8.3 电能的获得和输送

1第八章8.3电能的获得和输送上海市建青实验学校朱峻明一、教学任务分析本节学习电能的获得、电能的输送与分配。现代社会电能与人们的生活实际紧密相联，我们的生活几乎每时每刻都无法与电分离。在教学中要注意从科学——技术——社会的角度引导学生认识电能的获得和输送的有关知识。电能是电流所具有的能量。本节是学习了电路、电功之后，从电产生的根本上去认识电能。远距离高压输电的原理是电能、电功率知识的应用。发电站的结构和工作过程，及电磁感应规律是以电流的磁场为基础。电能作为能的一种形式，有它的优点，在生活中应用甚广。在教学过程中，首先引导学生从科学人文角度了解人类获取电能的过程，并能用能量转化和科学与技术相结合的观点来认识这一过程。然后通过发电机模型演示，初步说明导线在磁场中切割磁感线就会在电路中产生感应电流，从而将机械能转化为电能。通过观察模拟高压输电演示，学生对输电问题有更全面、更深人和更接近实际的感性认识。最后，引导学生用已学电能、电功率知识，推出高压输电的原理。本节课的教学，要突破知识本位的思想，使学生体会到科学知识在日常生活中有着重要的应用，感受到科学技术给我们的社会带来了的好处，要突出科学、技术、社会三大主题，增强学生的社会责任感和时代紧迫感。二、教学目标1、知识与技能（1）知道电能的获得途径。（2）知道电能是二次能源，知道各种发电方式的特点和利弊。（3）知道远距离输电采用高压的目的，知道高压输电的全过程以及电网的作用和安全运行的重要性。2、过程与方法（1）通过调查电能的各种来源及应用，认识收集和处理信息的方法。（2）经历用科学的方法来研究物理问题的过程，明白远距离输电的方法。3、情感、态度与价值观（1）比较各种发电方式的特点和利弊，懂得能源与环保的关系。（2）通过学习人类获取电能的历史进程，激发热爱科学的热情。（3）通过了解废旧电池和火力发电对环境的污染，增强环保意识。三、教学重点和难点2重点：电能获得的途径。难点：远距离输电采用高压输电的原理。四、教学资源1、学生实验器材：自己收集的各种电池。2、演示实验器材：发电机模型。3、自制模拟演示PPT幻灯片。五、教学设计思路本设计的内容包括学习电能的获得、电能的输送与分配等两部分内容。本设计的基本思路是：通过学生交流在课前收集有关电能有哪些来源的资料，知道电能的来源广泛，总的来说它的来源可以分为两类，一类是发电机，另一类是电池。通过发电机模型演示，初步说明导线在磁场中切割磁感线就会在电路中产生感应电流，从而将机械能转化为电能。通过比较各种发电方式的特点和利弊，懂得能源与环保的关系。通过观察模拟高压输电演示，引导学生用已学电能、电功率知识推出：提高输电电压可以有效减少输电线的能量损耗。本设计要突出的重点是：电能获得的途径。方法是：先让学生在课前收集有关电能来源的资料，利用网络资源等途径拓宽学生视野，提高课堂效率。然后通过发电机模型演示，初步说明导线在磁场中切割磁感应线就会在电路中产生感应电流，从而把机械能转化为电能。电池是学生经常见到的物品，发电机学生也经常从电视上看到，容易激发起他们学习的兴趣。在这个基础上，逐步加深知识的难度，迎合学生好奇的心理特点，调动他们学习的积极性和主动性。本设计要突破的难点是：远距离输电采用高压输电的原理。方法是：从如何减小远距离输电导线上电能损失的问题出发，引发学生思考：怎样让宝贵的电能少消耗在输电导线上？通过观察模拟高压输电演示，学生对输电问题有更接近实际的感性认识。引导学生用已学电能、电功率知识，推出要减小电能的损失，必须减小输电电流，要使输电电流减小，而输送功率不变（足够大），就必须提高输电电压。真正的实际问题比较复杂，教学中要注意掌握好分寸。本设计主要使学生体会到科学知识在日常生活中有着重要的应用，突出科学、技术、社会三大主题，增强学生的社会责任感和时代紧迫感。因此要结合实物、演示，采用学生交流，分组讨论等教学方法，培养学生对物理的兴趣，激发学生的求知欲望。完成本设计的内容约需1课时。3六、教学流程1、教学流程图2、教学流程图说明情景Ⅰ视频播放“浦江夜景”的录像，电已经成为现代人的生活必需品，就在你毫不经意地消耗电能之时，你可曾想过电能是怎样获得的吗？引入电能的获得。活动Ⅰ学生交流通过学生交流在课前收集有关电能有哪些来源的资料，知道电能的来源广泛。情景Ⅱ展示展示伏打电堆的图片，展示各种电池。情景Ⅲ演示实验1演示发电机模型的工作原理。情景Ⅳ视频播放“高压电网”的录像，电能只要通过输电线路，就能从发电站输向远方。