2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流5電能的輸送教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選修3-2科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流5電能的輸送教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選修3-2教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課內(nèi)容選自新人教版選修3-2教材第五章“交變電流”，具體涉及5.2節(jié)“電能的輸送”。內(nèi)容包括：高壓輸電的原理及其優(yōu)勢(shì)；輸電線路上的功率損失；輸電線路的電壓損耗；提高輸電效率的方法。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解高壓輸電的必要性和優(yōu)勢(shì)，掌握輸電線路功率損失的計(jì)算方法，并了解提高輸電效率的途徑。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，理解高壓輸電的必要性和效率提升的重要性。

2.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，探究輸電線路功率損失與電壓、電阻的關(guān)系。

3.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，認(rèn)識(shí)到節(jié)能減排在現(xiàn)代社會(huì)的重要性，以及個(gè)人在能源使用中的責(zé)任。學(xué)情分析本節(jié)課面向的是高中二年級(jí)學(xué)生，這一階段的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的物理基礎(chǔ)，對(duì)電流、電壓、電阻等基本概念有初步的理解。在知識(shí)層面，學(xué)生對(duì)電磁感應(yīng)、交變電流等概念已有接觸，但對(duì)電能輸送的原理和高壓輸電的必要性可能理解不深。在能力方面，學(xué)生具備一定的抽象思維能力，能夠通過(guò)數(shù)學(xué)工具進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算和分析，但可能缺乏將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題的能力。在素質(zhì)方面，學(xué)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的求知欲和探究精神，但部分學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問(wèn)題時(shí)可能表現(xiàn)出畏難情緒。

學(xué)生的行為習(xí)慣對(duì)課程學(xué)習(xí)有直接影響。部分學(xué)生可能存在依賴教材、缺乏主動(dòng)思考的習(xí)慣，這可能導(dǎo)致他們?cè)诿鎸?duì)新知識(shí)時(shí)難以獨(dú)立思考。此外，學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中可能對(duì)物理實(shí)驗(yàn)和計(jì)算練習(xí)的重視程度不夠，這可能會(huì)影響他們對(duì)電能輸送這一實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的理解和掌握。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有新人教版選修3-2教材，以備查閱相關(guān)章節(jié)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備高壓輸電線路圖片、電壓與電阻關(guān)系圖表、輸電效率計(jì)算公式等教學(xué)輔助資料。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備電流表、電壓表、電阻器、變壓器等實(shí)驗(yàn)器材，用于演示高壓輸電原理。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，以便學(xué)生進(jìn)行討論和合作學(xué)習(xí)；在實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)布置實(shí)驗(yàn)器材，確保安全操作。教學(xué)過(guò)程一、導(dǎo)入新課

（教師）：同學(xué)們，上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了交變電流的相關(guān)知識(shí)，了解了交變電流的產(chǎn)生和特點(diǎn)。今天，我們將進(jìn)一步探討電能的輸送，這是一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，它與我們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)。那么，電能是如何從發(fā)電廠輸送到千家萬(wàn)戶的呢？今天，我們就來(lái)揭開這個(gè)問(wèn)題的神秘面紗。

（學(xué)生）：期待今天的學(xué)習(xí)。

二、新課講授

1.高壓輸電的原理及優(yōu)勢(shì)

（教師）：首先，我們來(lái)探討高壓輸電的原理。我們知道，電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，這就是輸電過(guò)程中的功率損失。那么，如何減少這種損失呢？答案就是高壓輸電。

（學(xué)生）：高壓輸電是什么意思？為什么可以減少功率損失？

（教師）：好的，高壓輸電是指通過(guò)提高輸電電壓，來(lái)降低電流，從而減少功率損失。這是因?yàn)楦鶕?jù)功率公式P=UI，電壓和電流成反比，電壓越高，電流就越小。接下來(lái)，我們通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)原理。

（學(xué)生）：好的，老師。

（教師）：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，請(qǐng)同學(xué)們注意觀察電流表和電壓表的示數(shù)變化，思考高壓輸電對(duì)功率損失的影響。

（學(xué)生）：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)高壓輸電確實(shí)可以減少功率損失。

（教師）：那么，高壓輸電還有哪些優(yōu)勢(shì)呢？比如，可以降低線路成本，提高輸電效率等。

2.輸電線路上的功率損失

（教師）：接下來(lái)，我們來(lái)探討輸電線路上的功率損失。根據(jù)公式P=I2R，功率損失與電流的平方和電阻成正比。因此，如何降低線路電阻和電流，是減少功率損失的關(guān)鍵。

（學(xué)生）：老師，我們?cè)撊绾谓档途€路電阻和電流呢？

（教師）：首先，我們可以選擇合適的導(dǎo)線材料，如銅或鋁，它們具有較低的電阻率。其次，可以增加導(dǎo)線的橫截面積，以降低電阻。此外，通過(guò)提高輸電電壓，我們可以降低電流，從而減少功率損失。

