《变压器》名师教案

1/7物理高二下人教版第五章《交变电流》第四节《变压器》教学设计西安市西电中学孙涛一、教材、学情分析1、变压器是人教版选修3-2第五章第4节的内容，教学内容承上启下，既是电磁感应、交变电流知识的综合应用，又为远距离输电教学奠定了基础。同时，《课程标准》对于变压器的教学要求强调“通过实验，探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”。2、学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电、互感现象有了较为深刻的理解，交变电流的特点也比较清楚，已经具备了学习变压器这节内容的必备知识。3、学生在以前的学习过程中已经经历过通过实验探究物理规律，对科学探究过程已有初步了解，特别是对控制变量法的应用有了较深的体会。所以这为本节课的学习做了必要的方法准备。二、核心素养在《变压器》的学习过程中，让学生迁移应用已有知识，经历、实践科学探究的全过程。体会控制变量法、图像法、分析综合法研究物理规律的过程。激发学生学习兴趣，培养学生尊重事实的科学精神和科学态度。三、教学目标设计实验，让学生通过观察、体验，增强对变压器结构、工作原理的理性认识。能较为精确的定量探究变压器原副线圈电压与匝数的关系。四、教学重、难点重点：变压器的结构、工作原理是本节课教学的重点。难点：变压规律既是重点又是难点。五、实验素材（1）演示实验：线圈、扩音器、耳机线、电磁炉、自绕线圈、额定电压220V灯泡、额定电压2.5V小灯泡、开关、导线若干。（2）定量实验：改装教学可拆变压器J2423型（增加输入、输出端口）1个、学生电源、多用电表、导线若干。六、教学过程课前：登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）（一）提出问题，引入新课（1）提出问题：我们国家民用统一供电为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的用电器设备正常工作呢？（2）图片展示：华为手机电源适配器（输入电压：100V-240V，输出：5V）（二）创设情境，思考总结【实验一】“隔空传声”和“隔空取电”实验图1隔空传声图2隔空取电“隔空取电”实验：通过铁芯的插入和拔出，听声音的变化，突出铁芯对声音信号强弱的影响。“隔空取电”实验：通过改变线圈匝数多少，看灯泡亮暗变化，突出匝数对电压大小的影响。设计意图：激趣设疑，引发思考两个演示实验，通过讲解实验器材，重在引导学生观察实验现象，引发思考。问题设置：通过实验，我们发现改变线圈匝数，可以用来改变电压。那么，在生活生产中我们又是如何获得我们所需要的电压呢？引出变压器教学，两个演示实验衔接了电磁感应中的互感现象，为变压器结构和工作原理教学做好铺垫。【实验二】体验变压器铁芯作用实验图3观察灯亮度变化图4感受磁场能接通电路，提起铁芯观察小灯泡亮暗变化，同时在电路接通和未接通两种情况下，让学生亲自感受铁芯提起的难易程度，可增加电子秤定量比较变化。设计意图：亲身体验，深化理解变压器原副线圈中的“电”是通过铁芯中的“磁”来相互联系的，感受铁芯在变压器工作过程中的作用。将铁芯作用情境化，静态知识动态化，利于学生深化理解。通过富有趣味的实验设计和对变压器的认识，新旧知识得以重新整合，更加体现了本节课在教学中承前启后的作用，使学生进一步认识到电磁感应知识和交变电流知识在生活生产中的具体应用，为后续学习树立了信心，激发学习热情。通过上面知识的学习，变压器传输电能，改变电压。那么，变压器改变电压有什么规律呢？通过“隔空取电”演示实验，我们初步认识到与线圈匝数有关系？下面，通过设计定量探究实验，我们共同寻找变压器变压规律。（三）设计实验，探究规律【实验三】定量实验实验目的：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系实验仪器：学生电源，改装教学可拆变压器(J2423型)1个，多用电表，导线若干。实验方法：控制变量法、分析综合法、图像法实验内容：（1）n1、U1一定，研究U2与n2的关系（2）n2、U1一定，研究U2与n1的关系实验设计：画出实验电路图，设计实验操作步骤，实验数据记录表格。探究一：U1=2.48Vn1=100匝表1电压U2与匝数n2n2/匝2004006008001000120014001500U2/V4.329.2514.2019.1624.0829.0533.9636.44测量数据输入Excel表格，实验图像的线性关系非常好，如图5所示。图5U2-n2图像探究二：U1=2.63Vn2=800匝表2电压U2与匝数n1n1/匝50100200300400U2/V37.1519.259.376.044.38测量数据输入Excel表格，实验图像如图6所示。图6U2-n1图像类比：探究加速度与力、质量的关系通过类比，引导学生分析电压U2与匝数1/n1的关系，如表3所示：表3电压U2与匝数1/n1n1/匝501002003004001/n10.020.010.0050.00330.0025U2/V37.1519.259.376.044.38测量数据输入Excel表格，拟合图像如图7所示。图7U2-1/n1图像通过上面U2-n2，U2-1/n1图像可得：探究三：分析综合：对于k，引导学生分析U2-n2/n1图像的斜率，近似等于U1，并结合量纲对k分析。如表4和图8所示。表4电压U2与匝数n2/n1(n2=800匝，U1=2.63V)n1匝n2/n1U2/V501637.15100819.2520049.373002.676.0440024.38图8U2-n2/n1图像得出结论：在实验误差允许范围内，原、副线圈电压之比等于原副线圈匝数之比，即（四）误差分析，建立模型以探究1实验数据为例，引导学生发现电压U1/U2总是大于匝数n1/n2，对实验进行误差分析，构建理想化物理模型——理想变压器。如表5和图9所示。表5U1/U2与n1/n2数据比对（n1=100匝）n2/匝2004006008001000120014001500U2/V4.329.2514.2019.1624.0829.0533.9636.44n2/n1246810121415U2/U11.743.735.737.739.7111.713.7014.69图9U1/U2与n1/n2数据比对图像注：蓝色（上方图像）：n2/n1，红色（下方图像）：U2/U1设计意图：通过误差分析，回应演示实验中铁桶中的水发热现象，线圈中的热效应，铁芯的铁损都会对实验造成误差，进而建立理想变压器模型，培养学生严谨，事实求实的科学态度。（优教提示：请打开素材“动画演示：变压器的结构和原理”）（五）课堂训练（优教提示：打开优教配套习题，使用互动答题卡，更快更便捷地掌握学生的学习情况）七、板书设计变压器（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