Giáo án Vật lý 9 Bài 36 Tiết 42: Truyền tải điện năng đi xa

Ngày chuẩn bị: 2/1/2019 Tuần 21 Bài 36 Tiết 42 TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Lập được công thức tính năng lượng hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện. - Nêu được hai cách làm giảm hao phí điện năng trên đường dây tải điện và lý do vì sao chọn cách tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây tải điện. - Nêu được công suất điện hao phí trên đường dây tải điện tỉ lệ nghịch với bỡnh phương của điện áp hiệu dụng đặt vào hai đầu đường dây. 2. Kĩ năng: Giải thích được vì sao có sự hao phí điện năng trên dây tải điện. 3.Thái độ,phẩm chất : Thái độ: Nghiêm túc, tập trung, cẩn thận, thấy được vai trò quan trọng của môn lí, yêu thích môn học, có tinh thần hợp tác trong hoạt động nhóm Phẩm chất: sống yêu thương, sống tự chủ, sống có trách nhiệm 4.Năng lực cần hình thành : - Năng lực chung: năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo , năng lực giao tiếp ,năng lực hợp tác , năng lực tính toán - Năng lực chuyên biệt: năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực quan sát, năng lực vận dụng kiến thức vật lí vào cuộc sống. B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: *Phương pháp dạy học: Nêu và giải quyết vấn đề, vấn đáp, hoạt động nhóm * Kĩ thuật dạy học: KT động não, KT đặt câu hỏi, KT chia nhóm, KT giao nhiệm vụ * Đồ dùng dạy học: SGK, kế hoạch bài dạy, 2. Học sinh: Học bài và nghiên cứu trước nội dung bài mới, ôn lại công thức về công suất của dòng điện và công suất tỏa nhiệt của dòng điện. C. THỰC HIỆN TIẾT DẠY Ngày dạy : / 1/ 2019 tiết lớp 9 D. KẾ HOẠCH TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC I. Hoạt động khởi động GV : Để vận chuyển điện năng từ nhà máy điện đến nơi tiêu thụ, người ta dùng phương tiện gì? HS: Dùng đường dây dẫn điện ? GV chiếu hình ảnh lên màn chiếu và hỏi HS : Tại sao điện năng sau khi được sản xuất ở nhà máy thủy điện Hòa Bình lại được tăng hiệu điện thế lên 500.000 V, trong khi hiệu điện thế sửa dụng trong các hộ gia đình chỉ có 220 V? HS: Đưa ra các dự đoán có thể đúng hoặc sai nhưng không sao cứ để các em dự đoán Để trả lời được các câu hỏi trên và xem các bạn có dự đoán đúng không chúng ta cùng tìm hiểu bài hôm nay “ Bài 36 - Tiết 42 : TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG ĐI XA “ 2. Hoạt động hình thành kiến thức mới. - Phương pháp: Dạy học theo nhóm, giải quyết vấn đề; hợp tác - Kỹ thuật : Đặt câu hỏi, động não, chia nhóm - Định hướng phát triển năng lực học sinh : năng lực giải quyết vấn đề, năng lực giao tiếp, năng lực hợp tác, năng lực tính toán . HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS NỘI DUNG Hoạt động 1: Phát hiện sự hao phí điện năng vì tỏa nhiệt trên đường dây tải điện.Lập công thức tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện ( 15 phút) - GV chiếu phiếu học tập 1 lên màn chiếu đồng thời phát phiếu học tập cho HS. Yêu cầu HS hoạt động cá nhân trong 2 phút. Phiếu học tập 1 Câu 1: Truyền tải điện năng bằng dây dẫn có gì thuận lợi hơn so với việc vận chuyển các nhiên liệu dự trữ năng lượng khác như: than đá, dầu lửa, khí đốt? .................................................................................................................................................. Câu 2: Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn có bị hao hụt (hao phí), mất mát gì dọc đường không? Nguyên nhân gây ra hao phí? .................................................................................................................................................. HS hoạt động cá nhân hoàn thiện phiếu học tập 1. GV gọi một vài cá nhân đọc phiếu học tập của mình. Các cá nhân khác nhận xét và vấn đáp lẫn nhau GV nhận xét và chiếu kết quả của phiếu học tập 1 lên màn chiếu Câu 1: Truyền tải