5.5电能的输送公开课教案（渗透法制教育教案）
文档属性
| 名称 | 5.5电能的输送公开课教案（渗透法制教育教案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 35.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-07-25 21:07:58 | ||
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文档简介
授课课题：§5.5电能的输送（学科渗透法制教育公开课）
授课教师： 刘立军
授课班级：高二（16）班
授课时间：2014年05月20日
【教材分析及相应的教法建议】
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
【三维目标】
知识与技能：知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。
过程与方法：通过学习降低输电损耗的两个途径，了解电网供电的优点和意义。
情感态度与价值观：渗透《中华人民共和国电力法》第4、5、11条和《中华人民共和国刑法》第118、119条，培养学生的法制意识。
【教学重难点】
重点：找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率损失。
难点：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
【教学方法】自学讨论法、阅读法、讲解法。
【课时安排】1课时
【教学过程】
[引入新课]
人们常把各种形式能（如水流 ( http: / / www.21cnjy.com )能、燃料化学能、原子能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输.那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？请同学们带着下列问题看书，然后再回答.
1.为什么要远距离输电？
电站建在资源丰富的地区，距离用户远，故需远距离输电。
2.输送电能的基本要求是什么？
（1）可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
（2）保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
（3）经济，是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
3.为什么输电线上有电能损失？
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。
[推进新课]
在输电线上有电能损失正是远距离大功率输电面临的主要困难，下面我们重点讨论怎样在输电过程中减少电能的损失。
一．降低输电损耗的两个途径
假定输电线路中的电流是I，输电电压为U，两条导线的总电阻是r，在图5.5-2中，导线的电阻集中画为一个电阻r。（情景设疑 合作研讨）
1.怎样计算输电线路损失的功率？
I2r（参考教材第49页，第2题，与你得出的结论比较） 明确电压损失。
2．据此，减少输电线上损失的电功率可以有两个途径，分别是：（1）减小输电线的电阻，（2）减小输电电流。
3.在输电电流一定的情况下，如果线路的 ( http: / / www.21cnjy.com )电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？（1/2）在输电电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？（1/4）
4.通过第3步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？
减小输电电流
5.如何减小输电线的电阻呢？
由电阻定律知：r =ρ，（1）减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。（2）减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离。（3）增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。
6.如何减小输电电流呢？
通过导线的电流I=P/U，（1）减 ( http: / / www.21cnjy.com )小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。（2）提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍。
对比后结论：采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
7.输电电压是不是越高越好？
不是。电压越高，对输电线路和变压器 ( http: / / www.21cnjy.com )的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
8.我国采用的输电电压有哪几种？
有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。
二.电网供电
9.大型发电机发出的电压在10kV上下，不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压。
我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。
设发电机的输出功率为P，则功率损失为：ΔP= I22R。
用户得到的功率为P用= P-ΔP。
输电线路上的电压损失为：ΔU= I2R，则U3= U2-ΔU。
10.采用电网供电的优点是什么？
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能 ( http: / / www.21cnjy.com )源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，这就使得电气化社会的主要能源——电力的供应更加可靠，质量更高。
