3.4 远距离输电 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦远距离输电降低损耗的途径及模型建立，通过“西电东输”视频、长导线小灯泡亮度对比实验导入，预学复习理想变压器知识作为支架，连接旧知（变压器）与新知（输电损耗分析）。 特色在于结合实验探究（学生动手连接电路观察亮度差异）和模型建构（推导U₂=U₃+I₂R线等关系），渗透科学探究、科学思维与能量观念，助力学生理解原理，为教师提供结构化教学流程与实例支撑。

远距离输电的教学设计 核心素养目标： 1.学生了解提高输电电压是降低远距离输电损耗的有效途径，会用相关知识解释实际的输电问题。 2.学生经历建立远距离输电模型的过程，体会建立理想模型的思维方法。 教学重点：高压输电原理 教学难点：高压输电模型的建立以及各物理量之间的关系 预学-任务布置 1、 复习理想变压器 1、原、副线圈两端电压与匝数的关系：_____________________________ 2、原、副线圈电流与匝数的关系：_______________________________ 3、原、副线圈功率的关系：_____________________________________ 2、 思考下列问题 问题1：发电站一般建在哪些地方？ 问题2：哪些地方最需要用电？ 问题3：如何输送电能？ 导学与互学-展示交流 一、 情景1、请学生欣赏一组发电站的图片和观看一段有关“西电东输”的新闻视频后回答下列问题． 问题1：发电站一般建在哪些地方？ 问题2：哪些地方最需要用电？ 问题3：如何输送电能？ 情景2、用两个相同的小灯泡(6V 0.5A)接在同一交流电源上，一个小灯泡用导线与电源相连，另一个小灯泡接两根100m的长导线与电源相连，请学生上来检查实验器材和电路连接，并打开电源开关，其他学生仔细观察思考． 问题1：两个相同的小灯泡接在同一交流电源上为什么亮度不同？ 问题2：导线的电阻真的是零吗？ 问题3：远距离输电时，输电线上的电阻能忽略吗？ 情景3、假定发电厂端电压为U，输电线路中的电流是I，两条导线的总电阻是r。 问题1：如何计算输电线上的功率损失？ 问题2：如何减少输电线上的功率损失？ 二、降低输电线损耗两条途径： 1）_____________________________ 2）_____________________________ 如何减少输电线的电流 情况1：把功率为200kw的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1欧，用200V的电压输电，输送电流是多少？损失的功率是多少？损失的功率占总功率的百分之几？ 情况2：把功率为200kw的电能输送到40km以外的地方，输电线上的总电阻为0.1欧，用2000V的电压输电，输送电电流是多少？损失的功率是多少？损失的功率占总功率的百分之几？ 功率200kw一定 输送电压U/V 输送电流I/A 损耗功率P损/W P损/P送 结论：_____________________________ 3、 远距离输电模型 问题1：远距离输电有哪几个基本环节？ ____________________________________________________________________ 问题2：画一个电能输送的示意图． 远距离输电的简化原理图： 问题3：在高压输电三个回路中，各部分的功率、电压和电流的关系是怎样的？ 1、 功率关系： ①升压变压器： P1_____P2 （填“=”或“>”或“<”） ②输电回路： U2_____U3 （填“=”或“>”或“<”） U2=___________ U损=___________ P2_____P3 （填“=”或“>”或“<”） P2=___________ P损=___________ I2=_______ I3=_______ ③升压变压器： P3_____P4 （填“=”或“>”或“<”） 练习题：一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输送给用户．已知发电机的输出功率是 500kW，端电压为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．求： (1)升压变压器的副线圈两端的电压； (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． 悟学-课堂小结 一、降低输电损耗的途径 ①减小输电线电阻 ②减小输电线电流 二、远距离输电模型 U2=U3+I2R线 Pi=U1I1 =P2=U2I2 P线=I22R线 U损=I2R线 P3=U3I3=P4=U4I4 悟学-课堂训练 练习1：某个小水电站发电机的输出功率为100 kW，发电机的电压为250 V。通过升压变压 器升压后向远处输电，输电线的总电阻为8 Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220 V。要求在输电线上损失的功率控制在5 kW（即用户得到的功率为95 kW）。请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算： （1）降压变压器输出的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？ （2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？ （3）两个变压器的匝数比各应等于多少？ 练习2：有一条河流，河水流量为4 ，落差为5 m。现利用它来发电，水电站的总效率为50%，发电机的输出电压为350 V。水电站到用户之间要进行远距离输电，两地间输电线的总电阻为4 Ω，允许输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%，用户所需要电压为220 V，认为所用的变压器都是理想变压器，求升压、降压变压器原、副线圈的匝数比，g取10 。 学科网（北京）股份有限公司 $