điện năng bằng dây dẫn có gì thuận lợi hơn so với việc vận tải các dạng năng lượng khác như: than đá, dầu lửa, khí đốt? Trả lời : TruyÒn t¶i ®iÖn n¨ng ®i xa b»ng d©y dÉn sÏ nhanh vµ dÔ dµng h¬n. Câu 2: Truyền tải điện năng đi xa bằng dây dẫn có bị hao hụt (hao phí), mất mát gì dọc đường không? Nguyên nhân gây ra hao phí? Trả lời: ĐiÖn n¨ng cã bÞ hao hôt mÊt m¸t 1 phÇn v× phÇn ®iÖn n¨ng nµy bÞ chuyÓn ho¸ thµnh nhiÖt n¨ng to¶ ra m«i trưêng xung quanh (®iÖn n¨ng bÞ hao phÝ do táa nhiÖt trªn d©y dÉn ). -GV: Yêu cầu cá nhân HS tự đọc, nghiên cứu, tìm hiểu mục 1 trong SGK trong 2 phút. GV nêu vấn đề: Gi¶ sö ta muèn truyÒn t¶i mét c«ng suÊt ®iÖn P b»ng mét ®ưêng d©y cã ®iÖn trë R vµ ®Æt vµo 2 ®Çu ®ưêng d©y mét hiÖu ®iÖn thÕ U. H·y lËp c«ng thøc x¸c ®Þnh xem c«ng suÊt hao phÝ Php do to¶ nhiÖt phô thuéc như  thÕ nµo vµo c¸c yÕu tè P GV yêu cầu HS trao đổi nhóm trong 7 phút tìm ra công thức liên hệ giữa công suất hao phí và P, U, R. HS hoạt động cá nhân trong khoảng 2 phút sau đó các nhóm HS thảo luận trong 5 phút tìm ra công thức liên hệ giữa công suất hao phí và P, U, R. Các nhóm báo sản phẩm của nhóm mình. Các nhóm khác nhận xét và chất vấn yêu cầu nhóm báo cáo trả lời GV nhận xét chung, khen ngợi các nhóm làm tốt, khích lệ, động viên nhóm làm chưa tốt. GV: Vậy để làm giảm công suất hao phí ta làm như thế nào ? Ta cùng nghiên cứu phần 2 Hoạt động 2: Căn cứ vào công thức tính công suất hao phí do tỏa nhiệt, đề xuất các biện pháp làm giảm công suất hao phí và lựa chọn cách có lợi nhất.(15 phút) - Hoạt động nhóm câu C1 trong thời gian 4 phút : Từ công thức (3) có thể suy ra khi truyền tải một công suất điệnP xác định mà muốn giảm hao phí do tỏa nhiệt trên đường dây dẫn thì có thể có những cách làm nào? Các nhóm HS trả lời cã 3 c¸ch: + Gi÷ nguyªn hiÖu ®iÖn thÕ U, gi¶m ®iÖn trë R. + Gi÷ nguyªn ®iÖn trë R, t¨ng hiÖu ®iÖn thÕ U. + Võa gi¶m R, võa t¨ng hiÖu ®iÖn thÕ U. Hoặc Có 2 cách: Giảm R hoặc tăng U. GV nhấn mạnh : Tuy nhiên cách thứ 3 ta không dùng vì phải thay đổi cả hai đại lượng. GV yêu cầu một số nhóm báo cáo kết quả của nhóm mình. Các nhóm khác nhận xét, chất vấn. GV nhận xét chung. - Hoạt động nhóm câu C2 trong thời gian 4 phút : Muốn giảm điện trở (R) của dây dẫn thì phải dùng dây dẫn có kích thước thế nào? Giảm công suất hao phí bằng cách giảm điện trở của dây tải điện thì có gì bất lợi? GV yêu cầu một số nhóm báo cáo kết quả của nhóm mình. Các nhóm khác nhận xét, chất vấn. GV nhận xét chung. - Hoạt động nhóm câu C3 trong thời gian 4 phút : Nếu tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây thì có lợi gì? Muốn vậy, chúng ta phải giải quyết vấn đề gì? GV yêu cầu một số nhóm báo cáo kết quả của nhóm mình. Các nhóm khác nhận xét, chất vấn. GV nhận xét chung. GV khen ngợi nhóm làm nhanh, tốt , tích cực. GV khích lệ , động viên nhóm làm chưa tốt. GV: Vậy qua 3 câu C1, C2, C3 hãy cho cô biết cách làm giảm hao phí điện năng tốt nhất là gì? HS hoạt động cá nhân trả lời kết luận GV nêu nội dung GDBVMT GV chiếu lên màn chiếu yêu cầu HS đọc Việc truyền tải điện năng đi xa bằng hệ thống các đường dây cao áp là một giải pháp tối ưu để giảm hao phí điện năng và đáp ứng yêu cầu truyền đi một lượng điện năng lớn. Ngoài ưu điểm trên, việc có quá nhiều các đường dây cao áp cũng làm phá vỡ cảnh quan môi trường, cản trở giao thông và gây nguy hiểm cho người khi chạm phải đường dây điện. GV nêu câu hỏi : Có cách nào giảm thiểu các tác hại đó? GV yêu cầu HS hoạt động cặp đôi suy nghĩ tìm câu trả lời Biện pháp GVBVMT: Đưa các đường dây cao áp xuống lòng đất hoặc đáy biển để giảm thiểu tác hại của chúng. ( cho HS quan sát hình ảnh trên màn chiếu ) I. Hao phí điện năng trên đường dây tải điện: 1. Tính điện năng hao phí trên đường dây tải điện: Gi¶ sö ta muèn truyÒn t¶i mét c«ng suÊt ®iÖn P b»ng mét ®ưêng d©y cã ®iÖn trë R vµ ®Æt vµo 2 ®Çu ®ưêng d©y mét hiÖu ®iÖn thÕ U. Ta có công suất dòng điện là: P = UI (1) Công suất hao phí (tỏa nhiệt trên đường dây) là: P hp = RI2 (2) Từ (1) và (2) ta có : P hp = (3) Với Php : c«ng suÊt hao phÝ P : c«ng suÊt ®iÖn R : ®iÖn trë 2. Cách làm giảm hao phí: C1: Có 2 cách: Giảm R hoặc tăng U. C2: Biết R = ; chất làm dây đã chọn trước,và chiều dài l của đường dây không đổi, vậy phải tăng S tức là dùng dây dẫn có tiết diện lớn, có khối lượng, trọng lượng lớn, đắt tiền, nặng, dễ gãy, phải có hệ thống cột điện lớn. Tổn phí để tăng tiết diện S của dây dẫn còn lớn hơn giá trị điện năng hao phí C3: Tăng U công suất hao phí sẽ giảm rất nhiều (công suất hao phí tỉ lệ nghịch với U2) Vấn đề phải giải quyết là phải chế tạo máy tăng hiệu điện thế. Kết luận: Để giảm hao phí điện năng do tỏa nhiệt trên đường dây tải điện thì tốt nhất là làm tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây. 3. Hoạt động luyện tập. - GV yêu cầu HS hoạt động chung cả lớp trả lời câu hỏi : Qua bài hôm nay ta cần nhớ những kiến thức gì ? Một vài HS trả lời. GV tổng kết bài học bằng sơ đồ tư duy - Hoạt động cá nhân bài tập: BT 1 : Để truyền tải đi cùng một công suất điện, nếu tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây lên 2 lần thì công suất hao phí vì tỏa nhiệt sẽ: Tăng 2 lần B . Giảm 4 lần C . Tăng 4 lần D . Giảm 2 lần Đáp án : B . Giảm 4 lần BT 2 : Để truyền tải một công suất điện đi xa, muốn giảm công suất hao phí đi 4 lần thì cần: Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 4 lần. Giảm hiệu điện thế giữa hai đầu dây đi 4 lần. Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 2 lần. Giảm hiệu điện thế giữa hai đầu dây đi 2 lần. Đáp án : C. Tăng hiệu điện thế giữa hai đầu dây lên 2 lần. BT 3 : Treân cuøng moät ñöôøng daây taûi ñi moät coâng suaát ñieän xaùc ñònh döôùi moät hieäu ñieän theá xaùc ñònh, neáu duøng daây daãn coù ñöôøng kính tieát dieän taêng gaáp ñoâi thì coâng suaát hao phí vì toaû nhieät seõ: A. Taêng 2 laàn. B. Giaûm 2 laàn. C. Taêng 4 laàn D. Giaûm 4 laàn Đáp án : B. Giaûm 2 laàn. BT 4 : Treân cuøng moät ñöôøng daây taûi ñi moät coâng suaát ñieän xaùc ñònh, vôùi hieäu ñieän theá 100 000V. Phaûi duøng hieäu ñieän theá ôû hai ñaàu ñöôøng daây naøy laø bao nhieâu ñeå coâng suaát hao phí vì toaû nhieät giaûm ñi boán laàn ? A. 141 000V. B. 400 000V. C. 200 000V. D. 50 000V. Đáp án : C. 200.000V 4. Hoạt động vận dụng. Yêu cầu HS hoạt động cặp đôi trả lời câu hỏi C4, C5. C4: Vì công suất hao phí tỉ lệ nghịch với bình phương hiệu điện thế nên nếu hiệu điện thế tăng gấp 5 lần thì công suất hao phí giảm 25 lần, tức là công suất hao phí khi dùng hiệu điện thế 500 000V giảm 25 lần so với khi dùng hiệu điện thế 100 000V. C5 : Người ta phải xây dựng đường dây cao thế để giảm công suất hao phí do tỏa nhiệt, tránh phải xây dựng đường dây quá to, nặng, không phù hợp thực tế. Một và cặp đôi trả lời. Một vài cặp đôi HS khác nhận xét. GV nhận xét, chốt lại 5. Hoạt động tìm tòi mở rộng. GV chiếu thông tin lên màn chiếu và gọi HS đọc Để giảm hao phí người ta đã tăng hiệu điện thế ở hai đầu đường dây tải điện lên đến hàng chục nghìn, hàng trăm nghìn vôn, nhưng dây dẫn vẫn phải truyền đi dòng điện có cường độ hàng nghìn ampe. Do đó vẫn phải dùng dây dẫn là những dây cáp bằng đồng gồm nhiều sợi nhỏ xoắn lại có đường kính đến vài xentimet hoặc đấu nhiều dây cáp đó thành một đường dây tải điện. Đường dây tải điện Bắc - Nam có hiệu điện thế 500.000V. Hãy tìm hiểu thêm các thông tin về đường dây này ( chiều dài, khối lượng...) và trả lời câu hỏi tại sao không nên đến gần đường dây này ? Tìm hiểu về cuộc cạnh tranh của dòng điện xoay chiều với dòng điện một chiều của hai công ty điện lớn nhất tại Mĩ vào những năm 1880. - Học thuộc phần ghi nhớ và làm các bài tập trong sách bài tập. - Đọc trước bài: Máy biến thế.