《第2节变压器》教学设计(部级优课)-物理教案

4.2变压器【设计思路】1．“变压器”课题的教学应围绕“变压器的构造”“变压器副线圈为什么有电压？”“变压器的原理？”“变压器的变压规律？”等问题为线索展开教学过程．2．以能量的转化和传输为核心，突出变压器的理想化模型，应是处理本节课教学内容所遵循的基本原则．教材分析：教材是落实课程标准、实现教学目标的重要载体，新教材的特点之一是“具有基础性、丰富性和开放性。”即学习内容是基础而丰富的，呈现形式是丰富而开放的。本节教材配有创新实验，演示实验，探究实验，思考与讨论，简明扼要的文字说明，贴近生活的图片生动而形象。教材对变压器原理的表述比较浅，在处理时要将这部分内容情境化，将静态知识动态化，利于学生理解透彻。

学生分析：学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，在《交流电

》的学习，对交流电的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。但对变压器原线圈两端的电压与原线圈产生的电动势大小关系这一知识点比较欠缺，在教学中需作出补充提示。

教学目标1、知识目标(1)知道变压器的构造.(2)理解互感现象,理解变压器的工作原理.(3)理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系,能应用它分析解决有关问题.２、能力目标

（1）．通过探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯，并学会处理数据并提高概括能力。

（2）．从创新实验引入变压器的构造使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。３、情感目标

（1）．通过探究原副线圈的匝数与线圈电压关系实验中体会物理学中的和谐、统一美。

（2）．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想学情分析学生已经掌握了电磁感应现象的大致规律,了解了电感现象,为本节的学习打下了理论基础。可自行预习课本,了解相关原理。同时变压器的作用神奇,变压装置在生活中很常见,应激发学生学习主动性,利用课余时间,带着自己的问题,搜集资料了解变压器重难点重点:变压器工作原理及工作规律.难点1.理解副线圈两端的电压为交变电压.2.变压器的原副线圈两端电压与线圈匝数的关系3.掌握公式中各物理量所表示对象的含义.教学媒体：音箱线圈两个自绕线圈手机耳机电磁炉220Ｖ白炽灯泡数字交流电压表两个可拆变压器小灯泡、学生电源、，导线若干4教学过程4.2第一学时一、引入新课[师]师生共同利用一节干电池和变压器体会震撼的触电感觉，引出变压器。出示生活中各式各样的用电器所需要第电压各不相同。如何将家庭电路电压220V转变成用电器所需要的电压，也需要变压器这种元件。在实际应用中,各种用电设备所需的电压也各不相同.电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220V的电压,机床上的照明灯需要36V的安全电压.一般半导体收音机的电源电压不超过10V,而电视机显像管却需要10000V以上的高电压.如何使各种额定电压不同的电器设备正常工作呢?这就需要一种能改变交变电流电压的电气设备--变压器.这节课我们学习变压器的有关知识.二、新课教学(一).变压器的构造创新实验1一个线圈与小音箱相连，另一个线圈与手机耳机相连。打开手机的声音信号，音乐从手机中播放出来。插上耳机，再把与手机相连的线圈插入另一个线圈，这时声音信号从音箱中传播出来。两个线圈彼此独立，插入铁芯后声音信号更强大了。创新实验２利用家用电磁炉和自绕线圈使得220Ｖ白炽灯泡发光，并且逐渐增加线圈匝数能改变灯泡的电压（电磁炉内部也有线圈）。通过两个创新实验师生共同找出共性部分，引出变压器的构造。出示可拆变压器,引导学生观察,变压器主要由哪几部分构成?1、组成:变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接,叫原线圈(初级线圈),另一个线圈跟负载连接,叫副线圈(次级线圈).两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.n2n2 （二）变压器的工作原理在前面两个创新实验中，一个实验能传递声音信号。