关于电能的输送我国是有法律规定的，比如：
《中华人民共和国电力法》第 ( http: / / www.21cnjy.com )4条，电力设施受国家保护。禁止任何单位和个人危害电力设施安全或者非法侵占、使用电能。第5条，电力建设、生产、供应和使用应当依法保护环境，采取新技术，减少有害物质排放，防止污染和其他公害。国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源发电。第11条，城市电网的建设和改造规划，应纳入城市总体规划。城市人民政府应当按照规划，安排变电设施用地、输电线路走廊和电缆通道。任何单位和个人不得非法占用变电设施用地、输电线路走廊和电缆通道。
《中华人民共和国刑法》第一百一十八条 破坏电力、燃气或者其他易燃易爆设备，危害公共安全，尚未造成严重后果的，处三年以上十年以下有期徒刑。
第一百一十九条 破坏交通工具、交通设施、电力设备、燃气设备、易燃易爆设备，造成严重后果的，处十年以上有期徒刑、无期徒刑或者死刑。
过失犯前款罪的，处三年以上七年以下有期徒刑；情节较轻的，处三年以下有期徒刑或者拘役。
[实例探究]
例1．在电能输送过程中，若输送电功率一定，则在输电线上的功率损失（ACD）
A.随输电线电阻的增大而增大 B.与输送电压的平方成正比
C.与输电线上电压损失的平方成正比 D.与输电电流的平方成正比
例2.某交流发电机输出功 ( http: / / www.21cnjy.com )率为5×105 W，输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V。（1）画出输电线路的示意图。（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）
［分析］引导学生画出电路。
引导学生写出各部分关系式
U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3
U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22·R
解：I1= =500 A，ΔP=5%P1=5%×5×105=2.5×104 W，ΔP=I22R，I2==50 A
I4=，所以，。
[课堂小结]
通过本节学习，主要学习以下问题：1.降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途径。远距离输电线路上，ΔP=I2r=，其中（I=）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。2.电网供电的优点3.关于电能的输送，我国法律作了详细的规定。
[课后作业]
1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是（ D ）
A．使输电线粗一些 B.减短输电线长度 C.减少通电时间 D.采用高压输电
2.远距离输电采用高压输电，“高压”是指下列各项中的哪个电压（ B ）
A.发电机两端输出的电压 B.升压变压器输出端的电压
C.输电导线上的电压 D.降压变压器输出端的电压
3.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是（BC ）
A.输电线上电功率损失是原来的 B.输电线上电功率损失是原来的
C.输电线上电压损失是原来的 D.输电线上的电压损失是原来的
4.某学校配有一套校内备用供电系统，如图所示，用一台内阻为1的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V，40W”的白炽灯6盏）供电，如果输电线的总电阻R是4，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1：4和4：1，则(1)发电机的输出功率应是多大？(2)发电机的电动势是多大？(3)输电效率是多少？
解：(1)发电机的输出功率：P出=nP灯+R，而I2=所以，P出=22×6×40+×4=5425W。
（2）E=U1+I1r，r为发电机内阻，U1=U2，U2=4U3+I2R=4×220+6×4=904V；I1=4I2 所以，E=+4×6×1=250V
（3）η==97%
电能输送问题一般离不开升、降压变压器，这时除用变压器的电压比或电流比公式外，最好画出电能输送示意图，这样便于分析问题和解决问题。输电线上流过的电流(输送电流)I送，对有升、降变压器电能输送问题的情况，有以下几种求法：①，其中，“U升副”为最后一个升压变压器的次极线圈电压，也即电能输送电压。②
【教学改进与反思】
r
I
U
图5.5-2
发
电
厂
用
户
授课教师： 刘立军
授课班级：高二（16）班
授课时间：2014年05月20日
【教材分析及相应的教法建议】
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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
【三维目标】
知识与技能：知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程。
过程与方法：通过学习降低输电损耗的两个途径，了解电网供电的优点和意义。
情感态度与价值观：渗透《中华人民共和国电力法》第4、5、11条和《中华人民共和国刑法》第118、119条，培养学生的法制意识。
【教学重难点】
重点：找出影响远距离输电损失的因素，使学生理解高压输电可减少功率损失。
难点：理解高压输电原理，区别导线上的输电电压U和损失电压ΔU。
【教学方法】自学讨论法、阅读法、讲解法。
【课时安排】1课时
【教学过程】
[引入新课]
人们常把各种形式能（如水流 ( http: / / www.21cnjy.com )能、燃料化学能、原子能）先转化为电能再进行传输，这是因为电能可以通过电网来传输.那么电能在由电厂传输给用户过程中要考虑什么问题？请同学们带着下列问题看书，然后再回答.
