高中物理 电能的输送2教案 人教版第二册.docx

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高中物理电能的输送2教案人教版第二册

2019-2020年高中物理电能的输送2教案人教版第二册

一、教学目标：

１．巩固基础知识。

２．培养学生分析、解决问题的能力

二、教学重点：

巩固基础知识

三、教学难点：

培养学生分析、解决问题的能力

四、教法复习提问、讲练结合

五、教学过程：

（一）复习基础知识：

1.输电功率P，输电电压U，输电电流I，则I=P/U.

2.输电线损P损=I2r=P2r/U2

3.减少线损的方法:

提高输电压，减小输线电阻.

（二）例题精讲

【例1】在电能输送过程中，若输送的电功率一定，则在输电线上损耗的功率:

A.随输电线电阻的增大而增大；B.和输送电压的平方成正比；C.和输送电线上电压降的平方成正比；D.和输电线上电流强度的平方成正比；E.和输送电压的平方成反比.

【例2】某电源给用户输送电功率为P，输电导线的总电阻为R，输电线上损失的功率是P'，则输电线上的电压降为___________，电源的端电压为_________.

注意：

计算远距离送电有关线路损耗功率问题时，应注意不同公式中各物理量的对应性。

例如P耗＝I2R线公式改为P耗＝U2／R线时，电压U指什么电压才无误？

用升压变压器副线圈电压、或用降压变压器原线圈电压都是错误的，必须对应加在导线两端损耗的电压。

同理，P＝I2R的电流不能用升压变压器原线圈或降压变压器副线圈中的电流I1、I3，只能用通过输电导线上的电流。

（三）练习题:

1.如图示.电路中输电线较长，所以导线的电阻不能忽略不计，若保持电源的电压不变，将电键K1、K2、K3逐个接通:

A.电源的输出功率增加B.每只灯消耗的电功率增大C.输电导线中消耗的电功率增大D.每只灯消耗的电功率减小E.导线中的输送功率增大.

2.一电站向某地输送一定功率的电能，输电线上损失的功率为100kW，若把输送电压提高为原来的10倍，同时将输电线的直径减为原来的一半，则输电线上损失的电功率为多少瓦?

3.某变电站用220V的电压送电，导线上损失的电功率是输出功率的20％，若要使导线损失电功率是输出功率的5％，则输出的电压应为:

___________伏特.

4.发电机的端电压为220V，输出功率8800W.输电线电阻为2欧，求

（1）.用户得到的电压和功率?

（2）.若用1:

10的变压器先升压送至远方再用10:

1的变压器降压后用户使用，求用户得到的电压和功率?

5.有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为100，原线圈所加电压为23kV副线圈通过总电阻为2Ω的供电导线向用户供电，用户用电器得的电压是220V，求供电导线上损耗的功率.

6.某发电厂通过两条输电线向远处的用电设备供电.当发电厂输出的功率为P0时，额定电压为U的用电设备消耗的功率为P1，若发电厂电一台升压变压器T1先把电压升高，仍通过原来的输电线供电，到达用电设备所在地，再通过一台降压变压器T2把电压降到用电设备的额定电压，供用电设备使用，如图所示.这样改动后，当发电厂输出的功率仍为P0，用电设备可获得的功率增至P2.试求所用升压变压器T1的原线圈与副线圈的匝数比N1/N2以及降压变压器T2的原线圈与副线圈的匝数比n1/n2各为多少?

7、一台发电机端电压为5000V，输出功率104kW，向400km外的用户输电，输电线的电阻率ρ＝1.7×10-8Ω/m，横截面积S＝0.85cm2，输电导线上的电功率损失要求不超过输出功率的4%，则在输电时，电压应升高到多少伏?

所用的升压变压器的原、副线圈匝数比是多少?

8、如图所示，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为500KW，端电压为500V，升压变压器B1的原副线圈的匝数比为1:

5，两变压器间输电导线的总电阻为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B1副线圈的端电压U2.

（2）输电线上损失功率P.

9、发电站发电机端电压u＝5000

sin314tV，输出功率5000kW，远距离输电线的电阻为80Ω，输电线上功率损耗要求下超过总功率的4%，则

（1）所用升压变压器的原、副线圈匝数比多大?

（2）到达用户区使用匝数比为192：

1的降压变压器，对负载电阻为10Ω的用电器供电，最多可接这样的用电器几个?

