教科版教科版选修3-2第二章《2.7 电能的输送》教学设计
文档属性
| 名称 | 教科版教科版选修3-2第二章《2.7 电能的输送》教学设计 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 632.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-09-08 09:21:53 | ||
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文档简介
《电能的输送》
教科版选修3-2第二章
一、前端分析
1.教材内容分析： “电能的输送”是交流电这一章的最后一节，是学生学习了电、磁规律之后一个非常重要的综合应用，所以它既是这章知识综合应用具体体现的一节，也是能够密切联系生活实际的一节，所以本节内容能够很好的体现学生应用知识的能力，也是培养学生理论联系实际能力很好的一节；从我国的国情出发，电能的输送涉及到中国的经济、能源发展战略，涉及到环境保护、资源优化配置，涉及到中国是否能够拥有长久的继续发展能力，所以本节内容也是开拓学生视野，提升学生节能环保意识，培养学生关注祖国发展意识很好的一节。
2.学生基础分析：：学生学习了电磁感应以及交流电中变压器的原理，为学习本节内容奠定了理论基础，在实验观察方面，恒定电流一章中学生已经理解到灯泡的亮度与功率、电压的关系，学生在实验分析方面也具备了学习本章知识的基础，但是在变压器与电路设计连接方面学生将会有很大的困难。
二、教学目标
（一）知识与技能：
1.知道远距离输电时存在电能的损失，并且知道损失与什么因素有关, 知道减少损失的方法。2.理解高压输电的原理，理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系.
3.会设计电能输送的示意图，培养学生综合全面分析问题和解决问题的能力。
（二）过程与方法：
1.通过实验演示，利用师生互动和学生合作学习相结合,体验理论分析解决实际问题的方法.
2.学生体验理论分析与实验论证远距离高压输电过程,切身体验科学探究的过程
（三）情感态度与价值观：
1.通过分析降低输电损耗的途径，引导学生全面地、辩证地看问题。
2.了解我国电力事业的发展情况，使学生树立保护环境、优化资源配置和合理使用自然资源的意识，激发学生的爱国主义热情。
三、学习重点： 理论分析和实验论证相结合,解决如何减少输电过程的电能损失，设计电能输送的电路图并能够探究出电路中功率、电压、电流关系。
难点：设计电能输送示意图，理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系.
四、教法：情景创设、问题设置、理论探究,实验论证,小组合作相结合
五、教具：多媒体、变压器、学生电源 、导线、小灯泡、远距离输电自制教具
六、探究过程
教学
过程
教 学 内 容
学生
活动
设计
意图
导 入
新 课
展示：北京美丽的夜晚照片
问：（1）北京的夜晚美吗？
（2）没有电那来美,北京的电那里来的呢?
播放视频:“西电东送”工程央视新闻
问:（1）通过新闻,你知道了什么?
（2）北京的电能主要是什么地方提供的呢?
教师展示能源分布情况及北京用电情况.
结论:电能需要“远距离”输送
怎样将500公里外的电能“送”到北京
呢 ？这就是我们今天要学习的内容：电能的输送
仔细观看
回答问题
激发学习兴趣
创设情境,引出问题
新 课
教 学
新 课
教 学
新 课
教 学
新 课
教 学
过程1：问题的发现
要怎么将电能“送”到北京，我们首先要知道电能在“远距离”输送过程中会存在什么问题？我们首先来模拟这样一个过程，请看实验
演示实验1:
（1）如果电厂就在北京的家门口，为我们的家供电，观察灯泡的亮度。
演示实验2:如果电厂在内蒙古，为我们家供电。
问：（1）比较刚才的现象，你看到什么？（远距离输电灯泡会变得更暗）
（2）变暗说明了小灯泡两端电压比刚才？功率比刚才？也就说明了在供电过程中有什么？
结论：电能在“远距离”输电过程中存在P损、U损
过程2：问题的分析
思考：“远距离”输电过程中，为什么会存在功率、电压的损失？（近距离有损失吗？）
结论：输电线存在电阻为R线，
现在面对500公里的现实，我们必须要远距离输电，怎样能让损失的功率、电压减小呢？
过程3：问题的解决
