2024-2025學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 5 電能的輸送（2）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流5電能的輸送（2）教案新人教版選修3-2授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流5電能的輸送（2）教案新人教版選修3-2

1.理解輸電線路中電阻、電感和電容對(duì)電流的影響。

2.學(xué)習(xí)交流電的功率計(jì)算，掌握視在功率、有功功率和無(wú)功功率的概念。

3.掌握提高輸電效率的方法，了解高壓輸電的原理。

4.分析和計(jì)算輸電線路中的電壓損失和功率損失。

5.舉例說(shuō)明我國(guó)電力系統(tǒng)采用的輸電方式和提高輸電效率的措施。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)際問題的能力，通過對(duì)電能輸送過程的分析，提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。

2.強(qiáng)化學(xué)生對(duì)交流電功率概念的理解，使學(xué)生能夠從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)電能在輸送過程中的損耗，培養(yǎng)能量觀念。

3.激發(fā)學(xué)生的探究精神，通過高壓輸電原理的學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，發(fā)展科學(xué)探究能力。

4.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，通過小組討論我國(guó)電力系統(tǒng)采用的輸電方式和提高輸電效率的措施，加強(qiáng)交流與合作。

5.培養(yǎng)學(xué)生的科技強(qiáng)國(guó)觀念，結(jié)合我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和責(zé)任感。學(xué)情分析本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象為高中二年級(jí)學(xué)生，經(jīng)過之前的學(xué)習(xí)，他們?cè)谖锢碇R(shí)、邏輯思維、實(shí)驗(yàn)操作等方面具備了一定的基礎(chǔ)。但在電能輸送這一章節(jié)，學(xué)生可能存在以下特點(diǎn)和問題：

1.知識(shí)層面：學(xué)生已經(jīng)掌握了電阻、電感和電容的基本概念，但對(duì)交流電功率的計(jì)算及其在實(shí)際應(yīng)用中的影響理解不夠深入。此外，對(duì)于高壓輸電的原理和我國(guó)電力系統(tǒng)的了解較為有限。

2.能力層面：學(xué)生在解決具體問題時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際問題脫節(jié)的現(xiàn)象。在分析輸電線路中的電壓損失和功率損失時(shí)，計(jì)算能力、分析能力和邏輯思維能力有待提高。

3.素質(zhì)層面：學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、合作探究能力較強(qiáng)，但在課堂表現(xiàn)中，部分學(xué)生可能較為內(nèi)向，參與度不高。此外，學(xué)生的科技強(qiáng)國(guó)觀念和責(zé)任感有待加強(qiáng)。

（1）知識(shí)層面：

①學(xué)生對(duì)電阻、電感和電容的基本概念掌握程度較好，但部分學(xué)生可能對(duì)它們?cè)诮涣麟娐分械淖饔眉跋嗷ビ绊懤斫獠簧睢?/p>

②學(xué)生對(duì)交流電功率的計(jì)算公式有所了解，但可能對(duì)視在功率、有功功率和無(wú)功功率的實(shí)際意義和應(yīng)用場(chǎng)景認(rèn)識(shí)不足。

③學(xué)生對(duì)于高壓輸電的原理和我國(guó)電力系統(tǒng)的了解主要來(lái)源于生活經(jīng)驗(yàn)和媒體報(bào)道，缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。

（2）能力層面：

①學(xué)生在解決具體問題時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際問題脫節(jié)的現(xiàn)象，如不能將交流電功率的計(jì)算應(yīng)用于實(shí)際輸電線路的分析。

②在分析輸電線路中的電壓損失和功率損失時(shí)，學(xué)生可能需要加強(qiáng)計(jì)算能力和邏輯思維能力，以便更好地理解電能輸送過程。

③部分學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)，可能缺乏獨(dú)立思考和解決問題的能力，需要教師引導(dǎo)和啟發(fā)。

（3）素質(zhì)層面：

①學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，能夠主動(dòng)查找資料、解決問題，但部分學(xué)生可能缺乏合作精神，課堂參與度不高。

②學(xué)生具備一定的探究精神，但在面對(duì)困難時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)放棄或依賴他人的現(xiàn)象。

