高中物理-变压器教学设计学情分析教材分析课后反思 (二)

教学设计

按照物理学科核心素养要求：物理学是一门以实验为基础的自然

科学，它重视实验和观察，重视理论联系实际。实验的操作，现象的

观察，可以培养学生实事求是的科学思维，树立“实践是检验真理的

唯一标准”的科学探究观念,通过将所学知识与日常生活所见、所想、

所用紧密联系在一起，更能培养学生的科学态度与社会责任。本节课

以变压器的工作原理为载体，将实验验证与理论知识很好地结合起来。

教学目标

1.物理观念：知道变压器的构造，理解变压器的工作原理。

2.科学思维与科学探究：通过猜想、实验，理解理想变压器的

原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。

3.科学态度与责任：激发学生对科学的兴趣和热情，使他们了

解变压器在生活中的应用。在自主实验和逐步探究的学习过程中，培

养细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。

重点难点

1.重点：通过实验探究得到变压器原副线圈电压和匝数的关系；

2.难点：理想变压器电压与匝数关系的分析推导。

教具准备

学生电源、可拆变压器、多用电表（交流电压档）、导线若干、

开关。

【教学过程】

一、创设情境，兴趣导入

1.小游戏：使用一节L5V的干电池，接在一个升压变压器原线

圈，几个手拉手学生的串联接在副线圈，闭合开关一瞬间，学生有明

显的感受到触电。（让学生对电池电压升高的原因产生了兴趣）

2.多媒体展示变压器的种类和式样（让学生对实际变压器有感

性认识）；

3.学生分小组观察可拆变压器的构造，并

对这些构造的设计提出自己的看法和疑惑,

然后教师集中汇总，并解释从而明确变压器

的构造和几个概念（物理观念）：

原线圈一一与电源相连，输入电压Un线圈

匝数为m

副线圈一一与用电器相连，输出电压区,线圈匝数为出

提出问题：变压器是如何变压的呢？有什么规律？

这就是我们今天要探究的课题。阅读课本，引导学生从理论和实验两

方面着手。（科学思维与科学探究）

二、实验探究变压器的变压规律(科学思维与科学探究)

1.引导学生讨论探究的方案

猜想假设:变压器线圈两端的电压可能与原、副线圈的匝数有关.

设计实验：小组讨论设计实验方案：

(1)实验电路：

(2)操作方法：控制变量法.

(3)实验步骤：

A.按实验电路连接实验器材；

B.保持原线圈的匝数不变，增加或减少副线圈的匝数，测量副

线圈两端的电压；

C.保持副线圈的匝数不变，增加或减少原线圈的匝数，测量副

线圈两端的电压；

D.分析实验数据，得出实验结论.

注意事项:

(1)输入电压不超过12V.

(2)手不能接触裸露的导线、接线柱.

(3)电压表先用最大量程试测，然后再选用适当挡位进行测量.

2.学生分组实验一一控制变量法(科学探究)

保持原线圈电压和匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数

对副线圈电压的影响；

保持原线圈电压和副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究原线

圈匝数对副线圈电压的影响。

3.记录数据

(1)保持原线圈电压U1和匝数nl不变，改变副线圈匝数n2,

研究n2对副线圈电压U2的影响：记录nl=,Ul=

次数123•••

2)

n2

U2

(2)保持原线圈电压U1和副线圈匝数n2不变，改变原线圈匝

数nl,研究nl对副线圈电压U2的影响：记录n2=,U1二—

次数123•••

nl

4.引导学生分析数据，并归纳出：原线圈电压和匝数不变时，

副线圈匝数越多，口越大。原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈

匝数越少，副线圈电压越高。在实验误差范围内，原副线圈电压比跟

原副线圈的匝数比成正比。

在实验误差范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝

数之比，即刍=生.

引导学生思考，实验误差产生的原因，给学

生演示变压器的热效应，理解它的能量损耗，然3

后回顾变压器构造，让学生理解构造的设置

三、师生理论推导(科学思维)

1.理想变压器模型的建立(物理观念)

在变压器的电磁感应过程中，电能和磁能的相互转化是最主要的

因素，而伴随而来的损耗是一些次要因素。为了研究的方便，我们突

出主要因素，忽略次要因素。这是科学研究的一种常用方法。那么我

们可以把实际的变压器抽象成理想变压器一一一个没有能量损耗的

理想变压器。即PFP2。

理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器.

(1)无漏磁现象；

(2)线圈电阻不计;

(3)铁芯不发热.

2.理论探求变压器原副线圈的电压和匝数的关系。

在忽略能量损失的条件下，引导学生进行如下推导：

①因无漏磁，通过原、副线圈的磁通量及其变化率都相等，即

①尸①2，△①尸△①2・

②原、副线圈产生的感应电动势分别为

Ei=n](△①1/△t),E2=n2(△①2/△t).

