(教学设计)第3章 3 变压器2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)

(教学设计)第3章3变压器2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析《(教学设计)第3章3变压器2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(教科版2019)》以变压器为核心，深入浅出地介绍了变压器的原理、构造、种类及在实际应用中的技术特点。本章内容紧密联系现实生活，以直观的物理现象引导学生探究电磁感应规律，强化对磁通量、感应电动势等概念的理解。通过学习，学生将掌握变压器的工作原理、变压比、变流比等基础知识，培养解决实际问题的能力，为后续学习交变电流及电机原理打下坚实基础。二、核心素养目标三、教学难点与重点1.教学重点

-变压器工作原理的理解，特别是电磁感应中磁通量变化与感应电动势的关系。

-掌握变压器的变压比、变流比的计算及其应用。

-分析变压器在实际电路中的应用，理解其节能与安全运行的原理。

2.教学难点

-磁通量的概念及其在变压器工作中的应用，学生需理解闭合回路中磁通量变化是产生感应电动势的前提。

-变压器的变压比与变流比的计算，难点在于理解匝数比与电压、电流比之间的关系，以及在实际问题中的应用。

-变压器的损耗类型及其影响，学生需区分铜损和铁损，理解它们对变压器效率的影响，并学会简单计算。四、教学方法与策略1.选择以讲授为基础，结合讨论与探究的教学方法。通过教师引导，使学生理解变压器的基本原理与构造，辅以课堂讨论深化对变压比、变流比等概念的理解。

2.设计实验活动，如制作简易变压器模型，观察变压效果，增强学生的直观感受。引入案例分析，如实际变压器应用场景，让学生角色扮演工程师，设计方案解决特定问题，促进理论与实践的结合。

3.利用多媒体教学资源，如动画演示变压器工作原理，增强视觉效果，帮助学生理解抽象概念。同时，使用互动软件模拟变压器电路，让学生在虚拟环境中探索不同参数变化对变压器性能的影响。五、教学实施过程1.课前自主探索

-教师活动：

发布预习任务：通过学校在线平台，上传变压器原理的预习资料，明确预习目标和要求。

设计预习问题：围绕变压器工作原理，设计问题，如“变压器如何改变电压和电流？”