③學(xué)生的科技強(qiáng)國(guó)觀念和責(zé)任感有待加強(qiáng)，需要教師在教學(xué)過程中加以引導(dǎo)。

1.強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)，通過實(shí)例講解使學(xué)生深入理解交流電功率的計(jì)算及其在實(shí)際應(yīng)用中的影響。

2.培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力、分析能力和邏輯思維能力，提高他們解決實(shí)際問題的能力。

3.注重團(tuán)隊(duì)合作，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與課堂討論，提高課堂參與度。

4.激發(fā)學(xué)生的探究精神，引導(dǎo)他們自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

5.結(jié)合我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的科技強(qiáng)國(guó)觀念和責(zé)任感。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：

-確保每位學(xué)生都備有新人教版選修3-2物理教材，提前指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)第五章交變電流中關(guān)于電能輸送的相關(guān)內(nèi)容。

-準(zhǔn)備教學(xué)參考資料，如教師用書、教案集、習(xí)題集等，以便于教師在教學(xué)過程中參考和指導(dǎo)學(xué)生課后鞏固。

2.輔助材料：

-收集和整理與電能輸送相關(guān)的圖片、圖表和視頻資料，包括輸電線路、變電站、高壓輸電塔等實(shí)物圖片，以及交流電功率計(jì)算、電壓損失和功率損失分析的圖表和動(dòng)畫。

-準(zhǔn)備我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展歷程和高壓輸電技術(shù)的介紹視頻，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電力工業(yè)的認(rèn)識(shí)。

-設(shè)計(jì)和制作教學(xué)PPT，整合上述輔助材料，以便于在課堂上展示和講解。

3.實(shí)驗(yàn)器材：

-準(zhǔn)備交流電路實(shí)驗(yàn)套件，包括電阻、電感、電容元件，用于演示它們?cè)诮涣麟娐分械淖饔谩?/p>

-準(zhǔn)備示波器、電壓表、電流表等測(cè)量?jī)x器，以便學(xué)生能夠直觀地觀察和測(cè)量交流電的參數(shù)。

-確保所有實(shí)驗(yàn)器材的安全性，進(jìn)行課前檢查和維護(hù)，確保實(shí)驗(yàn)過程的順利進(jìn)行。

4.教室布置：

-根據(jù)教學(xué)需要，將教室劃分為教學(xué)區(qū)、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)和小組討論區(qū)。

-教學(xué)區(qū)應(yīng)配備投影儀和幕布，以便于展示PPT和視頻資料。

-實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)應(yīng)設(shè)置在便于教師指導(dǎo)和學(xué)生操作的位置，確保實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生能夠清晰觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

-小組討論區(qū)應(yīng)布置在教室的四周，提供足夠的座位和空間，便于學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí)和討論。

-教室內(nèi)應(yīng)有足夠的照明和通風(fēng)，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解電能輸送的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，如“為什么需要高壓輸電？”和“交流電的功率如何計(jì)算？”，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)電能輸送內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)，如交流電功率計(jì)算、高壓輸電原理等。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保教學(xué)過程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)電能輸送的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題：“如何提高電能輸送的效率？”引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的交變電流的基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對(duì)電阻、電感和電容在交流電路中的作用的掌握情況，為學(xué)習(xí)新課打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解交流電功率的計(jì)算，結(jié)合實(shí)際輸電線路幫助學(xué)生理解視在功率、有功功率和無(wú)功功率的概念。

突出重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)高壓輸電的原理和我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞“高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)”問題展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考電能輸送過程中的能量轉(zhuǎn)化和損失問題。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)交流電功率的計(jì)算和高壓輸電原理進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

發(fā)放隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)交流電功率計(jì)算和電能輸送知識(shí)的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決問題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹我國(guó)特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合電能輸送內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考能源利用與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的電能輸送內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)交流電功率計(jì)算和高壓輸電原理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。教學(xué)資源拓展1.拓展資源：

-推薦閱讀《電力系統(tǒng)分析》相關(guān)章節(jié)，了解電力系統(tǒng)的基本構(gòu)成、運(yùn)行原理以及電能輸送的過程。

-建議閱讀有關(guān)我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的資料，了解我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