3.輸電線路的電壓損耗

（教師）：在輸電過(guò)程中，電壓損耗是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。根據(jù)公式U=IR，電壓損耗與電流和電阻成正比。因此，如何減少電壓損耗，也是提高輸電效率的關(guān)鍵。

（學(xué)生）：老師，如何減少電壓損耗呢？

（教師）：首先，我們可以通過(guò)提高輸電電壓來(lái)降低電流，從而減少電壓損耗。其次，選擇合適的導(dǎo)線材料和降低線路電阻，可以降低電壓損耗。此外，合理規(guī)劃輸電線路，避免長(zhǎng)距離輸電，也可以減少電壓損耗。

4.提高輸電效率的方法

（教師）：最后，我們來(lái)探討提高輸電效率的方法。除了以上提到的降低功率損失和電壓損耗外，還可以通過(guò)以下方法提高輸電效率：

（1）采用先進(jìn)的輸電技術(shù)，如直流輸電；

（2）優(yōu)化輸電線路布局，減少線路長(zhǎng)度；

（3）加強(qiáng)輸電設(shè)備的維護(hù)和檢修，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

（學(xué)生）：老師，這些方法聽(tīng)起來(lái)都很實(shí)用。

三、課堂討論

（教師）：同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了電能的輸送，了解了高壓輸電、功率損失、電壓損耗以及提高輸電效率的方法。下面，我們來(lái)討論以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）高壓輸電的優(yōu)勢(shì)是什么？

（2）如何降低輸電線路的功率損失和電壓損耗？

（3）有哪些方法可以提高輸電效率？

（學(xué)生）：同學(xué)們積極參與討論，各抒己見(jiàn)。

四、課堂小結(jié)

（教師）：通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們了解到電能的輸送過(guò)程、高壓輸電的優(yōu)勢(shì)、功率損失、電壓損耗以及提高輸電效率的方法。希望同學(xué)們能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，為我國(guó)能源事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

（學(xué)生）：謝謝老師，我們一定努力學(xué)習(xí)，為國(guó)家的能源事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

五、布置作業(yè)

（教師）：請(qǐng)同學(xué)們課后完成以下作業(yè)：

（1）回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，整理筆記；

（2）查找相關(guān)資料，了解我國(guó)高壓輸電的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)；

（3）思考如何提高我國(guó)輸電線路的輸電效率。

（學(xué)生）：好的，老師。知識(shí)點(diǎn)梳理1.高壓輸電的原理

-高壓輸電通過(guò)提高輸電電壓，降低電流，從而減少輸電線路上的功率損失。

-根據(jù)功率公式P=UI，電壓和電流成反比，電壓越高，電流越小。

2.功率損失的計(jì)算

-輸電線路上的功率損失可以通過(guò)公式P_loss=I2R計(jì)算，其中I為電流，R為線路電阻。

-功率損失與電流的平方和電阻成正比。

3.電壓損耗的計(jì)算

-輸電線路的電壓損耗可以通過(guò)公式U_loss=IR計(jì)算，其中I為電流，R為線路電阻。

-電壓損耗與電流和電阻成正比。

4.降低功率損失的方法

-選擇合適的導(dǎo)線材料，如銅或鋁，具有較低的電阻率。

-增加導(dǎo)線的橫截面積，降低電阻。

-提高輸電電壓，降低電流。

5.降低電壓損耗的方法

-提高輸電電壓，降低電流。

-選擇合適的導(dǎo)線材料和降低線路電阻。

-合理規(guī)劃輸電線路，避免長(zhǎng)距離輸電。

6.提高輸電效率的方法

-采用先進(jìn)的輸電技術(shù)，如直流輸電。

-優(yōu)化輸電線路布局，減少線路長(zhǎng)度。

-加強(qiáng)輸電設(shè)備的維護(hù)和檢修，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

7.輸電線路的功率因數(shù)

-輸電線路的功率因數(shù)是指實(shí)際功率與視在功率的比值，表示輸電線路的效率。

-提高功率因數(shù)可以減少線路損耗，提高輸電效率。

8.輸電線路的電容效應(yīng)

-輸電線路存在電容效應(yīng)，導(dǎo)致電流在輸電線路上的分布不均勻。

-通過(guò)合理設(shè)計(jì)輸電線路，可以減少電容效應(yīng)的影響。

9.輸電線路的電磁感應(yīng)

-輸電線路在傳輸電流時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，可能對(duì)附近的設(shè)備和設(shè)施產(chǎn)生干擾。

-通過(guò)屏蔽和接地等措施，可以減少電磁感應(yīng)的干擾。

10.輸電線路的絕緣與保護(hù)

