2019-2020学年高中物理第二章交变电流第7节远距离输电教案粤教版选修3.doc
2019-2020学年高中物理第二章交变电流第7节远距离输电教案粤教
版选修3
本节教材分析
三维目标
一、知识目标
1、知道“便于远距离输送”是电能的优点之一．知道输电的过程．了解远距离输电的原理．
2、理解各个物理量的概念及相互关系．
3、充分理解；；中的物理量的对应关系．
4、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失.
5、理解为什么远距离输电要用高压.
二、能力目标
1、培养学生的阅读和自学能力．
2、通过例题板演使学生学会规范解题及解题后的思考．
3、通过远距离输电原理分析，具体计算及实验验证的过程，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算和实验．
三、情感目标
1、通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民．
2、教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯．
教学重点
(1)理论分析如何减少输电过程的电能损失。
(2)远距离输电的原理。
教学难点
远距离输电原理图的理解。
教学建议
1、对于电路上的功率损失，可根据学生的实际情况，引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论．
2、讲解电路上的电压损失，是本教材新增加的．目的是希望学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不只一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面．但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深人讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析．教学中要注意掌握好分寸．
3、学生常常容易将导线上的电压损失面与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论．可引导学生进行讨论，澄清认识．这里要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考，否则会事倍功半，形快而实慢．
4、课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好．希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法．新课导入设计
导入一
幻灯显示
①为什么要进行远距离输电？
②输电过程主要考虑什么问题？
③为什么输电过程有电能损失？
④减少电能损失有什么方法，各适用于什么情况？
在学生个别提问相互补充的基础上完整答案如下
①由于电站、电厂利用能源的特殊性，它发出的电常常要输送给距离甚远的用户。
②在输电过程中输送效率的高低成了我们的首要问题，当然是效率越高越好。
③由于输电导线有电阻，且又有电流通过，根据焦耳定律Q＝I2Rt输电过程中必有一部分电能转化为内能，显然这种损耗越小，输送的效率就越高。
导入二
讲述：前面我们学习了电磁感应现象和发电机，通过发电机我们可以大量地生产电能．比如，葛洲坝电站通过发电机把水的机械能为电能，发电功率可达271.5万千瓦，这么多的电能当然要输到用电的地方去，今天，我们就来学习输送电能的有关知识．。
2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电教案粤教版选修3-2
1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况。
2.作业完成情况：检查学生作业的完成质量和答题准确性。
3.研究作业：评估学生对实际案例的分析能力和所学知识的运用能力。
核心素养目标分析
本节课的核心素养目标主要围绕物理学科的核心素养进行设计，包括物理观念、科学思维、实验探究和科学态度四个方面。
2.课中强化技能
教师活动：
-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出远距离输电的功率损失和电压损失的计算方法，激发学生的学习兴趣。
-讲解知识点：详细讲解远距离输电中的功率损失和电压损失的计算方法，结合实例帮助学生理解。
-组织课堂活动：设计小组讨论、角色扮演、实验等活动，让学生在实践中掌握远距离输电的计算方法。
例如，教师可以设计以下练习题：
-计算远距离输电中的功率损失和电压损失。
-分析实际案例，如何减少远距离输电中的损失。
-运用所学知识，解决实际问题。
总的来说，课堂小结和当堂检测是帮助学生巩固所学知识，提高学习效果的重要环节。通过这两个环节，教师可以及时了解学生的学习情况，给予反馈和指导，帮助学生更好地掌握本节课的内容。
2.讲解新课：详细讲解远距离输电的基本概念、功率损失和电压损失的计算方法。
3.案例分析：分析实际案例，让学生学会如何运用所学知识解决实际问题。
4.课堂练习：布置相关的练习题，让学生巩固所学知识。
5.总结：对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。
五、作业布置
1.课后习题：完成教材后的相关习题。
2.研究作业：调查生活中远距离输电的实际案例，分析其优缺点。
-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解和指导。
学生活动：
-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。
高中物理第二章交变电流第七节远距离输电课件粤教版选修
(3)电流关系：n1I1＝
n2I2
，n3I3＝n4I4，I2＝__UP_22__＝__UP_3_3 _＝
ΔU R.
