高中物理-课变压器教学设计学情分析教材分析课后反思

变压器课标分析

《课程标准》对变压器的要求是通过实验，探究变压器的电压与匝数的关系，从知识目

标看属“理解”水平，要把握内在逻辑联系：与已有知识建立联系；进行解释、推断、区分、

扩展：从体验性目标看，属“经历”水平，经历科学探究过程，认识物理实验、物理模型和

在物理学发展过程中的作用，培养信息收集和处理能力，分析、解决问题能力和交流、合作

能力”。所以在本节中学生应能应用电磁感应的知识分析变压器的原理。要通过学生自己设

计实验，探究变压器的电压与匝数的关系。标准只要求知道理想变压器，但要能用能量的观

点分析实际变压器中有哪些能量损耗。知道生活和生产中常见的变压器及其作用。新教科书

与以往教科书的不同之处是增加了这一探究实验。

教学中要突出通过探究得出结论。变压器是交变电路中常见的•种电器设备，也是远

距离输电不可缺少的设备。对于变压器的原理，要让学生在电磁感应理论的基础上理解什么

是互感现象？为什么原副线圈之间没有导线相连，副线圈还可以输出电流？是学生再次体会

交变电流与恒定电流的区别，以及交变电流的优点。

本节课主要由以下四个知识点组成：①变压器的构造②变压器的工作原理③理想变压

器④理想变压器的规律：从知识本身的理论价值及应用价值的角度来看，我确定本节课的知

识目标是①知道变压器的基本构造②理解变压器的工作原理③探索并应用变压器的各种规

律。从知识的能力价值角度来看，我确定本节课的过程与方法目标为：①能熟练应用控制变

量法解决各变量问题②进一步掌握科学探究的一般思路。从教育的社会功能角度来看，我确

定本节课的情感态度与价值观目标为：①通过实验探究，体会科学探索的过程，激发对探究

物理规律的兴趣②通过真实操作和记录，获得团队合作精神的体验和实事求是的科学态度。

变压器教材分析

本节课的内容是高中物理选修3-2第五章交变电流第4节变压器,这一节的内容是上一

章电磁感应教学的进一步延伸，通过这一节的学习可以让学生了解电磁感应现象更广泛

的应用，并从能的转化和传递的角度进一步强化对电磁感应现象的认识，从而开拓学生

的视野，提高学生学习物理的能力和兴趣。同时，变压器也是交流电路中••种常见的电

器设备，是远距离输送交变电流不可缺少的装置，通过这一节的学习为进一步学习下一

节电能的输送奠定基础。⑴变压器的原理，在讲解变压器的原理时，要积极引导学生从

电磁感应的角度去理解问题。副线圈相当于交变电源对负载供电。应向学生强调，从能

量转化的角度看，变压器是把电能通过磁场能再转换成电能的装置。经过转换后，电压，

电流都发生了变化。针对有的学生认为变压器铁芯也是带电的错误认识，可以让学生根

据电磁感应规律，独立思考，分析变压器铁芯的功能。变压器在工作状态下，其铁芯内

部有磁场，外部磁场很弱，并且磁场是具有能量的。⑵电压与匝数的关系探究变压器线

圈两端的电压与匝数的关系的教学，目的是使学生在探究过程中，获得探究的成功体验,

激发学习兴趣，感悟科学的探究方法。⑶对理想变压器的理解，要使学生明白，理想变

压器忽略了能量损耗，它的输入功率和输出功率相等，这样才能得出原副线圈电压电流

与匝数的关系。在解决有两个副线圈的变压器的问题使，这一点尤其重要。当然在初学

时，这一问题不做统一要求，对于学有余力的同学，可引导他们进行分析讨论。还要让

学生明白，原副线圈之间未直接用导线连接，而是靠线圈中的磁通量的变化传输能量,

因此，认为能量在传输过程中不会有损失，其次变压器的变压比仅与匝数有关，与频率

无关，变压器不能改变频率。教学中努力使学生明确，理想化是科学研究中一种常用的

重要方法，我们通过这一方法得到了许多重要的物理模型。

变压器学情分析

1.学生原有知识的分析。学生通过前面《电磁感应》整章的学习，对干电磁感应现象、互感

现象以及涡流现象有了基本的掌握。通过《交变电流》的学习，对于交变电流特点也比较清

楚，已经基本具备了学习变压器这节内容的知识储备。

2.学生现有认知能力的分析。学生在以前的学习过程中已经经历过通过实践探究物理规律,

对科学探索的环节已有了初步的了解，特别是对控制变量法的应用已有了较深的体会，所以

这为本节课的学习作了必要的方法储备。

3.学生原有生活经验的分析。生活中有各种各样的变压器，例如手机充电器等，学生对变压

器并不陌生，有了一些感性的认识和了解。

4.学生的情感分析。由于学生对变压器并不陌生，有了一些感性的认识和了解，但是变压原