③因原、副线圈没有电阻，原副线圈两端电压与电动势的关系分

别为U产Ei,

④由此可得出原副线圈的电压与匝数的关系为Ui/5=n"

n2.

3.升压变压器和降压变压器

若则〃称为降压变压器；

若〃1＜生，贝称为升压变压器.

4.互感器

(1)用途：把高电压变成低电压，或把大电流变成小电流.

⑵分类：电压互感器、电流互感器.

电压互感器电流互感器

4.学生自主推导理想变压器原副线圈电流与匝数的关系

理想变压器输入的电功率等于输出的电功率，即巳邛2

UJFU2I2三巴

所以，理想变压器的原副线圈的电流跟他们的匝数成反比。

由这一关系，可知若是高压线圈匝数多，但电流小，可用较细的

导线，可以节省材料；若是低压线圈匝数少但是电流大，就要用较粗

的导线。所以，我们可以从导线的粗细来判断其匝数的多少，进而判

断使升压变压器还是降压变压器。

四、实际应用

钳式电流表、电警棍，汽油机点火装置

五、系统归纳，总结全课

在本节课学习中，我们学到了哪些知识？使用了哪些思想方法?

请同学们总结归纳。

【教学反思】（科学态度与责任）

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.让学生真正参与到整个教学

过程中，包括实验的设计、实验的具体操作过程、实验数据的总结和

处理、理论推导。

2.教学中要重视课题的方法教育功能（实验方法、理想化方法

等）和学生思维能力、探究能力的培养.要力图将本课题的教学转变

成为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，充分展现物理课教学的特点和魅力。

3.整个教学过程的完成，需要学生有科学的认知态度和认知方法。

通过这节课，可以很好的培养同学们的一些科学素养。

4.最后还可以辅以一定的安全用电教育，日常生活中，我们常常

高压电线和高压变压器就在我们身边，一些用电器的工作电压也可能

因为需要变压，会达到某个很高的值，通过学习，要树立一种安全用

电的意识。

变压器学情分析

1.学生已经学习了电磁感应的产生条件以及所遵循的基本规律，

学会分析和解释与电磁感应现象有关的物理现象。还学习了交变电

流

的相关知识，知道交变电流的产生及特点，知道这种电流与生产生活

密切相关。变压器是生活中较常见的一种电气设备，与生产生活联系

密切，应注重课堂与现实生活的联系。培养学生的实验实践观察能力，

理论推导能力。因而学生通过对《电磁感应》、《交流电》的学习，对

磁生电、涡电流、交流电特点基本掌握，对《变压器》一节所需必备

知识基本具备，但是对变压器的原理及变压规律还比较欠缺，这是本

节课的教学重点。

2.体现”从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。充分发挥

多媒体的作用，通过展示、分析日常生活中应用力的分解的现象，让

学生获得丰富的感性认识，激起学生的认知冲突，让学生感受物理与

日常生活的密切联系，从而培养学生观察生活现象的习惯，用物理语

言解释生活现象，提高学生提出问题、解决实际问题的能力。

变压器效果分析

本堂课完整的完成了教学任务。整堂课志在提高学生的学习兴趣,

并促使其在兴趣驱使下对物理规律进行深入探讨和研究并掌握新学

知识。本堂课的实施基本上达到了预期的目的，学生由情景实验入手，

表现了极大的学习兴趣，给整堂课奠定了良好的氛围基调。

在课上，黑板的板书埔以适当的多媒体动画模拟和三维视频模拟,

表现了较高的教学效率，充分解放学生的形象思维，更快接受物理情

景，从而有更多的精力投入物理问题思考。

知识与巩固练习均环环紧扣，难度递增，有代表性，使整堂课虽

氛围轻松却知识紧凑，符合学生对知识的认知和理解掌握过程，体现

了国家对于高中教育新课改的指导思想。

课堂上教师在授课方式上的激情投入和引导，也在一定程度感

染了学生；师生间的互动，也使学生了有学习的“主人翁”精神，并

从中提出了创新的思维。

课后学生反映以及作业练习情况均表现出本堂课在知识的授予

基本上达到了预期的教学目标，学生大体上掌握了变压器原理，并能

够应用解决实际问题。

力的分解教材分析

教材分析

人教版高中物理选择性必修2第三章第3节《变压器》是学生在学习

了交变电流的基础知识及电磁感应之后的内容。变压器是对于之前电

磁感应基础和交变电流的知识理解应用。变压器是交变电路中的常见

电器设备，是本章的重点。互感器是变压器的基础，而变压器是远距

离输电的基础，是电磁感应的灵活应用与升华。本节课是定性研究和

推理相结合，从能量角度分析变压器是把电能通过磁场能转化为电能

的装置。它在生活上产是上应用广泛，因此要求学生对变压器的知识

要有深刻的

理解。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。本节教材配有小

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，开阔眼界的科学漫步。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。

教学重点

在变压器原理

教学难点

1推导原副线圈的电流电压与匝数的关系

2掌握公式中各物理量表示对象意义

变压器练习题及答案

【达标检测】

1.如图所示，理想变压器的副线圈上

通过输电线接有两个相同灯泡L”L2,输电

线上的等效电阻为R,开始时，开关S断开。

当S接通时，以下说法中正确的是（）

A.副线圈两端M、N的输出电压减少。

B.副线圈输电线等效电阻R上的电压增大。

C.通过灯泡L的电流减小。

D.两线圈中的电流增大。

2.如图所示为一理想变压器的电路图，图中S

为单刀双掷开关，P为滑动变阻器R的滑片，5为加

在原线圈两端的交变电压，L为原线圈中的电流，则

下列说法中正确的是（）

A.若保持5及P的位置不变，S由a合到b时，L将增大；

B.若保持口及P的位置不变，S由b合到a时，R消耗的功率将

增大；

C.若保持5不变，S接在a处，使P向上滑时，L将增大；

D.若保持P的位置不变，S接在a处，使UJ曾大

时，L将增大。

3.如图所示,以知n1：n2=4：3,RF100欧姆，变

压器没有功率损耗。在原线圈加上交流电U.=40V,则

旦上的发热功率是Wo若R3=25。时，发热功率与Rz相同，则流

过原线圈与副线圈的m:小二o

4.发电厂发电机的输出电压为U“发电厂到学校的输电导线总电

阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为则输电线上损

耗的功率可表示为（）

2

A.Uj/RB.（U—U2）7RC.IRD.I（U—U2）

5.在电能输送过程中，若输送的电功率一定,输电线电阻一定时，

则在输电线上损耗的电功率（）

A.和输送电线上的电压降的平方成反比；

B.和输送电流的平方成反比；

C.和输送电线上的电压降的平方成正比；

D.和输送电流平方成正比。

【作业布置】

1.如图所示，一个理想变压器的初、次级线圈的匝数比为3：1,

次级接三个相同的灯泡，均能正常发光，今若在初级线圈接一个相同

的灯泡L后，三个灯泡仍正常发光，则（）

A.灯L也能正常发光；

B.灯L比另外三个等都暗；

C.灯」将会被烧坏；

D.不能确定。

2.将输入电压为220v,输出电

压为6v的变压器，改装成输出电压为30v的变压器,副线圈原来的

匝数为30匝，原线圈的匝数不变，则副线圈应增加

的匝数为（）

A.150匝B.144匝C.130匝

D.120匝

3.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1000

匝，两个副线圈的匝数分别为止二50匝、n3=100匝，L是“6v、2w”

的小灯泡，Lz是“12v、4w”的小灯泡，当m接上交流电压时，L、

L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为（）

A.1/60AB.1/30AC.1/20A

D.1/40A

4.如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线圈

两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下,

为了使变压器输入功率增大，可使（）

A.原线圈匝数m增加；

B.副线圈匝数%增加；

C.负载电阻R的阻值增大；

D.负载电阻R的阻值减少

5.在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在如图所示变压器铁芯

的左右两个臂上，当通以交变电流时，每个线圈产生的磁通量都只有

一半通过另一线圈，另一半通过中间的臂。已知线圈1、2的匝数之

比为m：n2=2：1,在不接负载的情况下（）

A.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为

110v；

B.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55v；

C.当线圈2输入电压110v时，线圈1输出电压为220v；

D.当线圈2输入电压110v时，线圈1输出电压为110v

6.如图理想变压器的输入电压一定，每个副线圈匝数分别为止、

n3,当把一电热器接在A、B间，让C、D空载时，安培表的示数为11；

当把同一电热器接在C、D间让A、B空载时，安培——।—

表的示数为必则L：L的值为()I|»2

A.(n2/n3)2m---

nr

B.(n3/n2)2||

C.n2/n3

D.n3/n2

7.某用电器要离供电电源L,线路上的电流为I,若要求线路上

的电压降不超过U,以知输电导线的电阻率为P,那么，该输电导线

的横截面积最小值为()

A.PL/UB.2PLI/UC.U/PLID.2UI/PL

8.发电机端电压为220v,输送功率UOkw。若要保证用户至少获

得lOOkw电功率，则输电导线电阻不得大于Q；若用以升压

变压器升压到5500v后进行输电，则导线电阻不得

大于________Qo~I-

9.如图所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈;mjk,LA

的匝数比nI：n2=2：1,交流电源电压UF220V,FT

为熔断电流1产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的阻值最小值为多少？变压器

输出的电功率不能超过多少？

10.一台发电机输出的电功率为lOOkw,输出电压为250v,先欲向

远处输电，若输电线总电阻为8Q,要求输电时输电线上损失的电功

率不超过输送电功率的5%,要向用户输送200V电压，求：

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