即学即用 判断下列说法的正误． (1)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的 电压．( √ ) (2) 远 距 离 输 电 时 ， 若 升 压 变 压 器 匝 数 比 为 1∶n ， 降 压 变 压 器 匝 数 比 为 n∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( × ) (3)电厂与用户离得越远，用户得到的交流电的频率与电厂发出的交流电 的频率小得越多．( × ) (4)远距离输电时，输送电压越高越好．( × )
答案 6 250 V 16 A
图4
解析 对升压变压器，据公式UU12＝nn12，有 U2＝nn21U1＝215×250 V＝6 250 V I2＝UP22＝UP12＝1600205000 A＝16 A
(2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻和 降压变压器原线圈两端的电压.
知识梳理
减小输电线损耗的方法： (1)电压损失：输电线始端电压U与末端电压U′的差值ΔU＝ U－U′＝IR. (2)功率损失：电流的热效应引起功率损失ΔP＝ I2R . (3)减少电压、功率损失的方法： ①减小电阻：由R＝ρSl 可知，距离l一定时，使用电阻率 小 的材料，__增__大__ 导体横截面积可减小电阻． ②提高输送电压：由P＝UI可知，当输送功率一定时， 升高 电压可以减小 电流，即采用高压输电．
√C.输电线上损耗的功率增大 √D.输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
图6
1234
4.如图7所示为远距离交流输电的简化电路图.发电厂的输出电压是U，用
等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电
物理粤教版高二年级选修3-2第二章第7节远距离输电教学设计1.doc
《远距离输电》教学设计一．教学目标1、知识与技能(1) 知道“便于远距离输送”是电能的优点之一；知道输电的过程。
(2) 知道什么是导线上的功率损耗和电压损耗；知道如何减小损耗。
(3) 理解为什么远距离输电要用高压。
(4) 会设计电能输送的示意图，并理解电压损耗和能量损耗的关系。
(5) 培养学生综合全面的分析问题和解决问题的能力。
(6) 培养学生实事求是的科学态度。
2、过程与方法(1) 利用研究性学习小组的调查和学生合作学习相互结合，探索物理规律。
(2) 利用多媒体课件与课堂演示实验相互结合，探究物理规律。
3、情感态度与价值观(1) 通过我国超导研究的介绍，激发学生的爱国热情。
(2) 通过对实际生活中的电能输送问题分析讨论，激发学生探索物理规律的热情。
(3) 通过学生对海高用电情况调查和计算，培养学生从身边事做起养成节约能源的好习惯。
(4) 体验合作探究学习的快乐，调节人际交往能力，协调能力。
二、教学重点设计电能输送的示意图，并理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
三、教学难点输电过程中要保证输送功率不变，理解输电过程中的电压损耗和能量损耗的关系。
三、课时安排1课时四、教具准备可拆式变压器(2台)、导线若干(其中两根阻值约与小电珠相等)、小电珠(2．5V、0.3A)、学生电源五、学生活动设计1．通过自学，学会分析要减少P线可能的方法。
2．通过例题训练、观察演示实验使学生理解远距离输电为什么要采取高压，是如何实现的。
六、教学步骤(一)明确目标了解远距离输电原理，并结合实际分析解决问题。
(二)整体感知这节课是交变电流、变压器、电功率、串并联、欧姆定律等电学知识的综合应用。
解决实际问题的典型例子。
既起到巩固知识、深化知识的作用，又培养学生的分析问题、解决问题的能力，同时从联系实际的应用中提高学生学习物理的兴趣。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程1．布置学生进行课前预习，并事先给出预习过程应解决的问题幻灯显示①为什么要进行远距离输电？②输电过程主要考虑什么问题？③为什么输电过程有电能损失？④减少电能损失有什么方法，各适用于什么情况？在学生个别提问相互补充的基础上完整答案如下①由于电站、电厂利用能源的特殊性，它发出的电常常要输送给距离甚远的用户。
粤教版高中物理选修3-2第二章 第07节 远距离输电
电导线电阻，才能减小输电导线上的热损耗。
B．因为热功率P=IU，所以应采用低电压、小电流
输电，才能减小输电导线上的热损耗。
C．因为热功率P=I2R，所以可采用减小输电线电阻
或减小输送电流的方法来减小输电导线上的热损耗。 D．以上说法均不正确。
作业布置：
课本P65页练习第1、3题
课后讨论： 有没有更好的方案解决“线损”问题？
有的地方离发电站很远,因此需要把电能输送到远方,这 就涉及电能的远距离输送问题．
一、远距离输电过程示意图
输电的模型
输电线 r
电
源 U送
用 户
输电线
输送电压：电源向外输电时，其两端的电压即为输送电压 。 输送功率： 电源对外发出的功率即输送功率。
二、“线损”问题的分析
思考： 远距离大功率输电面临的最大问题是什么？
在输电线上有功率损失，即“线损”问题。
讨论与交流：
1、输电线上功率损失的原因是什么？功率损 失的表达式是什么？
输电线上功率损失的主要原因是由于输电线有电阻，会有一 部分电能转化为热能而损失掉。
若输电电流为I，输电线的电阻为r，则功率损失为：ΔP=I2r
若输送的功率为P，输电电压为U，电线的总长度为L， 横截面积为S，电阻率为 ，则功率损失可表示为：P(P)2L.