2019-2020年高中物理电荷库仑定律;电场电场强度教案1

教学目的

1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．

2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．

3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．

4．知道电荷守恒定律．

5．知道什么是元电荷．

6．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量．

7．会用库仑定律的公式进行有关的计算．

8．知道库仑扭秤的实验原理．

教具

丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球，库仑扭秤（模型或挂图）．

教学过程

●引入新课：

新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．

【板书】第十三章电场

第一节电荷库仑定律

●复习初中知识：

【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．

【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

【板书】一、电荷

1．把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．

2．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

3．电荷的多少叫做电荷量．符号：

Q单位：

库仑符号：

C

4．摩擦起电的微观解释——原子的核式结构．

5．摩擦起电的原因：

不同物质的原子核束缚电子的能力不同．

实质：

电子的转移．

结果：

两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷．

●进行新课：

用静电感应的方法也可以使物体带电．

【演示】：

把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A，B（参见课本图14－1）．可以看到A，B上的金属箔都张开了，表示A，B都带上了电荷．如果先把C移走，A和B上的金属箔就会闭合．如果先把A和B分开，然后移开C，可以看到A和B仍带有电荷；如果再让A和B接触，他们就不再带电．这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和．

【板书】二、静电感应：

把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象，利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．

提出问题：

静电感应的原因？

带领学生分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：

把带电的球C移近金属导体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷．感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分．

得出电荷守恒定律．

【板书】三、电荷守恒定律：

电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．

提出问题：

电荷之间的相互作用力跟什么有关？

【演示】：

带正电的物体和带正电的小球之间的相互作用力的大小和方向．使同学通过观察分析出结论（参见课本图14－2）．

【板书】：

四、影响两电荷之间相互作用力的因素：

1．距离．2．电量．

【演示】：

库仑扭秤（模型或挂图）介绍：

物理简史及库仑的实验技巧．

【板书】：

五、1785年，法国物理学家．库仑，库仑扭秤实验

实验技巧：

1．小量放大．2．电量的确定．

库仑定律：

力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．

力的方向：

两个点电荷的连线上

静电力常量k=9.0×109N·m2/C2

适用条件：

真空中，点电荷——理想化模型

【介绍】：

1．关于“点电荷”，应让学生理解这是相对而言的，只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷．严格地说点电荷是一个理想模型，实际上是不存在的．这里可以引导学生回顾力学中的质点的概念．容易出现的错误是：

只要体积小就能当点电荷，这一点在教学中应结合实例予以纠正．

2．要强调说明课本中表述的库仑定律只适用于真空，也可近似地用于气体介质，对其它介质对电荷间库仑力的影响不便向学生多作解释，只能简单地指出：

为了排除其他介质的影响，将实验和定律约束在真空的条件下．

扩展：

任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的．任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律．用矢量求和法求合力．

利用微积分计算得：

带电小球可等效看成电量都集中在球心上的点电荷．

静电力同样具有力的共性，遵循牛顿第三定律，遵循力的平行四边形定则．

【例题】：

试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．

分析：

这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解．

解：

电子和质子间的静电引力和万有引力分别是

可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：

首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力．其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计．

●巩固练习

1．关于元电荷的理解，下列说法正确的是：

[]

A．元电荷就是电子

B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量

C．元电荷就是质子

D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍

2．5个元电荷的电量是________，16C电量等于________元电荷．

3．关于点电荷的说法，正确的是：

[]

A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷

B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷

C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷

D．一切带电体都可以看成点电荷

●作业

1．复习本节课文．

2．思考课本练习一第

（1）题．

3．将练习一第

（2）、（3）、（4）、（5）题做在作业本上．

参考题

1．真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为q和2q，它们之间相互作用力的大小为F．有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小可为：

[]

A．3F/64　　　　　　　　　　　　　B．0

C．3F/82　　　　　　　　　　　　　D．3F/16

2．如图14－1所示，A、B、C三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们所带电量相等．A、B两处为正电荷，C处为负电荷，且BC=2AB．那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为________．

3．真空中有两个点电荷，分别带电q1=5×10-3C，q2=－2×10-2C，它们相距15cm，现引入第三个点电荷，它应带电量为________，放在________位置才能使三个点电荷都处于静止状态．

4．把一电荷Q分为电量为q和（Q－q）的两部分，使它们相距一定距离，若想使它们有最大的斥力，则q和Q的关系是________．

说明

1．两种电荷及其相互作用、电荷量的概念、摩擦起电的知识，这些在初中都已经讲过，本节重点是讲述静电感应现象．要做好演示实验，使学生清楚地知道什么是静电感应现象．在此基础上，使学生知道，感应起电也不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开，使电荷从物体的一部分转移到另一部分．本节只说明静电感应现象，它的原理将在第五节讲述．