另一个实验能传递能量。他们在工作是原理是什么？分析:在原线圈上加交变电压U1,原线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生交变的磁通量.这个交变磁通量既穿过原线圈,也穿过副线圈,在原、副线圈中都要引起感应电动势.如副线圈是闭合的,在副线圈中就产生交变电流,它也在铁芯中产生交变的磁通量,在原、副线圈中同样引起感应电动势.副线圈两端的电压就是这样产生的.变压器工作原理:互感现象1互感现象:在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象,叫做互感现象,互感现象是变压器工作的基础。活动1[演示]将原线圈接学生电源,副线圈接３．８Ｖ小灯泡,观察到小灯泡,发光了。学生观察学生电源是直流电还是交流电。换用直流电后小灯泡不发光。说明变压器只使用交流电。与副线圈相连的小灯泡发光说明原线圈的电能传输给副线圈。能量是如何进行传输的？那个元件起的是桥梁和纽带的作用。思考:变压器原、副线圈的电路并不相同,副线圈两端的交流电压是如何产生的?请同学们从电磁感应的角度去思考.活动2:学生与老师共同完成上述演示实验。学生用手摸横梁，说明横梁不带电。学生提横梁费力。横梁被吸引了，说明有磁力。有磁力就有磁场能。2能量的转化利用变化的磁场来传递电能能量的转化:电能——磁场能——电能思考:变压器的铁芯起什么作用?如果无铁芯,并排放置的原副线圈也发生互感现象,但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方,漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能.如有铁芯,由于磁化,绝大部分磁感线集中在铁芯内部,大大提高了变压器的效率.（三）变压器的变压规律1、探究变压器的变压规律实验目的：U1，n1、n2对U2的影响实验方法：控制变量法实验器材：可拆变压器、学生电源、数字交流电压表、导线若干实验内容：n1,n2一定，研究U2U1和的关系n1,U1一定，研究U2和n2的关系实验过程n2、n1一定，研究U2与U1的关系n1=400匝n2=200匝U1/VU2/V（2）U1、n1一定，研究U2与n2的关系U1=6.9Vn1=400匝n2/匝U2/VUU1n2学生归纳，得出结论：误差允许范围内（误差产生原因：能量在铁芯及原副线圈处有损耗，磁场也不能完全局限在铁芯内）理论推导：利用法拉第电磁感应定律进行理论推导。（网上在线推导，有声音，有图像。）(1)设原线圈的匝数为N1,副线圈的匝数为N2,穿过铁芯的磁通量为Φ在忽略漏磁的情况下,ΔΦ1=ΔΦ2,由此可得在忽略线圈电阻(即电阻为零)的情况下,原线圈两端的电压U1=E11;副线圈两端的电压U2=E2.于是得到即:原、副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比总结：实验和理论分析都表明：理想变压器原副线圈的电压跟它们的匝数成正比1、n2>n1U2>U1——升压变压器2、n2<n1U2<U1——降压变压器（四）、理想变压器根据上面的演示实验分析变压器在工作时会损耗一部分电能:(1)虽然原、副线圈辊电流所产生的磁场绝大部分通过铁芯,但也有一些“漏”到铁芯外。(2)、铁芯在变化的磁场中会产生涡流而损耗电能。(3)、原、副线圈都存在电阻也会消耗能量。思考:如果这些损失都可以忽略,(建立理想模型---理想变压器:)理想变压器模型——没有能量损失的变压器理想变压器的特点：（1）线圈没有电阻（2）铁芯不发热（3）磁通量没损失三例题即时应用电源电压12V，原线圈100匝，请用漆包线绕制副线圈多少匝，能使恒定电压为6V的小灯泡正常发光四：小结（一）、变压器的构造1．示意图2．符号（二）、变压器的工作原理：1、互感现象：变压器只能改变交流电的电压和电流2、能量转化：电能→磁场能→电能（三）、理想变压器的变压规律五：课后作业一台理想变压器，当原线圈接220V交流电源时，副线圈的输出电压是11V，如果保持原线圈的电压不变，将副线圈拆去18匝后，副线圈两电压降为8V，则原线圈的匝数为多少？六：教学反思1．重视问题情境的创设和学生思维动机的激发，引导学生主体积极参与教学，主动地探究和建构知识，是优化本