理并不清楚，所以学生对于这节课的内容是用有这强烈的好奇心和较强的求知欲。

变压器教学设计

（1）教学重点、难点：探窕变压比和匝数比的关系。

处理重难点策略：实验探究与讨论，提问与思考相结合

（2）教学目标分析

1、知识与技能

（1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理；

（2）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、过程与方法:在探究变压比和函数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解

决问题的能力。

3、情感态度与价值观

(1)使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的；

(2)培养学生实事求是的科学态度。

(4)教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。

(5)教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡。

(6)教学过程：

(一)引入新课

在实际应用中，常常需要改变交流的电压。大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而

远距离输电却需要高达几十万伏的电压。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。一般电子产品电源电压仅为几伏，而电视机显像管却需要10000V以上的高电压。

交流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。

这节课我们学习变压器的有关知识。

(二)进行新课

(1)思考与讨论：

ffl5.4-1小灯抱会亮吗?

按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。

两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？

变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。

(2)播放视频，验证分析。

（3）变压器的构造

一个级圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个级圈跟负载连接，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。

变压器的结构示意图和符号，如下图所示：

互感现象时变压器工作的基础。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。所以，两个线圈并没有直接接触，通过互感现象，副线圈也能够输出电流。

设计意图：利用学生的原有知识，引导学生发现变压器的工作原理，让学生获得学以致

用的成就感。

（4）变压器线圈两端的电压与匝数有怎样的关系？

?

■

实验探究：变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。

探究目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系

实验器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干

实验步骤：

（1）按图示电路连接电路

学生

电源5MlS

(2)原线圈接低压交流电源6V,保持原线圈匝数加不变，改变副线圈匝数，用多用电表交

流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。

41117n2

112

(3)原线圈接低压交流电源6V,保持副线圈匝数m不变，改变原线圈匝数用多用电表交

流电乐档分别测出副线圈两端的电乐.记入表格「

Ui=6V

n\Mi4n,

U2

(4)总结实验现象，得出结论。

注意事项：

(1)连接好电路后，同组同学分别独立检杳，然后由老师确认，电路连接无误才能接通电

源。

(2)注意人身安全。只能用低压交流电源，电源电压不能超过12V

(3)使用多用电表交流电压档测电压时，先用最大量程测试，然后再用适当的挡位进行测

量。

y_L=；h.