2．在复习摩擦起电现象和讲述静电感应现象的基础上，说明起电的过程是使物体中正负电荷分开的过程，进而说明电荷守恒定律．

3．要求学生知道元电荷的概念，而密立根实验作为专题，有条件的学校可以组织学生选学．

4．点电荷是一种理想化的物理模型，这一点应该使学生有明确的认识．

5．通过本书的例题，应该使学生明确地知道，在研究微观带电粒子的相互作用时为什么可以忽略万有引力不计．

6．在用库仑定律进行计算时，要用电荷量的绝对值代入公式进行计算，然后根据是同种电荷，还是异种电荷来判断电荷间的相互作用是引力还是斥力．

7．库仑扭秤的实验原理是选学内容，但考虑到库仑定律是基本物理定律，库仑扭秤的实验对检验库仑定律具有重要意义，所以希望教师介绍给学生，可利用模型或挂图来介绍．

二、电场电场强度·教案示例

教学目的

1．知道电荷间的相互作用是通过电场发生的，知道电场是客观存在的一种特殊物质形态．

2．理解电场强度的概念及其定义式，会根据电场强度的定义式进行有关的计算，知道电场强度是矢量，知道电场强度的方向是怎样规定的．

3．能根据库仑定律和电场强度的定义式推导点电荷场强的计算式，并能用此公式进行有关的计算．

4．知道电场的叠加原理，并应用这个原理进行简单的计算．

教具

直尺（作图用）

教学过程

●引入新课

问题引入：

电荷间的相互作用力是怎样产生的？

【板书】第二节电场电场强度

●进行新课

【板书】一、电场：

电荷周围存在着一种叫电场的物质．

启发学生从哲学角度认识电场，理解电场的客观存在性，不以人的意识为转移，但能为人的意识所认识的物质属性．利用课本图14－5说明：

电荷A和B是怎样通过电场与其他电荷发生作用．电荷A对电荷B的作用，实际上是电荷A的电场对电荷B的作用；电荷B对电荷A的作用，实际上是电荷B的电场对电荷A的作用．

【板书】1．电场的一个重要性质：

电场对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力．

提出问题：

同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小一般不同，这是什么因素造成的？

引出电场强度的概念：

因为电场具有方向性以及各点强弱不同，所以靠成同一电荷q在电场中不同点受到的电场力的方向和大小不同，我们用电场强度来表示电场的强弱和方向．

【板书】二、电场强度（E）：

指出：

虽然可用同一电荷q在电场中各点所受电场力F的大小来比较各点的电场强弱，但是电场力F的大小还和电荷q的电量有关，所以不能直接用电场力的大小表示电场的强弱．实验表明：

在电场中的同一点，电场力F与电荷电量q成正比，比值F/q由电荷q在电场中的位置所决定，跟电荷电量无关，是反映电场性质的物理量，所以我们用这个比值F/q来表示电场的强弱．

【板书】1．大小：

电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．公式：

E=F/q单位：

N/C

提出问题：

电场强度是矢量，怎样表示电场的方向呢？

【板书】2．方向：

物理学中规定，电场中某点的场强方向跟正电荷在该点所受的电场力的方向相同．

指出：

负电荷在电场中某点所受的电场力的方向跟该点的场强方向相反．

带领学生讨论真空中点电荷周围的电场，说明研究方法：

将检验电荷放入点电荷周围的电场中某点，判断其所受的电场力的大小和方向，从而得出该点场强．分绍检验电荷是一种理想化模型，它是电量很小的点电荷，将其放入电场后对原电场强度无影响．

带领学生总结出真空中点电荷周围电场的大小和方向．在此过程中注意引导学生总结公式E=F/q和E=kQ/r2的区别及联系．

【板书】三、真空中点电荷周围的电场

1．大小：

E=kQ/r2

2．方向：

如果是正电荷，E的方向就是沿着PQ的连线并背离Q；如果是负电荷：

E的方向就是沿着PQ的连线并指向Q．（参见课本图14－7）

说明：

公式E=kQ/r2中的Q是场源电荷的电量，r是场中某点到场源电荷的距离．从而使学生理解：

空间某点的场强是由产生电场的场源电荷和该点距场源电荷的距离决定的，与检验电荷无关．

提出问题：

如果空间中有几个点电荷同时存在，此时各点的场强是怎样的呢？

带领学生由检验电荷所受电场力具有的叠加性，分析出电场的叠加原理．

【板书】四、电场的叠加原理：

某点的场强等于该点周围各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和．

例如：

课本图14－8中P点的场强，等于＋Q1在该点产生的场强E1和Q2在该点产生的场强E2的矢量和．从而使学生进一步理解到，任何带电体都可以看做是有许多点电荷组成的．利用点电荷场强的计算公式及叠加原理就可以计算出其周围各点场强．