理论分析
问：怎样能让损失的功率、电压减小？其理论依据是什么？
结论：
依据： P损=I2R线
U损=IR线
方法：1： R线减小
2：I减小
第一个方案中怎样能够减小输电线的电阻呢？
请学生代表表达讨论的结果
教师引导：
（1）两地距离不能改变，所以减短导线长度方案行不通。
（2）改变材料，将铜改为银，电阻率相差小，但是成本却提高很大，超导材料很理想，但是现在技术上还没有攻克，即有前景但困难。
（3）增大面积，导线成本和架设成本都会提高很大，难度较大，只能适当提高。（展示雪灾照片）
结论：方法1可行性差，但有前景
教师引导分析第二个方案：如何能够减小电流？在减小电流同时有什么条件限制吗？可行吗？
减小电流时电厂的输送功率是不变的，那输送电压必须提高，若电压提升10倍，则电流减小为原来的1/10，而损失功率则为原来的1/100，可见提高输电电压能够有效减少损失。
思考：如何提高输电电压？能够将高压输电线直接接入用户家吗？通过什么手段实现？在整个过程中必须包含哪些步骤？你现在就是我们高压输电工程的设计师，现在请同学们动手设计这个电路。
2、设计电路
作为一个设计师，不仅要能够过画出设计的电路图，还应该分析出电路中各量的关系。假如输电线路匝数、电压、功率、电流告诉你，那么输电线路功率、电压、电流有何关系呢？请同学们思考，可以相互讨论。
3、探究功率、电压、电流关系
在输入功率不变的情况下，若升压匝数比是1/10，则I2变为原来的1/10，损失功率变为原来的1/100，损失越少，P2越能近似等于P3，电路输电效果越好。
4、实验验证
我们通过理论分析了减少损失的方法，现在我们通过实验来验证一下采用高压输电确实能够实现减少损失。你们就是未来的工程师，老师提供给你们变压器，你们按照刚才的电路设计建好实物电路使我们从内蒙到北京的灯泡更亮
试闭合电路开关，请学生们认真观察小灯泡的亮度情况，并描述观察结果。
结果：小灯泡比没有接变压器时亮了很多
这说明了：
在保证输送功率P不变的情况下，采用高压输电确实有效减小功率损失和电压损失
现在我们观看这样一段新闻。
视频播放：我国现阶段高压输电情况
有何感想？（祖国科技发展迅速，并且科技发展能够帮助我们更加合理使用资源更能保护环境）
问：是否输电电压越高越好呢？
简单介绍低压输电线路、高压输电线路、
超高压输电线路、特高压输电线路
（若有时间可分析对应电压下损耗降低了多少？）
引导学生得出结论：
输送电能的基本要求是：
可靠、保质、经济
实际输送电能时，要依据实际情况选择合适的电压，并非越高越好。
过程4：问题的展望
问：在远距离输电过程会否有其他能量损失呢？ 除了高压输电外，还有其它输电方式吗？
视频播放：高压直流输电
问：有何感想？
（科技的进步，技术创新总能更多为我们带来惊喜 ）
学生仔细观察实验并回答问题
学生分析讨论
学生思考互相交流
学生独立思考分析，然后小组交流讨论，总结可行性方案
学生分析，小组讨论，展示交流
学生小组合作分析并画出模拟电路图
学生分析探究关系
学生设计后小组讨论，然后展示
找一个学生代表上台连电路，其他学生仔细观看，并思考连接可行度，提出改进方案
学生仔细观看
学生独立分析并小组讨论
仔细观看并思考
创设情境，通过对比实验发现远距离输电中存在的问题
培养学生观察后分析思维能力
培养学生分析思维能力，理论联系实际能力，引出解决方案
培养学生理论联系实际能力
应用知识解决问题的能力
培养学生应用能力和分析能力
建立远距离输电模型
培养学生探究能力
帮助学生理论联系实际
激发学生的爱国热情和学习物理热情
培养学生综合能力
拓宽学生知识面,激发学生爱国、创新意识
巩 固
练 习
【练习】一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,输出电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.
画出输电线路的示意图
求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；
(2)输电导线上的功率损失；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；
(4)用户得到的功率。
学生练习(可放在课后)
培养学生应用知识能力
小结
谈谈本节课你有哪些收获体会?
老师提供的三段视频对你有何启发?