结论：力以

设计意图：突破本节课的教学难点,从生活实例到理想化模型的建立，使学生的知识得以升

华。

（5）理想变压器中的功率关系及电流关系

1.什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？

P出二P入

2.若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？

据P出=5/2,。入=U山及产出=2入

I_U?_n2

得：U2h=Uih则：’2U\n\

上式是理想变压器只有一个副线圈时，原副线圈中的电流比公式。

如果副线圈的电压高于原线圈的电压，这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压

低于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。升压变压器降压变压器小。

升压变压器，/2＜小降压变压器，，2＞八。

（6）理想变压器中各量的制约关系

输入电压Ul决定输出电压U2,

P出决定尸入

例1、关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（）

A.通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变

B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等

C.穿过副线圈磁通最的变化使得副线圈产生感应电动势

D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈

例2、理想变压器连接电路如图2甲所示，己知原、副线圈匝数比为10：1,当输入电压波

形如图乙时，电流表读数为2A,求电压表读数和变压器输入功率

甲乙

（8）课堂小结

设计意图：通过学生自己的体验，自己的总结，真正达到了检验学生课堂效果的目的。

板书设计我分两部分，主板书写在右侧，体现本节课的主干知识，副校书在左侧，主要画用

来辅助说明的草图。

变压器评测练习

设计意图：引导学生利用本节学习的知识分析问题，巩固所学知识，通过学生的反馈了解学

生对本节内容的掌握情况。

1、理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6V的电池

上，则副线圈两端电压（）

A.36VB.6VC.1VD.0V

2、当理想变压器副线圈空载时，副线圈的（）

A.负载电阻为0B.输出电流为0

C.两端电压为0D.输出功率为0

3、理想变压器原、副线圈的电流为L、12,电压为Ui、5,功率为Pi、P2,关于它们的关系，

正确的是（）

A.L由h决定B.5与负载有关

C.Pi由P?决定DU由U2决定

4、一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，下列哪些方法可使输入功率增加为原来的

2倍（）

A,次级线圈的匝数增加为原来的2倍

B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍

C.负载电阻变为原来的2倍

D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍

5、用理想变压器给负载R供电，下列哪些办法可以减小变压器原线圈中的电流（）

A.增加原线圈的匝数B.增加副线圈的匝数

C.减小负载电阻R的数值D.增加负载电阻R的数值6、在图所

示的电路中，理想变压器的变压比为2：1,四个灯泡完全相同，若已知

灯泡L和L］恰能正常工作，那么（）

A.L和Lz都能正常工作

B.L和L?都不能正常工作

C.L和L中只有一个能正常工作

D.条件不足，无法判断

7、如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为

n,：n2=2：1,电源电压为U,求B灯两端的电压UB为多少？一

8、如图中所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n,：n,=2：1,交流电源电压

U=220V,产为熔断电流为1。=1.0A的保险丝，负载为一可变电阻。

（1）当电阻R=100Q时，保险丝能否被熔断？

（2）要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多

少？

变压器效果分析I-----1I---1

我的教学思路简单概括如下：

第一环节是借助于课本上简单的实验，观察到灯泡发光，从而引发思考：灯泡所在的电路并

没有与电源相连接，为什么会发光？（互感）能量是从哪里转化来的？（能量守恒思想）回

忆法拉第课本上的实验（图片），明确发生了电磁感应现象。第二环节：通过材料展示，同

学们发现不同的用电器，其额定电压不同，从而引发第二个思考：怎样得到不同的电压？提

示：上面的装置中电源电压是220V,而小灯泡的额定电压仅为3.8V,是什么装置在起作用

呢？引出变压器。简单介绍变压器的结构、符号、基本原理。（在此强调，要用可拆变压器

演示给学生看，否则，学生没有这样的感性材料的介入，头脑中缺乏足够的刺激。）第三环

节：设计实验验证猜想。跟同学们交流引起电压改变的可能原因：原线圈，副线圈，铁芯,

电源电压等等。讨论决定用控制变量法实施实验。得到初步的印象。

第四环节：理论推导。引领学生分析铁芯（锁磁、涡流），原副线圈（热损），得到在这些能

量损失可以忽略的情况下（理想亿模型-忽略次要因素），得到这样的几个结论：小相等,

Ae/At相等，从而E（i）的变化频率相等。从法拉第地磁感应定律得到变压器的两个重要

公式。并介绍成立的条件（直流还是交流、几组副线圈）。第五环节：小结两个内容。一是

知识变压的原理是电磁感应定律，故条件为交流电。二是方法：理想化模型，忽略次要因素

的研究方法；理论与实验相结合的方法。

反思如下：我认为我整个思路贯彻较好，学生的反应来看也较好，能够配合设计实验。但是

我仍然没有走出老框框，比如，最后的总结环节:忘记了方法的总结，也没有请同学们好好

思考，就直接引领。这样会让学生产生惰性。我想，也许正是由于我放不开手脚，所以学生

才不能展翅高飞吧。课后跟别的老师也交流过：大家认为实验环节可以没有，（即使设计思

想也无需讨论）反正理论推导可以得到相同的结果。但是我不这样认为，知识的学习应该贯

彻循序渐进的原则，在新授课上，我宁愿学生活泼的学习，宁愿多做一些在别的老师看来是

对成绩没有影响的实验。最后，说道教学成绩，在排课如此的情况下，大家似乎都不把“授

之以渔”放在首位了，横竖是老师要求横一点，跟学生紧一点，如此排山倒海的题量，胜者

不见得“业务素质高”。

变压器观评记录

周老师的教学特点如下：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，是优化本课题教学过程的有效途径.通过实验方法、理