【例题】课本图14－9所示，在真空中有两个点电荷Q1=＋3.0×10-8C和Q2=－3.0×10-8C，它们相距0.1m，求电场中A点的场强．A点与两个点电荷的距离相等，r=0.1m

分析：

点电荷Q1和Q2的电场在A点的场强分别为E1和E2，它们大小相等，方向如图所示，合场强E在E1和E2的夹角的平分线上，此平分线跟Q1和Q2的连线平行．

解：

E=E1cos60°＋E2cos60°

=2E1cos60°=2kQ1cos60°/r2

代入数值得E=2.7×104N/C

●巩固练习

1．下列说法中正确的是：

[]

A．只要有电荷存在，电荷周围就一定存在着电场

B．电场是一种物质，它与其他物质一样，是不依赖我们的感觉而客观存在的东西

C．电荷间的相互作用是通过电场而产生的，电场最基本的性质是对处在它里面的电荷有力的作用

2．下列说法中正确的是：

[]

A．电场强度反映了电场的力的性质，因此场中某点的场强与检验电荷在该点所受的电场力成正比

B．场中某点的场强等于F/q，但与检验电荷的受力大小及带电量无关

C．场中某点的场强方向即检验电荷在该点的受力方向

D．公式E=F/q和E=kQ/r2对于任何静电场都是适用的

3．下列说法中正确的是：

[]

A．场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放入电场中的电荷的电量

B．场强的定义式E=F/q中，F是放入电场中的电荷所受的力，q是产生电场的电荷的电量

C．在库仑定律的表达式F=kq1q2/r2中kq2/r2是电荷q2产生的电场在点电荷q1处的场强大小，此场对q1作用的电场力F=q1×kq2/r2，同样kq1/r2是电荷q1产生的电场在点电荷q2处的场强的大小，此场对q2作用的电场力F=q2×kq1/r2

D．无论定义式E=F/q中的q值（不为零）如何变化，在电场中的同一点，F与q的比值始终不变

4．讨论电场力与电场强度的区别于联系

●作业

1．复习本节课文．

2．思考课本练习二第

（1）、

（2）题．

3．将练习二第（3）、（4）、（5）、（6）、（7）题做在作业本上．

参考题

1．在电场中某一点，当放入正电荷时受到的电场力向右，当放入负电荷时受到的电场力向左，下列说法正确的是：

[]

A．当放入正电荷时，该点的场强向右，当放入负电荷时，该点的场强向左

B．只有在该点放入电荷时，该点才有场强

C．该点的场强方向一定向右

D．以上说法均不正确

2．真空中，两个等量异种点电荷电量数值均为q，相距r．两点电荷连线中点处的电场强度的大小为：

[]

A．0　　　　　　　　　　　　　　　　　B．2kq/r2

C．4k/r2　　　　　　D．8kq/r2

3．真空中，A，B两点上分别设置异种点电荷Q1、Q2，已知两点电荷间引力为10N，Q1=1.0×10-2C，Q2=2.0×10-2C．则Q2在A处产生的场强大小是________N/C，方向是________；若移开Q2，则Q1在B处产生的场强的大小是________N/C，方向是________．

说明

1．电场强度是表示电场强弱的物理量，因而在引入电场强度的概念时，应该使学生了解什么是电场的强弱，同一个电荷在电场中的不同点受到的电场力的大小是不同的，所受电场力大的点，电场强．

2．应当使学生理解为什么可以用比值F/q来表示电场强度，知道这个比值与电荷q无关，是反映电场性质的物理量．

用比值定义一个新的物理量是物理学中常用的方法，应结合学生前面学过的类似的定义方法，让学生领会电场强度的定义．

3．应当要求学生确切地理解E=F/q和E=kQ/r2这两个公式的含义，以及它们的区别和联系．

4．应用电场的叠加原理进行计算时不应过于复杂，一般只限于两个电场叠加的情形．通过这种计算，使学生理解场强的矢量性