重組器材，巧妙設計，探究遠距離輸電模式

前言

這節課的重點是理解采用高壓輸電的原因，建立高壓輸電模型，理解各個物理量的相互關系。到這一節課時，老師通常的做法：課本為主陣地，教師主講。要不教師“灌”，要不課本“填”，學生處于被動接受狀態，然后用習題強化規律，加上相關實驗不太好做，從而放棄了這一次非常好的培養學生思維和設計實驗，動手探究驗證的好的素材和機會。下面說一下我對這節課的改進與嘗試。

首先，復習回顧交流電的產生模型（如圖1），提問線框中電流的方向以及安培力的方向，學生總體回答到位。在此后，教師開始逐步引導學生思考：“安培力對線框的轉動是動力，還是阻力？”學生還是能夠順利回答出來，“是阻力。”緊接著問題就來了，“有阻力存在的線框還能維持勻速轉動下去，繼續發電嗎？”學生脫口而出：“當然不能。”教師繼續追問：“那么怎樣才能維持線框勻速轉動下去呢？”“必須給線框動力和安培力阻力平衡抵消。”教師開始逐漸引出問題：“能不能考慮一下，能量如何轉化的？”經過獨立思考和小組討論后，學生能從平衡進一步意識到其他形式的能量在轉化為電能，并且能夠表述為能量的轉化，發電機其實就是將其它形式的能量轉化為電能的轉化工具。教師繼續引導學生思考：“發電機（廠）一般建造在哪兒？”學生水到渠成回答出：“能源豐富的地區。”“水資源豐富地區為西南地區，風力資源豐富地區為新疆、沿海等，煤炭資源豐富地區為山西”，教師繼續問：“那你們還知道我國用電大省在哪些地區？”“東部沿海地區。”并且我給了一幅中國地圖如圖（2）讓這幾個學生標示。

接著問：“那你們說，怎么樣把發出來的電送給用戶，能不能畫個圖？”“用導線連接唄。”學生一邊說，一邊已經動筆開始畫圖。學生畫好圖后，我在實物展示臺展示了同學的模型圖如圖（3），同時拋出課題，這就是我們本節課要將要學習研究的電能的輸送問題（遠距離輸電）。

教師繼續引導，從一個地區到另外一個地區，電阻公式里L不能忽略，而且非常大，說明遠距離輸電線電阻，不能像實驗室那樣忽略不計。教師立即請學生修正模型圖如圖（4）：

接在，教師開始引導設問：“怎么樣減小輸電的損失？有哪些方法？請同學們思考。”

生：“輸電損失就是圖上的r線上的ΔU和ΔP，減小I和減小r就行了。”

教師不置可否，繼續問：“這些方法哪些可行？還是都可行？請同學們思考討論，給出理由。”學生開始相互交流，其中一組交流如下：

生1說：“減小r有什么方法？怎么減小？電阻公式里L不能減小的啊！”

生2接著后面說：“還可以改變電阻公式里的S，讓S增加。”

生3：“增加S，不太好吧，導線變粗，浪費材料，還架設困難。”

生4：“還可以減小電阻率ρ。”

生5：“我來查查表，哪種電阻率ρ最小。”

生6：“是銀，沒人弄銀做導線吧？太貴了！”

生7：“看來減小r不太可行，還是減小I吧。”

生5：“由I=P/U，大家看減小輸送功率P行不行？”

生6：“應該不行，發電廠不可能少發電，或者不發電，反而是要多發電。”

生7：“在輸送功率P一定，提高輸電電壓U，就能減小電流I。”

生8：“對啊，我看到外面就有高壓電線，難怪原來如此！”

教師及時給予肯定：“大家討論的非常好，減小輸電線上損失的最有效、最經濟的措施就是采用高壓輸電。”

接下來建立的高壓輸電模型，繼續設置問題：“怎樣實現高壓輸電，送至用戶，請同學們能不能在原來模型圖上修改，試著畫出高壓輸電模型。”學生思考、討論、匯總后畫出高壓輸電模型圖，教師在實物展示臺上展示學生畫圖，如圖（6）

教師給予學生思考、討論的結果充分的肯定。

接下來為模擬實驗探究環節，教師設問：“高壓輸電模型從原理上我們已經清楚了，下面我們能不能用實驗模擬呢？”要求能夠對比展現兩種情況：不用高壓輸電方式，用戶不能正常工作，而采用高壓輸電方式，則能夠正常工作。

生9：“我們就可以用學生電源做發電廠，小燈泡做用戶，問題到哪兒去找很長的輸電線？”

生10接著后面：“輸電線就是因為有很大的電阻，不能忽略，我們就用大電阻代替輸電線，功能不就是一樣。”

生11：“對！升壓變壓器和降壓變壓器就用學生演示變壓器。”

生12：“我們一起動手試試。”

給學生提供必要器材，供學生選擇設計。

圖（7）為不考慮導線電阻，小燈泡能夠正常工作。

圖（8）為經過長導線后（用大滑動變阻器模擬代替），燈泡不能正常發光工作。

圖（10）為高壓輸電模式下，先1：14升壓，再14：1降壓，小燈泡能夠正常發光工作。

后記：在老師引導下激發學生的思考，通過對話，研討出方案，通過重組器材，模擬實驗，提高學生的興趣，通過動手實驗，培養操作能力，鍛煉發現問題解決問題能力。可想而知，當高壓輸電模型下小燈泡發光，他們的內心多么激動，這樣的說服力無需多言。教師將一節理論講授課，改進為一節理論分析加實驗設計探究課，通過師生互動環節，不僅增加了課堂的趣味性，而且使學生從實驗中加深對物理規律的理解。

（本實驗所有照片，均為實物照片，無任何修修飾）