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

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。

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：

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？

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。