2024-2025学年高中物理 第五章 交变电流 4 变压器（1）教学实录 新人教版选修3-2

2024-2025学年高中物理第五章交变电流4变压器（1）教学实录新人教版选修3-2主备人备课成员设计意图本节课以变压器的基本原理和应用为主线，通过实验探究和理论分析相结合的方式，使学生深入理解变压器的构造、工作原理和能量传输特点，培养学生的实验操作能力和科学思维能力，为后续学习电磁感应和电路理论打下坚实基础。核心素养目标分析教学难点与重点1.教学重点，

①变压器的工作原理，包括电磁感应定律在变压器中的应用；

②变压器的能量传输过程，特别是电压和电流的变化关系；

③变压器的构造及其各部分的作用，如铁芯、线圈和绝缘材料。

2.教学难点，

①变压器中电磁感应现象的定量分析，包括电压与匝数比的关系；

②变压器效率的计算，理解能量损耗的原因和影响因素；

③变压器在实际电路中的应用，如电压调节和隔离，以及其优缺点分析。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源软硬件资源：变压器模型、示波器、交流电源、电流表、电压表、导线、开关。

课程平台：多媒体教学平台、物理教学软件。

信息化资源：变压器原理动画、相关实验视频、在线物理论坛。

教学手段：实物演示、多媒体教学、小组讨论、实验操作。教学过程（一）导入新课

同学们，上一节课我们学习了电磁感应现象，了解到变化的磁场会在闭合回路中产生电流。今天我们将进一步探讨交变电流在电力传输中的应用，也就是变压器。首先，请同学们回忆一下电磁感应的基本原理，以及如何产生感应电流。

（二）变压器的基本原理

1.变压器模型展示

现在，让我们来观察一下这个变压器模型。首先，我会在模型的一侧接入交流电源，另一侧接入电流表和电压表。通过观察，你们可以发现电流表和电压表的读数发生了变化。这是为什么？

2.学生观察与讨论

请同学们仔细观察，讨论一下变压器的工作原理，以及电流和电压是如何变化的。

（三）实验探究

1.实验准备

我们将进行一个简单的实验来探究变压器的原理。首先，请同学们准备好实验器材：变压器模型、交流电源、电流表、电压表、导线等。

2.实验步骤

a.将交流电源接入变压器的一侧，另一侧连接电流表和电压表。

b.调节交流电源的电压，观察电流表和电压表的读数。

c.改变变压器的输入电压，重复步骤b，记录数据。

3.数据分析

请同学们分析实验数据，讨论以下问题：

a.输入电压与输出电压之间的关系是什么？

b.输入电流与输出电流之间的关系是什么？

c.变压器的能量传输过程中有哪些损耗？

（四）变压器的工作原理

1.电磁感应定律

变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。当交流电流通过变压器的初级线圈时，会在铁芯中产生交变磁场，进而导致次级线圈中产生感应电动势。

2.变压器效率

变压器在能量传输过程中会有一定的损耗，主要包括铜损和铁损。铜损是由于电流通过线圈时产生的电阻热，铁损则是由于铁芯磁化产生的能量损耗。

3.变压器的类型与应用

变压器可以分为升压变压器和降压变压器。升压变压器可以将低电压转换为高电压，常用于输电线路；降压变压器则相反，常用于家用电器和照明。

（五）课堂小结

今天我们学习了变压器的基本原理、工作原理、效率以及应用。变压器在电力传输中具有重要作用，能够有效地降低输电线路的损耗，提高传输效率。请同学们总结一下今天所学的知识，并思考如何将变压器原理应用于实际生活中。

（六）课后作业

1.完成课本相关练习题，加深对变压器原理的理解。

2.查阅资料，了解变压器在电力系统中的应用案例。

3.思考如何设计一个简易的变压器模型，并尝试制作。学生学习效果1.理解了变压器的工作原理：学生能够清晰地理解变压器的基本构造，包括初级线圈、次级线圈、铁芯等部分，以及它们在变压器工作中的作用。学生掌握了电磁感应定律在变压器中的应用，能够解释电压与匝数比的关系。

2.掌握了变压器的能量传输特性：学生学会了如何分析变压器在能量传输过程中的电压、电流变化，理解了变压器在电压升高或降低时的应用场景，如升压变压器在输电线路中的应用，以及降压变压器在家庭电路中的应用。