-閱讀有關(guān)高壓輸電技術(shù)的科普文章，了解高壓輸電的技術(shù)原理、優(yōu)點(diǎn)以及面臨的挑戰(zhàn)。

-收集和觀看電力系統(tǒng)相關(guān)的紀(jì)錄片，如《中國(guó)電力之路》、《特高壓輸電技術(shù)》等，加深對(duì)電力系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

-查閱有關(guān)交變電流在實(shí)際應(yīng)用中的案例，如家用電器、工業(yè)設(shè)備等，了解交流電功率在實(shí)際電路中的應(yīng)用。

2.拓展建議：

-學(xué)生可以通過查閱相關(guān)書籍、資料，深入了解交變電流在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，掌握交流電功率計(jì)算在實(shí)際問題中的運(yùn)用。

-鼓勵(lì)學(xué)生參觀電力設(shè)施，如變電站、輸電線路等，直觀地了解電能輸送的過程，將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合。

-建議學(xué)生開展小組研究，探討高壓輸電技術(shù)在我國(guó)電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出改進(jìn)措施。

-鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解新型能源、智能電網(wǎng)等前沿技術(shù)，培養(yǎng)對(duì)電力行業(yè)的興趣。

-學(xué)生可以結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)，思考電能輸送過程中可能存在的問題和改進(jìn)空間，提出創(chuàng)新性的解決方案。

-建議學(xué)生通過制作思維導(dǎo)圖、表格等形式，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和歸納，形成完整的知識(shí)體系。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.計(jì)算題：布置幾道關(guān)于交流電功率計(jì)算的題目，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)公式進(jìn)行計(jì)算，鞏固對(duì)交流電功率概念的理解。

2.分析題：給出一個(gè)實(shí)際的輸電線路案例，要求學(xué)生分析其中的電壓損失和功率損失，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

3.繪圖題：要求學(xué)生繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的交流電路圖，標(biāo)注出電阻、電感和電容的位置，并說(shuō)明它們?cè)陔娐分械淖饔谩?/p>

4.簡(jiǎn)答題：布置一些簡(jiǎn)答題，要求學(xué)生用自己的語(yǔ)言描述高壓輸電的原理和我國(guó)電力系統(tǒng)采用的輸電方式。

5.探究題：鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，提出一個(gè)與電能輸送相關(guān)的問題，通過查找資料、實(shí)驗(yàn)等方法尋找答案，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。

作業(yè)反饋：

1.對(duì)學(xué)生的計(jì)算題進(jìn)行批改，指出計(jì)算過程中的錯(cuò)誤，并提供正確的計(jì)算方法。

2.對(duì)學(xué)生的分析題進(jìn)行批改，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)電壓損失和功率損失分析的正確性，并提出改進(jìn)建議。

3.對(duì)學(xué)生的繪圖題進(jìn)行批改，檢查電路圖的準(zhǔn)確性和完整性，指出需要改進(jìn)的地方。

4.對(duì)學(xué)生的簡(jiǎn)答題進(jìn)行批改，評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)高壓輸電原理和我國(guó)電力系統(tǒng)輸電方式的描述是否準(zhǔn)確，并提供補(bǔ)充和修正。

5.對(duì)學(xué)生的探究題進(jìn)行批改，評(píng)價(jià)學(xué)生的探究過程和結(jié)論的正確性，提供指導(dǎo)和建議，鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)深入探究。重點(diǎn)題型整理1.題型一：交流電功率計(jì)算

題目：已知一個(gè)交流電路中，電壓為220V，電流為10A，電阻為22Ω，電感為5H，電容為0.1F。求該電路的視在功率、有功功率和無(wú)功功率。

解答：首先，計(jì)算交流電路的阻抗：

Z=R+jXL-XC

Z=22+j(2π×5×10^-3)-1/(2π×0.1×10^-3)