【学习目标】 1. 通过看图画图让学.通过分析输电线路中电压、电流及电损的 关系让学生理解远距离输电的原理。（Ⅱ） 3.让学生感受中国电力事业的巨大成就，增 强民族自豪感。
高中物理 粤教2003课标版
选修3-2 第二章 交变电流
为了合理的利用能源,发电站要建在靠近这些能源的地 方.而用电的地方却很多,例如:
US
讨论与交流：
高中物理第二章交变电流第七节电能的输送预习导学案粤教版选修3_82
第七节 电能的输送【思维激活】在我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，由于低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠。
农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户），（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机没劲等。
尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？提示：低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160V ）。
到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都是并联连接，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象。
经过低太改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了。
【自主整理】为什么要采用高压输电（1）电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失。
可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失。
（2）电压损失：导线上的电阻，电流流过电阻会带来电压的损失。
对交流电路，由于电流的变化，输电导线上的自感作用会阻碍电流的变化，产生感抗。
在空中架设的输电导线与大地之间构成一个电容器，地下电缆或海底电缆与大地或海水之也会构成电容器，交流电通过时会产生容抗。
感抗和容抗（也叫电抗）也会造成电压损失。
（3）高压输电：减小电阻就要增粗导线，增粗导线有带来两个不利，其一，耗费更多的金属材料；其二，会使电抗更大，造成更大的电压损失。
只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现。
【高手笔记】1.如何把握远距离输电的基本网络和功能关系？剖析：（1）远距离输送电网基本结构：如图2-7-1所示图2-7-1（2）输电导线损失的电功率：由P 损=I 线2R 线可推得 P 损=2)(UP R 线（3）两个基本公式：电压关系U 升=U 线+U 降=IR 线+U 降能量关系P 出=P 线+P 降或IU 升=I 2R 线+IU 降。
高中物理第2章交变电流第7节远距离输电课件粤教版选修3-21
2．高压直流输电 (1)直流输电的优点 不存在_感__抗___和_容__抗___引起的电能损失． (2)直流输电的基本过程 在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交___流__电___变成直___流__电___，用高 压直流电进行远距离传输，在用户区域由_换___流___设__备_将直流电变为交流电，经 变压器降压送给用户．
知 识 点 一
学
第七节 远距ห้องสมุดไป่ตู้输电
业 分
层
测
评
知 识 点 二
什么要高 压输电
[先填空] 1．基本要求 既能__安__全__、保质，又能减少__电__能__损耗，降低输电系统成本．
远距离输电电路的分析与计算
[先填空] 1．降低输电损耗的途径 (1)减小输电线的电___阻___：在输电距离一定的情况下，为减小_电__阻___，应当 选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横___截__面___积__． (2)减小输电线中的电___流___：为了减小输电电___流___，同时又要保证向用户提 供一定的电功率，就要提高输电_电___压__．
2019_2020学年高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3_2