1.为什么要远距离输电？
电站建在资源丰富的地区，距离用户远，故需远距离输电。
2.输送电能的基本要求是什么？
（1）可靠，是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
（2）保质，就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
（3）经济，是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
3.为什么输电线上有电能损失？
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。
[推进新课]
在输电线上有电能损失正是远距离大功率输电面临的主要困难，下面我们重点讨论怎样在输电过程中减少电能的损失。
一．降低输电损耗的两个途径
假定输电线路中的电流是I，输电电压为U，两条导线的总电阻是r，在图5.5-2中，导线的电阻集中画为一个电阻r。（情景设疑 合作研讨）
1.怎样计算输电线路损失的功率？
I2r（参考教材第49页，第2题，与你得出的结论比较） 明确电压损失。
2．据此，减少输电线上损失的电功率可以有两个途径，分别是：（1）减小输电线的电阻，（2）减小输电电流。
3.在输电电流一定的情况下，如果线路的 ( http: / / www.21cnjy.com )电阻减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？（1/2）在输电电阻一定的情况下，如果输电电流减为原来的一半，线路上损失的功率减为原来的几分之一？（1/4）
4.通过第3步的两项计算，你认为哪个途径对于降低输电线路的损耗更为有效？
减小输电电流
5.如何减小输电线的电阻呢？
由电阻定律知：r =ρ，（1）减小材料的电阻率ρ.银的电阻率最小，但价格昂贵，目前选用电阻率较小的铜或铝作输电线。（2）减小输电线的长度l不可行，因为要保证输电距离。（3）增加导线的横截面积，可适当增大横截面积。太粗不可能，既不经济又架设困难。
6.如何减小输电电流呢？
通过导线的电流I=P/U，（1）减 ( http: / / www.21cnjy.com )小输送功率P：在实际中不能以用户少用或不用电来达到减少损耗的目的。（2）提高输电电压U：在输送功率P一定，输电线电阻R一定的条件下，输电电压提高到原来的n倍，输电线上的功率损失降为原来的1/n2倍。
对比后结论：采用高压输电是减小输电线上功率损失最有效、最经济的措施。
7.输电电压是不是越高越好？
不是。电压越高，对输电线路和变压器 ( http: / / www.21cnjy.com )的要求越高，建设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依照不同情况选择合适的输电电压。
8.我国采用的输电电压有哪几种？
有110 kV、220 kV、330 kV，输电干线采用500 kV的超高压，西北电网正在建设750kV的线路。
二.电网供电
9.大型发电机发出的电压在10kV上下，不符合远距离输电的要求，怎么办？而到达目的地的电压也不符合用户的要求，怎么办？
在发电机处用升压变压器升高电压，在用户处用降压变压器降低电压。
我国远距离高压输电情况及远距离高压输电的原理。如下图所示。
设发电机的输出功率为P，则功率损失为：ΔP= I22R。
用户得到的功率为P用= P-ΔP。
输电线路上的电压损失为：ΔU= I2R，则U3= U2-ΔU。
10.采用电网供电的优点是什么？
可以在能源产地使用大容量发电机组，降低一次能 ( http: / / www.21cnjy.com )源的输送成本，获得最大的经济效益。同时，电网可以减少断电的风险，调剂不同地区电力供需平衡，保障供电质量。使用电网，可以根据火电、水电、核电的特点，合理的调度电力，这就使得电气化社会的主要能源——电力的供应更加可靠，质量更高。
关于电能的输送我国是有法律规定的，比如：