Z=22+j0.314-j0.159

Z=22+j0.155

然后，計(jì)算視在功率：

S=V×I

S=220×10

S=2200VA

接著，計(jì)算有功功率：

P=V×I×cosφ

cosφ=R/Z

cosφ=22/√(22^2+0.155^2)

cosφ=22/√(484+0.024)

cosφ=22/√(484.024)

cosφ=0.995

P=220×10×0.995

P=2178W

最后，計(jì)算無(wú)功功率：

Q=V×I×sinφ

sinφ=X/Z

sinφ=(0.314-0.159)/√(22^2+0.155^2)

sinφ=0.155/√(484+0.024)

sinφ=0.155/√(484.024)

sinφ=0.005

Q=220×10×0.005

Q=11VAR

答案：視在功率為2200VA，有功功率為2178W，無(wú)功功率為11VAR。

2.題型二：電壓損失和功率損失分析

題目：一個(gè)交流電路的電壓為220V，電流為10A，電阻為22Ω，電感為5H，電容為0.1F。求該電路的電壓損失和功率損失。

解答：首先，計(jì)算電壓損失：

ΔV=I×Z

ΔV=10×(22+j0.155)

ΔV=10×22+j1.55

ΔV=220+j1.55V

接著，計(jì)算功率損失：

ΔP=I^2×R

ΔP=10^2×22

ΔP=100×22

ΔP=2200W

答案：電壓損失為220V，功率損失為2200W。

3.題型三：高壓輸電原理

題目：解釋高壓輸電的原理及其優(yōu)點(diǎn)。

解答：高壓輸電的原理是利用變壓器將發(fā)電站的低電壓升高到高電壓進(jìn)行輸送，以減少輸電線路中的電流，從而降低線路的電阻損耗和功率損失。高壓輸電的優(yōu)點(diǎn)包括減少線路損耗、提高輸電效率、降低輸電成本等。

4.題型四：我國(guó)電力系統(tǒng)采用的輸電方式

題目：簡(jiǎn)述我國(guó)電力系統(tǒng)采用的輸電方式。

解答：我國(guó)電力系統(tǒng)采用的輸電方式主要包括高壓交流輸電和高壓直流輸電。高壓交流輸電是利用交流電壓升高進(jìn)行輸送，而高壓直流輸電則是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行輸送。兩種方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。

5.題型五：電能輸送過程中的能量轉(zhuǎn)化和損失

題目：分析電能輸送過程中的能量轉(zhuǎn)化和損失。

解答：電能輸送過程中，電能從發(fā)電站經(jīng)過輸電線路輸送到用戶。在這個(gè)過程中，電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能、磁能等形式，存在一定的能量損失。能量損失主要來(lái)源于線路電阻損耗、電感損耗、電容損耗以及變壓器損耗等。為了提高電能輸送效率，需要采取措施降低這些損耗，如采用高壓輸電、優(yōu)化線路布局、使用高效變壓器等。板書設(shè)計(jì)1.教學(xué)內(nèi)容概述：

-電能的輸送

2.重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-交流電功率計(jì)算

-高壓輸電原理

-我國(guó)電力系統(tǒng)輸電方式

3.交流電功率計(jì)算：

-視在功率

-有功功率

-無(wú)功功率

4.高壓輸電原理：

-原理

-優(yōu)點(diǎn)

5.我國(guó)電力系統(tǒng)輸電方式：

-高壓交流輸電

-高壓直流輸電

6.電能輸送過程中的能量轉(zhuǎn)化和損失：

-能量轉(zhuǎn)化

-損失來(lái)源

7.提高電能輸送效率的措施：

-高壓輸電

-優(yōu)化線路布局

-使用高效變壓器

8.總結(jié)：

-電能輸送的重要性

-提高電能輸送效率的意義

9.課堂練習(xí)：

-計(jì)算交流電功率

-分析電壓損失和功率損失

-繪制交流電路圖

10.課后作業(yè)：

-計(jì)算交流電功率

-分析電壓損失和功率損失

-探究電能輸送過程中的能量轉(zhuǎn)化和損失

11.拓展學(xué)習(xí)：

-閱讀相關(guān)書籍和資料

-參觀電力設(shè)施

-關(guān)注電力行業(yè)動(dòng)態(tài)

12.下節(jié)課預(yù)告：

-電能的利用

-發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的工作原理

-電能轉(zhuǎn)換技術(shù)教學(xué)反思與總結(jié)回顧本節(jié)課的教學(xué)過程，我深感自己在教學(xué)方法、策略和管理方面還有許多需要改進(jìn)的地方。首先，在教學(xué)方法上，