-輸電線路需要良好的絕緣性能，以防止漏電和短路。

-輸電線路的保護(hù)措施包括過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)等，以確保線路安全運(yùn)行。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問(wèn)題，對(duì)高壓輸電的原理和優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)出濃厚的興趣。

-部分學(xué)生在討論環(huán)節(jié)能夠提出有見(jiàn)地的觀點(diǎn)，顯示出對(duì)知識(shí)的深入理解。

2.小組討論成果展示：

-小組討論環(huán)節(jié)中，學(xué)生們能夠有效分工合作，共同探討如何降低功率損失和電壓損耗的方法。

-各小組展示的成果體現(xiàn)了對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用，如提出使用高壓輸電、優(yōu)化線路布局等策略。

3.隨堂測(cè)試：

-通過(guò)隨堂測(cè)試，評(píng)估學(xué)生對(duì)高壓輸電原理、功率損失計(jì)算、電壓損耗計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。

-測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生能夠正確解答計(jì)算題，但對(duì)一些理論問(wèn)題的理解仍有待提高。

4.學(xué)生反饋：

-學(xué)生反饋認(rèn)為本節(jié)課內(nèi)容實(shí)用性強(qiáng)，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，有助于提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

-部分學(xué)生建議在課堂上增加更多互動(dòng)環(huán)節(jié)，以提高學(xué)習(xí)的趣味性和參與度。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-針對(duì)學(xué)生對(duì)高壓輸電原理的理解，教師將進(jìn)行針對(duì)性的復(fù)習(xí)和講解，確保學(xué)生能夠掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。

-對(duì)于小組討論環(huán)節(jié)，教師將鼓勵(lì)學(xué)生提出更多創(chuàng)新性的解決方案，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

-隨堂測(cè)試中表現(xiàn)不佳的學(xué)生，教師將提供個(gè)別輔導(dǎo)，幫助他們鞏固知識(shí)點(diǎn)。

-教師將根據(jù)學(xué)生的反饋，調(diào)整教學(xué)方法和內(nèi)容，以提高教學(xué)效果。

-教師將鼓勵(lì)學(xué)生在日常生活中關(guān)注能源使用，培養(yǎng)節(jié)能減排的意識(shí)，將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活。板書設(shè)計(jì)①高壓輸電原理

-P=UI（功率公式）

-高壓輸電減少電流，降低功率損失

-高壓輸電的優(yōu)勢(shì)：降低線路成本，提高輸電效率

②功率損失計(jì)算

-P_loss=I2R（功率損失公式）

-功率損失與電流平方成正比

-功率損失與電阻成正比

③電壓損耗計(jì)算

-U_loss=IR（電壓損耗公式）

-電壓損耗與電流成正比

-電壓損耗與電阻成正比

④降低功率損失方法

-選擇低電阻率導(dǎo)線材料（銅、鋁）

-增加導(dǎo)線橫截面積

-提高輸電電壓，降低電流

⑤降低電壓損耗方法

-提高輸電電壓，降低電流

-選擇合適的導(dǎo)線材料和降低線路電阻

-合理規(guī)劃輸電線路，避免長(zhǎng)距離輸電

⑥提高輸電效率方法

-采用直流輸電技術(shù)

-優(yōu)化輸電線路布局，減少線路長(zhǎng)度

-加強(qiáng)輸電設(shè)備維護(hù)和檢修

⑦輸電線路的功率因數(shù)

-功率因數(shù)（cosφ）=實(shí)際功率/視在功率

-提高功率因數(shù)，減少線路損耗

⑧輸電線路的電容效應(yīng)

-輸電線路電容效應(yīng)：電流分布不均勻

-減少電容效應(yīng)：合理設(shè)計(jì)輸電線路

⑨輸電線路的電磁感應(yīng)

-電磁感應(yīng)：電流產(chǎn)生電磁場(chǎng)，可能干擾附近設(shè)備

-減少干擾：屏蔽和接地措施

⑩輸電線路的絕緣與保護(hù)

-絕緣：防止漏電和短路

-保護(hù)措施：過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)課后作業(yè)1.計(jì)算題

-已知某高壓輸電線路的電阻為10Ω，輸電電壓為100kV，輸送的電功率為100MW。求該線路的輸電電流和功率損失。

-解：輸電電流I=P/U=100×10^6W/(100×10^3V)=1000A

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

2.應(yīng)用題

-假設(shè)有一段輸電線路，電阻為20Ω，若要輸送的電功率為120kW，輸電電壓為220V，請(qǐng)計(jì)算該線路所需的輸電電流和輸電線路的功率損失。

-解：輸電電流I=P/U=120×10^3W/220V=545.45A

-功率損失P_loss=I2R=(545.45A)2×20Ω≈60.5kW

3.比較題

-比較高壓輸電和低壓輸電在相同功率和距離下的電流、功率損失和電壓損耗。

-解：高壓輸電的電流較小，功率