作 业
上网了解我国电能输送状况。
仔细观察家里的用电状况，设计一个家庭节能方案。
板 书
设 计
第7节 电能的输送
一.问题的发现 2.设计电路
P损 U损
二.问题的分析
功率P损=I2R 3.探究功率、电压、电流关系
电压U损=IR
三.问题的解决 4、实验验证
1.理论分析 四.问题的展望
方法1： R线减小 有困难、前景
方法2：I减小 可行
八、教学流程图
九、课后自我评价：
本节课是问题解决课,教学设计遵循了科学研究中问题解决的一般流程,即问题的发现—问题的分析—问题的解决—问题的展望.在问题的发现过程中,首先让学生欣赏了美丽的北京夜景照片以及观看了一段介绍“西电东送”的新闻视频，让学生认识到电能的输送在现阶段中国具有的重要意义和价值，为学生进入本节课学习电能输送创设了很好的情景，也为问题的发现搭好了桥梁，这一设计在教学过程中效果很好，极大地激发了学生的学习兴趣；通过为不同距离小灯泡供电这样一个对比实验让学生观察到不同的实验现象，让学生切身体会输电过程中能量的损失问题，实验效果很好，电路设计很形象生动，也为学生搭建了一个实实在在能够看到并能分析的平台；通过学生合作讨论分析能量损失的原因，从理论上找到解决问题的方法，并且让学生充当设计师设计远距离输电电路，探究了输电电路上功率、电压、电流的关系，培养了学生的思维能力，这一设计过程对学生的要求合理，引导及时；教学中引入了三段视频，及时地进行了爱国主义教育，既让学生感到物理与生活息息相关，又能够培养学生时时关注国家发展，让学生能够积极投身到祖国建设事业上，学生了解中国电力发展过程中，激发了学生的爱国情怀，增强了民族自豪感，同时也使学生树立了保护环境，加强优化资源配置和合理利用自然资源的意识。
本节课遗憾在于最后的总结过程中没有加强学生对研究方法的总结，以及对教师收集资料（视频）所折射的价值的总结。
十、专家点评 北京教育学院丰台分院 吴勤智
教科版选修3-2第二章
一、前端分析
1.教材内容分析： “电能的输送”是交流电这一章的最后一节，是学生学习了电、磁规律之后一个非常重要的综合应用，所以它既是这章知识综合应用具体体现的一节，也是能够密切联系生活实际的一节，所以本节内容能够很好的体现学生应用知识的能力，也是培养学生理论联系实际能力很好的一节；从我国的国情出发，电能的输送涉及到中国的经济、能源发展战略，涉及到环境保护、资源优化配置，涉及到中国是否能够拥有长久的继续发展能力，所以本节内容也是开拓学生视野，提升学生节能环保意识，培养学生关注祖国发展意识很好的一节。
2.学生基础分析：：学生学习了电磁感应以及交流电中变压器的原理，为学习本节内容奠定了理论基础，在实验观察方面，恒定电流一章中学生已经理解到灯泡的亮度与功率、电压的关系，学生在实验分析方面也具备了学习本章知识的基础，但是在变压器与电路设计连接方面学生将会有很大的困难。
二、教学目标
（一）知识与技能：
1.知道远距离输电时存在电能的损失，并且知道损失与什么因素有关, 知道减少损失的方法。2.理解高压输电的原理，理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系.
3.会设计电能输送的示意图，培养学生综合全面分析问题和解决问题的能力。
（二）过程与方法：
1.通过实验演示，利用师生互动和学生合作学习相结合,体验理论分析解决实际问题的方法.
2.学生体验理论分析与实验论证远距离高压输电过程,切身体验科学探究的过程
（三）情感态度与价值观：
1.通过分析降低输电损耗的途径，引导学生全面地、辩证地看问题。
2.了解我国电力事业的发展情况，使学生树立保护环境、优化资源配置和合理使用自然资源的意识，激发学生的爱国主义热情。
三、学习重点： 理论分析和实验论证相结合,解决如何减少输电过程的电能损失，设计电能输送的电路图并能够探究出电路中功率、电压、电流关系。
难点：设计电能输送示意图，理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系.