第七节远距离输电[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解远距离高压输电的原理.2.理解输电线上电能损失的影响因素．科学思维：1.体会降低输电损耗的两个途径，能分析计算高压输电的损耗情况.2.能分析远距离输电的基本过程，会对基本的远距离输电线路进行定量计算.3.体会远距离输电的基本要求和电网供电的优点，并能据此设计基本的供电框架图．一、从发电站到用户的输电线路1．输电线路：由发电站、升压变压所、输电导线、高压变电所、低压变电所和用户组成．2．示意图二、为什么要用高压输电1．输电线上的功率损失：ΔP＝I2R，其中I为输电电流，R为输电导线的电阻．2．减少电能损失的两种方法(1)在输电距离一定的情况下，为了减小电阻，应当选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横截面积．(2)为减小输电电流，同时又要保证向用户提供一定的电功率，就要提高输电电压．三、直流输电1．高压直流输电的原因：高压交流线路中电感、电容引起的电能损失很大，因此采用高压直流输电．2．直流输电过程1．判断下列说法的正误．(1)输电线上电功率的损失，与输电线的电阻成正比，与输电线电流的平方成正比．( √)(2)由P ＝U 2r可知，输电电压越小，输电线上电功率的损失就越小．( × ) (3)使用变压器进行远距离输电，用户得到的电压可以高于发电机输出的电压．( √ )(4)远距离输电时，若升压变压器匝数比为1∶n ，降压变压器匝数比为n ∶1，则升压变压器的输入电压和降压变压器的输出电压相等．( × )2．输电线的总电阻为R ，输送电功率为P .现分别用U 1和U 2两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为________________．答案 U 22∶U 12一、降低输电损耗的两条途径如图所示，假定发电厂输出的电压为U ，输送功率为P ，输电线路中的电流是I ，两条导线的总电阻是r (在图中把导线电阻集中画为r )．那么：(1)用户两端的电压是多大？(2)用户得到的电能与发电厂输出的电能相等吗？(3)输电线上功率损失的原因是什么？功率损失的表达式是什么？降低功率损耗有哪些途径？答案 (1)U ′＝U －ΔU ＝U －P Ur .(2)不相等，由能量守恒知，发电厂输出的电能等于用户得到的电能与输电线上损失的电能之和．(3)由于输电线有电阻，当有电流流过输电线时，有一部分电能转化为电热而损失掉了，这是输电线上功率损失的主要原因． 功率损失表达式：ΔP ＝I 2r ＝P 2U 2r ，所以降低功率损耗的两条途径为：①减小输电线的电阻r ；②减小输电电流I ，即提高输送电压U .如图1所示：。
2024-2025学年高中物理第二章交变电流第07节远距离输电1教案粤教版选修3-2
根据功率公式 P = U × I，我们可以得到：
I1 = P / U1
I2 = P / U2
代入数据计算得到：
I1 = 1000×10^6 / 220×10^3
I1 ≈ 4545.45A
I2 = 1000×10^6 / 500×10^3
I2 = 2000A
例题4：补偿装置的应用
一条远距离输电线路的额定电压为U=500kV，电阻R=10Ω，电抗X=20Ω。若在输电线路中加入静止无功补偿器（SVC），使得线路的无功功率Q减少50%，求SVC提供的无功功率。
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：
介绍远距离输电领域的最新技术发展，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。
- 变压器的工作原理演示
- 远距离输电模拟实验
10. 远距离输电在现代电力系统中的应用
- 跨区域输电和电网互联
- 远距离输电技术的发展趋势
- 新能源并网对远距离输电的影响
教学评价与反馈
1. 课堂表现：
- 观察学生在课堂上的参与程度，包括提问、回答问题和互动交流的情况。
- 关注学生在知识讲解和互动探究环节的专注度和兴趣程度。
2024-2025学年高中物理 第二章 交变电流 第07节 远距离输电1教案 粤教版选修3-2
主备人
备课成员
教学内容
2024-2025学年高中物理 第二章 交变电流 第07节 远距离输电1教案 粤教版选修3-2
高中物理第二章第七节远距离输电课件粤教版选修3-2
拓展二 高压输电示意图及 几个基本关系
在远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压为 U， 所用导线电阻率为 ρ，横截面积为 S，总长度为 L，用户 得到的电功率 P 用是多少？
1．远距离输电示意图．
1．(多选)如图为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为 P1，输出功率为 P2，输出 电压为 U2；B 为降压变压器，其输入功率为 P3，输入电 压为 U3.A、B 均为理想变压器，输电线的总电阻为 r，则 下列关系式正确的是( )
2．高压直流输电． (1)直流输电电路构成．
(2)输电过程：在发电站区域经变压器升压，由换流 设备将交流变为直流，用高压直流进行远距离传输，在 用户区域由换流设备再将直流变为交流，经变压器降压 送给用户．直流输电系统只在输电环节是直流发电环节 和用电环节是交流．
拓展一 远距离输电的电能损失分析
1．远距离输电时，为什么输电电压越高，输电电流 就越小？
提示：输电电压与输电电流满足 P＝UI，保证向用户 提供一定的电功率时，输电电压越高，输电电流就越小．
1．输电线路电压、电功率损失分析．
(1)对几个电压的理解． 输送电压：输电线始端电压，如图中的 U2.