监控预习进度：通过平台数据，跟踪学生预习情况，确保对基本概念的理解。

-学生活动：

自主阅读预习资料：学生阅读资料，初步理解变压器的基本构造和工作原理。

思考预习问题：对预习问题进行思考，记录疑问。

提交预习成果：通过平台提交预习笔记和问题。

-教学方法/手段/资源：

自主学习法：培养学生独立思考能力。

信息技术手段：利用在线平台，实现资源共享和进度监控。

-作用与目的：

让学生提前接触变压器知识，为课堂学习打下基础。

培养学生的自主学习能力和问题意识。

2.课中强化技能

-教师活动：

导入新课：通过展示实际变压器，引出本章课题，激发兴趣。

讲解知识点：详细讲解变压器的工作原理、变压比、变流比等重难点。

组织课堂活动：开展小组讨论，分析变压器在实际中的应用。

解答疑问：针对学生疑问，进行解答和指导。

-学生活动：

听讲并思考：积极参与课堂，对知识点进行消化吸收。

参与课堂活动：在小组讨论中，探讨变压器的实际应用。

提问与讨论：对不懂的问题提出疑问，参与课堂讨论。

-教学方法/手段/资源：

讲授法：系统讲解变压器理论知识。

实践活动法：通过小组讨论，将理论知识应用于实际情境。

合作学习法：培养团队合作和沟通能力。

-作用与目的：

加深对变压器工作原理和特性的理解。

通过实践活动，提升学生解决问题的能力。

增强学生的团队合作意识和沟通技能。

3.课后拓展应用

-教师活动：

布置作业：设计包含理论计算和实践应用的作业。

提供拓展资源：推荐与变压器相关的拓展学习资料。

反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈。

-学生活动：

完成作业：认真完成作业，巩固所学知识。

拓展学习：利用拓展资源，深入学习变压器相关知识。

反思总结：对学习过程进行反思，提出改进建议。

-教学方法/手段/资源：

自主学习法：鼓励学生自主完成作业和拓展学习。

反思总结法：引导学生自我评价和提升。

-作用与目的：

巩固课堂所学，形成深刻理解。

拓宽知识视野，增强学习的深度和广度。

培养学生自我反思和自我管理的能力。六、知识点梳理1.变压器的基本原理

-电磁感应现象：闭合回路中磁通量的变化会产生感应电动势。

-变压器的工作原理：利用电磁感应，通过原线圈的交流电流产生的磁场在副线圈中感应出电动势。

2.变压器的构造

-原线圈和副线圈：分别连接交流电源和负载。

-铁芯：提高磁路的导磁性，增强变压效果。

-绝缘材料：防止线圈之间及线圈与铁芯之间的短路。

3.变压器的种类

-步降变压器：输入电压高于输出电压，用于降低电压。

-步升变压器：输入电压低于输出电压，用于升高电压。

-隔离变压器：输出电压与输入电压相等，用于隔离电路。

-自耦变压器：原副线圈共用一部分线圈，体积小，效率高。

4.变压器的变压比和变流比

-变压比：原副线圈的电压之比，等于原副线圈的匝数之比。

-变流比：原副线圈的电流之比，等于原副线圈的匝数之比的倒数。

5.变压器的损耗与效率

-铜损：原副线圈电阻引起的功率损耗。

-铁损：铁芯在交变磁场中产生的磁滞和涡流损耗。

-效率：输出功率与输入功率的比值，高效率的变压器损耗较小。

6.变压器的应用

-电力系统：用于电压的升高或降低，实现电能的远距离传输。

-电子设备：提供所需的直流或交流电压，如电源适配器、手机充电器等。

-安全隔离：在医疗设备、实验室等场合，提供安全隔离的电源。

7.变压器的并联与串联

-并联：两个或多个变压器并联使用，用于提高输出电流。

-串联：两个或多个变压器串联使用，用于提高输出电压。

8.变压器的绝缘与安全

-绝缘材料的选择：根据工作电压和频率选择合适的绝缘材料。

-绝缘测试：确保变压器在正常工作电压下不发生击穿。

-安全措施：防止变压器过载、短路，避免造成安全事故。七、课后作业1.计算题：一个变压器的原线圈匝数为200匝，副线圈匝数为50匝，若原线圈接入220V交流电源，求副线圈的输出电压。

答案：副线圈输出电压为55V。

2.应用题：某工厂需要将380V的交流电降压至220V，用于照明电路。若变压器效率为95%，求所需变压器的最小功率（P1为输入功率，P2为输出功率）。

答案：最小功率为P1=P2/0.95=220V*I2/0.95，其中I2为副线圈电流。

3.分析题：解释为什么变压器不能改变交流电的频率？

答案：变压器的工作原理是基于电磁感应，只与磁通量的变化有关，而与频率无关。因此，变压器只能改变电压和电流，不能改变频率。

4.设计题：设计一个简单的实验，验证变压器原副线圈的电流与匝数之间的关系。

答案：

-实验材料：变压器一个，交流电源，电流表，可变电阻。

-实验步骤：

1.将变压器原线圈接入交流电源，副线圈接可变电阻。

2.测量原线圈和副线圈的电流。

3.改变可变电阻，观察副线圈电流变化。

4.分析实验数据，得出原副线圈电流与匝数之间的关系。

5.讨论题：在家庭电路中，为什么需要使用隔离变压器？

答案：隔离变压器能将输入和输出电路进行电气隔离，提高使用安全性。例如，对于一些需要接触电源的电器，如电吹风、电焊机等，使用隔离变压器可以避免人体直接接触高压电源，降低触电风险。

补充说明：

1.计算题：主要考察学生对变压比的理解，掌握原副线圈匝数与电压之间的关系。

2.应用题：考察学生将理论知识应用于实际问题的能力，同时了解变压器效率对电路设计的影响。

3.分析题：锻炼学生的思考能力，深入理解变压器的工作原理。

4.设计题：培养学生的动手能力和实验技能，通过实验验证变压器的基本特性。

5.讨论题：提高学生的安全意识，了解隔离变压器在实际应用中的作用。八、课堂1.课堂评价：

-提问：在课堂教学中，通过提问方式检验学生对变压器原理、构造、变压比等知识点的理解和掌握程度。

-观察：观察学生在课堂讨论、实验操作等活动中的表现，评估学生的参与度和动手能力。

-测试：设计课堂小测试，如填空题、简答题等，检测学生对变压器知识点的理解和应用能力。

-及时反馈：根据学生的课堂表现和测试结果，及时给予反馈，指出学生的不足，帮助学生改进。

2.作业评价：

-认真批改：对学生的作业进行细致的批改，找出错误和不足，给出具体的修改意见。

-点评：对学生的作业进行点评，指出优点和需要改进的地方，鼓励学生继续努力。

-反馈：将作业评价结果反馈给学生，让学生了解自己的学习效果，明确改进的方向。

3.过程评价：

-课堂参与度：观察学生在课堂上的参与情况，如提问、讨论、实验等，评估学生的积极性和主动性。

-作业完成情况：评估学生作业的完成情况，包括作业质量、按时提交等，了解学生的学习态度和自我管理能力。

-自我反思：鼓励学生进行自我反思，总结自己在学习变压器知识过程中的收获和不足，提出改进措施。

4.终结性评价：

-期末考试：设计包含变压器知识点的期末考试，全面评估学生对变压器知识的掌握程度和应用能力。

-项目报告：要求学生撰写关于变压器应用的小论文或项目报告，评估学生的综合运用和创新能力。反思改进措施（一）教学特色创新

1.实践教学与理论教学相结合：通过设计实验活动和案例分析，让学生在实际操作中深化对变压器原理的理解，提高学生的动手能力和问题解决能力。

2.信息技术融入教学：利用多媒体资源和在线平台，丰富教学手段，提高学生的学习兴趣和自主学习能力。

（二）存在主要问题

1.教学组织方面：课堂时间安排上有时过于紧凑，导致学生思考和实践的时间不足，影响学习效果。

2.教学评价方面：评价方式较为单一，主要以书面作业和课