为什么远距离输电必须用高压？引入高压输电。活动Ⅱ学生讨论怎样减少远距离输电时在导线上的电能消耗？活动Ⅲ应用为什么我国电网建设中要用500千伏主网架逐步取代220千伏电网？3、教学的主要环节本设计可分为两个主要的教学环节：活动I学生交流情景I视频电能的获得高压输电活动Ⅲ应用情景II展示电能的优点情景Ⅳ视频活动II学生讨论各种电池情景Ⅲ演示实验1发电机原理我国电力发展4第一环节，学生交流、展示和演示通过学生交流在课前收集有关电能有哪些来源的资料，知道电能的来源广泛；通过展示和演示，了解电池和发电机的工作原理，知道电能的优点。第二环节，模拟演示，实际应用根据公式推导得出，要减小电能的损失，必须减小输电电流．要使输电电流减小，而输送功率不变（足够大），就必须提高输电电压。联系实际生活，介绍三峡水电站的并网发电将促进西电东送和形成全国电力联网。七、教案示例（一）引入1、播放“浦江夜景”的录像，电已经成为现代人的生活必需品，就在你毫不经意地消耗电能之时，你可曾想过电能是怎样获得的吗？引入电能的获得。2、学生交流：（在课前老师让大家去收集有关电能有哪些来源的资料）小组讨论交流，整理好资料后，在全班展示各组的成果。（二）新课3、电能的获得电能的来源广泛，总的来说它的来源可以分为两类，一类是电池，另一类是发电机。（1）电池①介绍伏打电堆。②展示各种电池，让学生认识各种化学电池和锌锰干电池的各个组成部分，知道化学电池的能量转化是化学能转化为电能。同时向学生介绍日常生活中电池的污染环境问题，增强学生的环保意识。（2）发电机①人类大规模利用电能主要依靠的两项发明和创造：一是18世纪中期至19世纪发明的热机，他们将燃料燃烧时产生的内能转化成机械能，使人类从化石能源中获得了动力。二是19世纪初法拉第发现的电磁感应规律，这一发现找到了将机械能转化为电能的途径。这两项发明和发现使人类大规模获取电能成为可能。②问题：发电机是怎样发电的呢？发电机发电，是什么能转化为电能的呢？③演示实验1发电机模型的工作原理。观察：发电机的基本构造。（请一位同学上台摇动发电机）提问：我们可以看到什么现象？5结论：发电机是一种把机械能转化为电能的装置。在实际生产中往往有不同的动力机来带动发电机，如水轮机、汽轮机、内燃机、蒸汽机等。（媒体展示生活中的发电机）（3）电能不能从自然界直接开采和获取，它必须从其它能源转化而来，所以称为二次能源。它的最大优点是便于转化和便于输送和分配。（4）我国在电力事业发展的主要成就（如核电、水电、风力发电等）4、电能的输送（1）提问：发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢？如：葛洲坝电站发出的电是怎样输到上海的呢？（2）播放“高压电网”的录像，电能是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的。（3）高压输电——减少远距离输电时在导线上的电能消耗输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小可忽略，而远距离输电时，导线很长，电阻大不能忽略．电流通过很长的导线要产生大量的热，这些热都散失到大气中，白白损失了电能。所以，输电时，必须减小导线发热损失。提问：如何减小导线发热呢？分析：由焦耳定律Q=I2Rt，减小发热有效的方法是减小输电电流，电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一。输电就是要输送电能，输送的功率必须足够大，才有实际意义。提问：怎样才能满足减小输电电流、而功率仍足够大这两个要求呢？分析：根据公式P=UI，要使输电电流减小，而输送功率不变（足够大），就必须提高输电电压。高压输电可以保证在输送功率不变，减小输电电流来减小输送电的电能损失。（4）变压器能把交流电的电压升高或降低发电站都安装了用来升压的变压器，实现高压输电。但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装降压的变压器。讨论：高压电输到用电区附近时，为什么要把电压降下来？（一是为了安全，二是用电器只能用低电压．）（三）应用为什么我国电网建设中要用500千伏主网架逐步取代220千伏电网？（四）作业考察附近的变电站，学习日常生活中的电学知识和用电常识。了解变压器的工作原理，调查生活中的有关电压变换情况。