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3.4电能的输送
教学目标
【物理观念】了解电能的输送过程中电压与功率都存在着必然的损耗。
【科学思维】知道降低输电损耗的两个途径要从控制输电电阻，提高输电电压作为出发点来进行研究，提升根据理论公式指导实际的思维能力。
【科学探究】培养学生运用物理规律和公式分析解决实际问题的能力。
【科学态度与责任】养成利用理论公式知道实际的学习态度，通过对课本拓展知识的学习了解电能输送技术的发展历史，不断提升理论结合实际解决问题的能力。
教学重难点
【教学重点】高压输电的基本工作原理及降低电能消耗的两种途径。
【教学难点】高压输电的数学推导过程及各物理量之间的相互关系。
教学设计
【新课引入】
今天是“点亮灯塔”活动的最后一站。
在前几节课中，我们已经学习了如何利用发电机，将其他形式的能量转化为电能。又学习了如何利用变压器，将不合适的电压，改变为所需要的值。
以这些作为基础，是否能实现灯塔点亮呢？
这节课就让我们一起动手试一试！
【新课教授】
用学生电源模拟发电站，由学生设计出最简单的输电线路，即直接连接。【学生演示实验一】近距离输电，观察灯塔点亮情况。
（观察发现灯塔被点亮）
请学生分析得出，这一输电方式与现实不相符，现实中输电距离非常远。拉长灯塔与电源距离，给出远程输电线。
【学生演示实验二】连接远距离电路，观察灯塔点亮情况。
（观察发现这次灯塔没有被点亮）
【思考】为什么没有达到理想效果？
（学生猜想，由于远程输电线损耗所致）
由此可以看出，远距离输电不是想象中的那么简单。
一、电能输送的基本要求
【讨论】从实际角度出发，电能输送中，需要满足哪些基本要求？
根据学生的回答，进行总结，得出三大基本要求。
1、保质
2、可靠
3、经济
关于“经济”这一要求，除了节约工程造价以外，降低输电线上的损耗也是一大重要问题。接下来我们就一起详细分析，如何有效做到降低输电损耗。
二、降低输电损耗的途径
把刚刚连接的电路，简化成如图所示的电路图，分析输电线上的损耗：
?U=U?U=IR线
?P=P?P=I2R线
引导学生根据刚刚理论分析的结果，从表达式入手，分析得出降低损耗的两大途径：1、减小输电电阻
2、减小输电电流
再逐步深入，详细分析两大途径的具体操作，结合实际客观分析，最终从理论上得出，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。
引导学生根据学过的知识，逐步分析高压输电需要的元件，最终设计出合理电路。【学生演示实验三】学生协作，连接高压输电电路，观察灯塔点亮情况。
（观察发现灯塔被成功点亮）
实验证明，高压输电确实能实现降低损耗。
但是输电电压与损耗值之间，有着怎样的具体的数量关系？尝试用实验来探究【学生探究实验】探究?U与输电电压U1的关系
讲解实验电路及相关电压值，引导学生设计测量方案，利用交流电压表测量电压U1和U2，再由?U=U1?U2。
利用变压器不同匝数比，测量出以不同输电电压U1时，对应的电压损耗值?U。学生协作，共同完成并记录实验结果。
分析实验数据，得出结论：随着输电电压U1升高，电压损耗值?U减少。三、远距离输电电路分析
刚刚的实验结果整体反映出输电电压U1和电压损耗值?U之间的变化趋势，那么两者之间到底有着怎样具体的定量关系呢？接下来再利用学过的电路原理，从理论上推导分析。
引导学生回顾变压器相关知识，结合电路关系，推导电路中的电压和功率损耗值?U和?P,与输电电压的数量关系式，并邀请学生分享自己的推导过程和思路。
观察分析表达式，得出输电电压对降低损耗，确实有显著效果。
四、电网供电
【思考1】将刚刚设计的电路，转化为如图所示的模拟图，引导学生结合实际情况，分析这样的输电方式有什么样的缺陷。
（存在断电风险，高峰时产能不足，低峰时产能浪费）
由于这一输电方式存在明显缺陷，因此早已被各国淘汰。
【思考2】有没有什么方法弥补这些缺点？
（将多个发电站，与多个用户群连接，实现电能按需调度，即电网供电）
电网供电优势明显，被现代各国广泛应用。
【观看视频】了解当下我国输电现状。
了解特高压输电技术在电网供电中的重要作用，知道我国在这一领域中，领跑世界的地位，提高学生名族自豪感。
【回顾总结】
再过去的一章学习中，我们一起了解了电学的发展历史和进程，学习了如何使用手摇发电机产生电能。
针对手摇发电机的工作原理，了解了交变电流的相关特性和规律。
紧接着，当面临用电器所需电压，与发电机提供电压不相符时，我们又一起学习了如何利用变压器实现电压的改变。
最后，以这些知识为基础，我们又根据现实情境，一步步设计出远程输电电路，为灯塔实现了远距离输电。
邀请学生最后完善远程高压输电电路，架设输电铁塔，启动点亮灯塔仪式。
【课后任务】
请学生课
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