《中华人民共和国电力法》第 ( http: / / www.21cnjy.com )4条，电力设施受国家保护。禁止任何单位和个人危害电力设施安全或者非法侵占、使用电能。第5条，电力建设、生产、供应和使用应当依法保护环境，采取新技术，减少有害物质排放，防止污染和其他公害。国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源发电。第11条，城市电网的建设和改造规划，应纳入城市总体规划。城市人民政府应当按照规划，安排变电设施用地、输电线路走廊和电缆通道。任何单位和个人不得非法占用变电设施用地、输电线路走廊和电缆通道。
《中华人民共和国刑法》第一百一十八条 破坏电力、燃气或者其他易燃易爆设备，危害公共安全，尚未造成严重后果的，处三年以上十年以下有期徒刑。
第一百一十九条 破坏交通工具、交通设施、电力设备、燃气设备、易燃易爆设备，造成严重后果的，处十年以上有期徒刑、无期徒刑或者死刑。
过失犯前款罪的，处三年以上七年以下有期徒刑；情节较轻的，处三年以下有期徒刑或者拘役。
[实例探究]
例1．在电能输送过程中，若输送电功率一定，则在输电线上的功率损失（ACD）
A.随输电线电阻的增大而增大 B.与输送电压的平方成正比
C.与输电线上电压损失的平方成正比 D.与输电电流的平方成正比
例2.某交流发电机输出功 ( http: / / www.21cnjy.com )率为5×105 W，输出电压为1.0×103 V，假如输电线的总电阻R=10Ω，在输电线上损失的电功率等于输电功率的5%，用户使用电压U=380 V。（1）画出输电线路的示意图。（标明各部分的符号）（2）所用升压和降压变压器的原、副线圈的匝数比是多少？（使用的变压器是理想变压器）
［分析］引导学生画出电路。
引导学生写出各部分关系式
U1∶U2=n1∶n2 I2∶I1=n1∶n2 U3∶U4=n3∶n4 I3∶I4=n4∶n3
U2=ΔU+U3 P1=ΔP+P3 ΔP=I22·R
解：I1= =500 A，ΔP=5%P1=5%×5×105=2.5×104 W，ΔP=I22R，I2==50 A
I4=，所以，。
[课堂小结]
通过本节学习，主要学习以下问题：1.降低输电损耗的两个途径：减小线路电阻和减小输电电流。减小输电电流是最有效的途径。远距离输电线路上，ΔP=I2r=，其中（I=）。采用高压输电可以达到减小输电电流的目的。2.电网供电的优点3.关于电能的输送，我国法律作了详细的规定。
[课后作业]
1．在远距离输电过程中，为减少输电线路上的电能损失，可采用的最佳方法是（ D ）
A．使输电线粗一些 B.减短输电线长度 C.减少通电时间 D.采用高压输电
2.远距离输电采用高压输电，“高压”是指下列各项中的哪个电压（ B ）
A.发电机两端输出的电压 B.升压变压器输出端的电压
C.输电导线上的电压 D.降压变压器输出端的电压
3.远距离输送一定功率的交流电，若输送电压升高为原来的n倍，关于输电线上的电压损失和功率损失正确的是（BC ）
A.输电线上电功率损失是原来的 B.输电线上电功率损失是原来的
C.输电线上电压损失是原来的 D.输电线上的电压损失是原来的
4.某学校配有一套校内备用供电系统，如图所示，用一台内阻为1的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V，40W”的白炽灯6盏）供电，如果输电线的总电阻R是4，升压变压器和降压变压器（都认为是理想变压器）的匝数比分别是1：4和4：1，则(1)发电机的输出功率应是多大？(2)发电机的电动势是多大？(3)输电效率是多少？
解：(1)发电机的输出功率：P出=nP灯+R，而I2=所以，P出=22×6×40+×4=5425W。
（2）E=U1+I1r，r为发电机内阻，U1=U2，U2=4U3+I2R=4×220+6×4=904V；I1=4I2 所以，E=+4×6×1=250V
（3）η==97%
电能输送问题一般离不开升、降压变压器，这时除用变压器的电压比或电流比公式外，最好画出电能输送示意图，这样便于分析问题和解决问题。输电线上流过的电流(输送电流)I送，对有升、降变压器电能输送问题的情况，有以下几种求法：①，其中，“U升副”为最后一个升压变压器的次极线圈电压，也即电能输送电压。②
【教学改进与反思】
r
I
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图5.5-2
发
电
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户