力供需的平衡。3、可以根据火电、水电、风电等的特点，合理地调度电力。教师总结：采用电网供电可以使电力供应更加可靠，质量更高。环节六：课堂小结67.课时教学板书设计：3.4电能的输送一、输送电能的基本要求可靠 保质 经济二、发现问题模拟远距离输电： 输电线有能量损耗三、降低输电线能耗的途径减小电阻 减小电流四、高压输电模型五、电网供电8.课时作业设计：1.活动作业：分组完成单元核心任务，并准备好材料在下节课交流展示。2.习题作业：【习题1】发电机的输出电压为220V,输出功率为44kW,每条输电线的电阻为0.2Ω。(1)此时用户得到的电压和电功率各为多少?(2)如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高,经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户,则用户得到的电压和电功率各是多少?【习题2】某学校有一台应急备用发电机,内阻R=1Ω,升压变压器的匝数比为1∶4,降压变压器的匝数比为4∶1,输电线的总电阻r=4Ω,全校22个教室,每个教室用“220V40W”的灯泡6盏,要求所有灯都正常发光。求:(1)输电线上损耗的电功率;(2)发电机的输出功率;(3)发电机的电动势。79.教学流程图：10.课时教学反思：本教学设计从我国的资源分布与电力负荷的不均衡性以及我国的发展策略出发，让学生认识到远距离输电的必要性，然后设计实验——模拟远距离输电，让学生切身感受到输电线的电阻不可忽略，输电线有损耗。通过两个活动探究降低输电线损耗的途径，结合参观发电厂和社区调查，逐渐构建高压输电模型——先升压、在降压，巧妙地用小灯泡代替输电线，让输电线的损耗肉眼可见，实验现象明显，让学生深刻体会到高压输电能有效降低能耗。8从学生的实际出发，以学生视角进行设计，教师通过引导，让学生积极主动地进行理论探究和实验探究，培养学生发现问题、探究问题、解决问题的能力．该教学设计凸显了学生的主体地位，开拓学生的思维，锻炼学生的动手能力，增强学生合作与交流的能力，