想化方法等培养学生思维能力、探究能力.并采用师生共同参与的启发式问题探究课，在教

学中以实验为载体展开过程，以问题为线索将课堂教学组织起来，通过积极创设问题情境，

力求使实验与思维有机结合，层层递进，使学生始终处于积极参与探究的状态之中，充分展

现教学的特点和魅力

1、教学设计好，教学流程清楚，环节紧凑、流畅，由易到难，层次分明，知识梳理清晰，

既有对集体备课形成的教学案的使用吸收，又有个人的创新、独到之处2、教学定位非常准。

老师充分放手让学生自己动手，动口，老师只引导点拨，使学生主动获取知识，在潜移默化

中领悟知识，使学生完全成为课堂主人，达到知识学习与能力培养的统一，说明她教师教学

基本功扎实，善于启发调动学生学习的主动性，有较强的驾驭课堂的能力。教态自然，板书

合理，灵活使用多媒体。

当然，“金无足赤、人无完人”，本节课依然存在一些不足：

1、个别问题提的不明确。

2、课堂时间分配不太合理，致使学生练的少，缺乏巩固。

变压器课后反思

反思一：难点：空载时，对于理想变压器，副线圈的电阻无穷大，电流为（）；原线圈也会有

一个很小的电流，以维持铁心中的交变磁场，这个电流与原线圈的电压是不同步的，有一

定的周期延迟，在电流周期的不同阶段，线圈把从输入电路中得到的电能重新输送回原电路,

在较长时间内（大于I个周期）输入电路对原线圈输入的电能为0;即原线圈中虽然有电

流，但这个电流不消耗输入电路的能量。

对于非理想变压器，由于铁心中也会有涡流，即使空载，也相当于有负载自感一一当线圈中

有变化的电流产生变化的的磁通量（即线圈两端的外加电压发生变化）时，这个变化的磁通

量产生一个与原线圈两端电压方向相反的感应电压，从而阻碍原线圈电流的变化；

反思二：变压器教学反思新人教版的该节教材与老版本已是不同。旧版本中主要贯彻的主张

是从理论上进行说服，而新版教材主要是借助于简单的可行性实验来降低教学的起点，实现

感性与理性的有机结合。

我的教学思路简单概括如下：

第一环节是借助于课本上简单的实验，观察到灯泡发光，从而引发思考：灯泡所在的电路并

没有与电源相连接，为什么会发光？（互感）能量是从哪里转化来的？（能量守恒思想）回

忆法拉第课本上的实验（图片），明确发生了电磁感应现象。第二环节：通过材料展示，同

学们发现不同的用电器，其额定电压不同，从而引发第二个思考：怎样得到不同的电压？提

示：上面的装置中电源电压是220V,而小灯泡的额定电压仅为3.8V,是什么装置在起作用

呢？引出变压器。简单介绍变压器的结构、符号、基本原理。（在此强调，要用可拆变压器

演示给学生看，否则，学生没有这样的感性材料的介入，头脑中缺乏足够的刺激。）第三环

节：设计实验验证猜想。跟同学们交流引起电压改变的可能原因：原线圈，副线圈，铁芯,

电源电压等等。讨论决定用控制变量法实施实验。得到初步的印象。

第四环节：理论推导。引领学生分析铁芯（锁磁、涡流），原副线圈（热损），得到在这些能

量损失可以忽略的情况下（理想化模型-忽略次要因素），得到这样的几个结论：6相等,

△e/△t相等，从而E（i）的变化频率相等。从法拉第地磁感应定律得到变压器的两个重要

公式。并介绍成立的条件（直流还是交流、几组副线圈）。第五环节：小结两个内容。一是

知识变压的原理是电磁感应定律，故条件为交流电。二是方法：理想化模型，忽略次要因素

的研究方法；理论与实验相结合的方法。

习题反馈。

反思如下：我认为我整个思路贯彻较好，学生的反应来看也较好，能够配合设计实验。但是

我仍然没有走出老框框，比如，最后的总结环节:忘记了方法的总结，也没有请同学们好好

思考，就直接引领。这样会让学生产生惰性。我想，也许正是由于我放不开手脚，所以学生

才不能展翅高飞吧。课后跟别的老师也交流过：大家认为实验环节可以没有，（即使设计思

想也无需讨论）反正理论推导可以得到相同的结果。但是我不这样认为，知识的学习应该贯

彻循序渐进的原则，在新授课上，我宁愿学生活泼的学习，宁愿多做一些在别的老师看来是

对成绩没有影响的实验。最后，说道教学成绩，在排课如此的情况下，大家似乎都不把“授

之以渔”放在首位了，横竖是老师要求横一点，跟学生紧一点，如此排山倒