1．远距离输电时，若保证电能的输送功率不变，则 ()
A．由公式 P＝UR2得，输电电压越高，输电导线上的 功率损失越大
2．(多选)远距离输电线路的示意图如图所示，若发 电机的输出电压不变，那么当用户用电的总功率增大时 ()
A．升压变压器的原线圈中的电流保持不变 B．降压变压器的输出电压升高 C．降压变压器的输出电压降低 D．输电线上损失的功率增大
3．如图所示，交流发电机向理想变压器 M1 提供 e ＝220 2sin 100πt (V)的交变电压，升压变压器原、副线 圈匝数之比为 1∶10，远距离输电导线总电阻 R＝2Ω， 输送功率为 10 kW，则输电线上损失的功率为多少？
高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修3
高中物理第二章交变电流第七节远距离输电学案粤教版选修31．大型发电机发出十几千伏的电压，在发电站区域通过变压器升高到几十万伏，然后进行远距离输电，当电能被输送到用电区域后，再根据不同的用电需求，用变压器将电压降低，这就是远距离输电．2．实验表明：在输电导线的电阻不变的前提下，提高输电的电压，减小输电电流，可以达到减少输电过程中的功率损耗、更有效地输送电能的目的．预习交流1我国城镇和农村电网的低压改造已基本结束，低压改造使我国广大城乡居民获得了实惠．农村电网改造前，某些村庄经常出现以下现象（离变压器较远的用户）：（1）电灯不亮，达不到额定功率，换额定功率越大的灯泡越是不亮；（2）日光灯不能启动；（3）洗衣机转动力度小等．尤其是过节时现象更明显，这是为什么呢？输送电能的高压线答案：因为电能在输送中存在电压损失和电能损失．低压输电线较细，电阻较大，导线的电压降较大，致使用户末端电压远低于额定电压（有时甚至不高于160 V）．到了过节的时候，各家用电器增多，所有用电器都并联，总电阻会更小，线路电流更大，输电导线上分得的电压变多，致使用户电压降低，就会出现上述现象．经过低压改造后，换上了合格的输电导线，以上现象就不明显了．二、为什么要采用高压输电1．电功率损失：输电导线上有电阻，当电流通过时，由于电流的热效应会引起电功率的损失．可以考虑通过减小输电导线的电阻或减小输送电流来减少电功率的损失．2．高压输电：减小电阻要增粗导线，增粗导线又带来两个不利：其一，耗费更多的金属材料；其二：会使导线太重，给架线带来很大困难．只有采用小电流输电才会避免上述问题，在保证输送功率不变的情况下，减小电流必须靠提升电压来实现．预习交流2现在大功率输电采用直流输电好还是交流输电好？答案：直流输电，直流输电比交流输电损耗少．一、输电线上的电压损失假定两条输电线的总电阻为r ，在如图所示的输电示意图中等效画为r ，输送的功率为P ，发电厂输出的电压为U1，则输电线上损失的电压为多少．怎样减小输电线上损失的电压呢？答案：由得，1P U I =1P I U =所以1Pr U Ir U ∆== 因此减小输电线电阻、提高输电电压可以减小输电线上损失的电压．输电导线的电阻为R ，输送电功率为P ，现分别用U1和U2两种电压来输电，则两次输电线上损失的电压比为（ ）．A ．U1/U2B ．C ．D ．U2/U12212/U U 2221/U U 答案：D解析：输电线上的电流为I ＝，输电线上损失的电压为U 损＝IR＝，可见在输送功率不变的情况下，损失的电压与输电电压成反比，故D 项正确．1．输电线上的电压损失输电线路始端电压U 与输电线路末端电压U′的差值．ΔU ＝U －U′＝IR （R 为输电线路电阻）．2．减小输电线路电压损失的两种方法（1）减小输电线路电阻由R ＝ρ可知，间距一定时，使用电阻率小的材料、增大导体横截面积均可减小电阻．（2）减小输电电流I由P ＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电流．3．输电线路的构成主要有：发电机、升压变压器、输电导线、降压变压器、用电器，如图所示．二、输电线上的电功率损失1．探究如何减少输电线路的功率损失．答案：根据P 损＝I2r 可知，减小输电线的电阻和输电线中的电流可减少输电线路的功率损失．。