四、教法：情景创设、问题设置、理论探究,实验论证,小组合作相结合
五、教具：多媒体、变压器、学生电源 、导线、小灯泡、远距离输电自制教具
六、探究过程
教学
过程
教 学 内 容
学生
活动
设计
意图
导 入
新 课
展示：北京美丽的夜晚照片
问：（1）北京的夜晚美吗？
（2）没有电那来美,北京的电那里来的呢?
播放视频:“西电东送”工程央视新闻
问:（1）通过新闻,你知道了什么?
（2）北京的电能主要是什么地方提供的呢?
教师展示能源分布情况及北京用电情况.
结论:电能需要“远距离”输送
怎样将500公里外的电能“送”到北京
呢 ？这就是我们今天要学习的内容：电能的输送
仔细观看
回答问题
激发学习兴趣
创设情境,引出问题
新 课
教 学
新 课
教 学
新 课
教 学
新 课
教 学
过程1：问题的发现
要怎么将电能“送”到北京，我们首先要知道电能在“远距离”输送过程中会存在什么问题？我们首先来模拟这样一个过程，请看实验
演示实验1:
（1）如果电厂就在北京的家门口，为我们的家供电，观察灯泡的亮度。
演示实验2:如果电厂在内蒙古，为我们家供电。
问：（1）比较刚才的现象，你看到什么？（远距离输电灯泡会变得更暗）
（2）变暗说明了小灯泡两端电压比刚才？功率比刚才？也就说明了在供电过程中有什么？
结论：电能在“远距离”输电过程中存在P损、U损
过程2：问题的分析
思考：“远距离”输电过程中，为什么会存在功率、电压的损失？（近距离有损失吗？）
结论：输电线存在电阻为R线，
现在面对500公里的现实，我们必须要远距离输电，怎样能让损失的功率、电压减小呢？
过程3：问题的解决
理论分析
问：怎样能让损失的功率、电压减小？其理论依据是什么？
结论：
依据： P损=I2R线
U损=IR线
方法：1： R线减小
2：I减小
第一个方案中怎样能够减小输电线的电阻呢？
请学生代表表达讨论的结果
教师引导：
（1）两地距离不能改变，所以减短导线长度方案行不通。
（2）改变材料，将铜改为银，电阻率相差小，但是成本却提高很大，超导材料很理想，但是现在技术上还没有攻克，即有前景但困难。
（3）增大面积，导线成本和架设成本都会提高很大，难度较大，只能适当提高。（展示雪灾照片）
结论：方法1可行性差，但有前景
教师引导分析第二个方案：如何能够减小电流？在减小电流同时有什么条件限制吗？可行吗？
减小电流时电厂的输送功率是不变的，那输送电压必须提高，若电压提升10倍，则电流减小为原来的1/10，而损失功率则为原来的1/100，可见提高输电电压能够有效减少损失。
思考：如何提高输电电压？能够将高压输电线直接接入用户家吗？通过什么手段实现？在整个过程中必须包含哪些步骤？你现在就是我们高压输电工程的设计师，现在请同学们动手设计这个电路。
2、设计电路
作为一个设计师，不仅要能够过画出设计的电路图，还应该分析出电路中各量的关系。假如输电线路匝数、电压、功率、电流告诉你，那么输电线路功率、电压、电流有何关系呢？请同学们思考，可以相互讨论。
3、探究功率、电压、电流关系
在输入功率不变的情况下，若升压匝数比是1/10，则I2变为原来的1/10，损失功率变为原来的1/100，损失越少，P2越能近似等于P3，电路输电效果越好。
4、实验验证
我们通过理论分析了减少损失的方法，现在我们通过实验来验证一下采用高压输电确实能够实现减少损失。你们就是未来的工程师，老师提供给你们变压器，你们按照刚才的电路设计建好实物电路使我们从内蒙到北京的灯泡更亮
试闭合电路开关，请学生们认真观察小灯泡的亮度情况，并描述观察结果。
结果：小灯泡比没有接变压器时亮了很多
这说明了：
在保证输送功率P不变的情况下，采用高压输电确实有效减小功率损失和电压损失
现在我们观看这样一段新闻。
视频播放：我国现阶段高压输电情况
有何感想？（祖国科技发展迅速，并且科技发展能够帮助我们更加合理使用资源更能保护环境）
问：是否输电电压越高越好呢？
简单介绍低压输电线路、高压输电线路、
超高压输电线路、特高压输电线路