3.提高了实验操作能力：通过实际操作变压器模型，学生锻炼了实验技能，学会了如何正确使用电流表、电压表等实验器材，提高了实验观察、记录和分析数据的能力。

4.增强了科学探究精神：学生在实验探究过程中，学会了提出问题、设计实验、收集数据、分析结果等科学探究的基本步骤，培养了科学思维和解决问题的能力。

5.深化了电磁感应理论的应用：学生通过学习变压器，进一步理解了电磁感应的原理，能够将电磁感应的理论知识应用于实际问题，提高了理论联系实际的能力。

6.提升了团队合作意识：在小组讨论和实验探究过程中，学生学会了与他人合作，共同完成任务，增强了团队合作意识和沟通能力。

7.培养了创新意识：学生在思考变压器在实际生活中的应用时，能够提出一些创新性的想法，如设计更高效的变压器模型，或者思考如何改进现有的变压器设计。

8.加深了对电路理论的理解：通过学习变压器，学生对电路中的电压、电流、功率等概念有了更深入的理解，为后续学习电路理论打下了坚实的基础。

9.增强了学习兴趣：学生在学习过程中，通过观察变压器模型、进行实验探究，对物理现象产生了浓厚的兴趣，激发了进一步学习的动力。

10.培养了环保意识：学生了解到变压器在降低输电损耗、提高能源利用效率方面的作用，增强了节约能源、保护环境的意识。课后作业1.**计算题**：一个理想变压器，初级线圈匝数为N1=1000匝，次级线圈匝数为N2=200匝，初级线圈接入交流电压U1=220V。求次级线圈的输出电压U2是多少？

答案：U2=(N2/N1)*U1=(200/1000)*220V=44V

2.**分析题**：一个变压器的初级线圈接入交流电压U1=110V，次级线圈输出电压U2=220V，初级线圈电流I1=5A。假设变压器效率为95%，求次级线圈的输出电流I2是多少？

答案：首先计算次级线圈的输出功率P2=U2*I2，由于变压器效率为95%，初级线圈的输入功率P1=P2/0.95。所以，I2=P2/U2=P1/U1=(U2*I2)/U1=220V*5A/110V=10A。

3.**实验题**：进行一个简单的变压器实验，已知初级线圈匝数为N1=50匝，次级线圈匝数为N2=20匝，初级线圈接入交流电压U1=6V，测量次级线圈的输出电压U2。根据实验数据，计算变压器的电压变比和效率。

答案：电压变比=N2/N1=20/50=0.4，即次级电压是初级电压的0.4倍。效率=(U2*I2)/(U1*I1)=(U2*0.4*U1)/(U1*I1)=0.4。

4.**应用题**：一个降压变压器用于将220V的交流电压降至110V，初级线圈匝数为N1=500匝。求次级线圈至少需要多少匝？

答案：N2=N1*(U1/U2)=500*(220/110)=1000匝。

5.**思考题**：为什么变压器在工作时会有能量损耗？如何减少这些损耗？

答案：变压器在工作时会有能量损耗，主要是由于铜损和铁损。铜损是由于电流通过线圈时产生的电阻热，可以通过使用粗线减少电阻来减少铜损。铁损是由于铁芯磁化产生的能量损耗，可以通过使用高质量的硅钢片来减少铁损。教学评价与反馈1.课堂表现：

学生在课堂上积极参与讨论，对变压器的工作原理和能量传输过程表现出浓厚的兴趣。大部分学生能够准确回答问题，对实验现象进行合理分析。课堂表现整体良好。

2.小组讨论成果展示：

在小组讨论环节，学生们能够积极分享自己的观点和实验结果，通过合作交流，共同解决了实验过程中遇到的问题。小组讨论成果展示中，学生的表达能力和逻辑思维能力得到了锻炼。

3.随堂测试：

通过随堂测试，学生对变压器的基本原理和能量传输过程的理解程度得到了检验。测试结果显示，大部分学生对电压、电流变化关系、变压器效率等知识点掌握较好。部分学生在变压器类型与应用方面存在理解偏差，需要进一步讲解和指导。

4.学生反馈：

学生反馈中提到，课堂内容丰富，实验操作简单易懂，有助于加深对知识的理解。同时，学生希望教师能够增加实际应用案例的讲解，以便更好地将理论知识与实际生活联系起来。

5.教师评价与反馈：

针对课堂表现，教师对学生的积极参与和良好表现给予肯定。在小组讨论环节，教师提醒学生注意倾听他人意见，培养合作精神。针对随堂测试中发现的问题，教师将针对以下方