（若有时间可分析对应电压下损耗降低了多少？）
引导学生得出结论：
输送电能的基本要求是：
可靠、保质、经济
实际输送电能时，要依据实际情况选择合适的电压，并非越高越好。
过程4：问题的展望
问：在远距离输电过程会否有其他能量损失呢？ 除了高压输电外，还有其它输电方式吗？
视频播放：高压直流输电
问：有何感想？
（科技的进步，技术创新总能更多为我们带来惊喜 ）
学生仔细观察实验并回答问题
学生分析讨论
学生思考互相交流
学生独立思考分析，然后小组交流讨论，总结可行性方案
学生分析，小组讨论，展示交流
学生小组合作分析并画出模拟电路图
学生分析探究关系
学生设计后小组讨论，然后展示
找一个学生代表上台连电路，其他学生仔细观看，并思考连接可行度，提出改进方案
学生仔细观看
学生独立分析并小组讨论
仔细观看并思考
创设情境，通过对比实验发现远距离输电中存在的问题
培养学生观察后分析思维能力
培养学生分析思维能力，理论联系实际能力，引出解决方案
培养学生理论联系实际能力
应用知识解决问题的能力
培养学生应用能力和分析能力
建立远距离输电模型
培养学生探究能力
帮助学生理论联系实际
激发学生的爱国热情和学习物理热情
培养学生综合能力
拓宽学生知识面,激发学生爱国、创新意识
巩 固
练 习
【练习】一小型发电站通过升压,降压变压器把电能输给用户.已知发电机的输出功率是500kW,输出电压为500V,升压变压器原、副线圈的匝数比为1:5,两变压器间输电线的总电阻为1.5Ω,降压变压器的输出电压为220V,不计变压器的损耗.
画出输电线路的示意图
求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；
(2)输电导线上的功率损失；
(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；
(4)用户得到的功率。
学生练习(可放在课后)
培养学生应用知识能力
小结
谈谈本节课你有哪些收获体会?
老师提供的三段视频对你有何启发?
作 业
上网了解我国电能输送状况。
仔细观察家里的用电状况，设计一个家庭节能方案。
板 书
设 计
第7节 电能的输送
一.问题的发现 2.设计电路
P损 U损
二.问题的分析
功率P损=I2R 3.探究功率、电压、电流关系
电压U损=IR
三.问题的解决 4、实验验证
1.理论分析 四.问题的展望
方法1： R线减小 有困难、前景
方法2：I减小 可行
八、教学流程图
九、课后自我评价：
本节课是问题解决课,教学设计遵循了科学研究中问题解决的一般流程,即问题的发现—问题的分析—问题的解决—问题的展望.在问题的发现过程中,首先让学生欣赏了美丽的北京夜景照片以及观看了一段介绍“西电东送”的新闻视频，让学生认识到电能的输送在现阶段中国具有的重要意义和价值，为学生进入本节课学习电能输送创设了很好的情景，也为问题的发现搭好了桥梁，这一设计在教学过程中效果很好，极大地激发了学生的学习兴趣；通过为不同距离小灯泡供电这样一个对比实验让学生观察到不同的实验现象，让学生切身体会输电过程中能量的损失问题，实验效果很好，电路设计很形象生动，也为学生搭建了一个实实在在能够看到并能分析的平台；通过学生合作讨论分析能量损失的原因，从理论上找到解决问题的方法，并且让学生充当设计师设计远距离输电电路，探究了输电电路上功率、电压、电流的关系，培养了学生的思维能力，这一设计过程对学生的要求合理，引导及时；教学中引入了三段视频，及时地进行了爱国主义教育，既让学生感到物理与生活息息相关，又能够培养学生时时关注国家发展，让学生能够积极投身到祖国建设事业上，学生了解中国电力发展过程中，激发了学生的爱国情怀，增强了民族自豪感，同时也使学生树立了保护环境，加强优化资源配置和合理利用自然资源的意识。
本节课遗憾在于最后的总结过程中没有加强学生对研究方法的总结，以及对教师收集资料（视频）所折射的价值的总结。
十、专家点评 北京教育学院丰台分院 吴勤智