鲁科版选修32 变压器 第1课时 教案.doc

2.6 变压器 教学设计一、教材分析 变压器 选自普通高中课程标准实验教科书物理选修32第五章交变电流的第四节。学习变压器可以使学生了解电磁感应现象的广泛应用，开拓学生视野，提高学习物理的能力和兴趣，因此这一节的内容是电磁感应教学的进一步延伸；同时变压器也是是交流电路中常见的一种电器设备，是远距离输送交流电不可缺少的装置学习变压器能够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，为进一步学习远距离输电奠定基础教材对变压器这节课的设置是从学生的原有认知出发，通过实验手段，引导学生一步一步围绕变压器的原理及工作特性展开，让学生自己进行讨论、分析，逐步完成教学目标。二、教学目标1、 知识与技能：）知道变压器的基本构造 ）理解变压器的工作原理）探究并应用变压器的各种规律 2、 过程与方法：）能熟练应用控制变量法解决多变量问题 ）进一步掌握科学探究的一般思路3、 情感态度与价值观：）通过实验探究，体会科学探索的过程，激发探究物理规律的兴趣 ）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三、教学重难点教学重点：通过实验探究变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系 教学难点：理想变压器及工作原理四、设计理念在这节物理规律课的教学中，我的设计理念是：以实验为基础，学生的思维拓展为中心，充分发挥学生的主体，注重规律形成过程的教学、实验探究过程的教学、知识发展过程的教学；强调学以致用，联系生活实际，提高学生对知识的迁移和能力活化； “变压器”一课的教学围绕“什么是变压器？”“变压器副线圈为什么有电压？”“变压器怎样将原线圈的电能传输给副线圈？”“变压器为什么能改变电压？”“变压器副线圈上的电压大小与什么因素有关？定量关系是怎样的?”等问题为线索展开教学过程。五、教学方法实验探究、讨论交流、多媒体辅助教学六、课前准备学生电源、可拆变压器、多用电表（交流电压档）（以上各20个）、小灯泡、导线若干、多媒体 七、教学流程：导入新课提出问题观察实验总结规律提出问题设计实验归纳总结得出结论八、教学过程：（一）创设情境，激发情感，引入新课教师活动学生活动设计意图问题1：只许添加一个电器元件(电源除外）,用4v的交流电源如何让1只3.2v的小灯泡正常发光？ 演示实验问题2:如果用4v的交流电源，获得6v的电压用刚才的办法还能实现吗 ？ 演示实验：两种情况下调整变压器副线圈匝数 ，小灯泡均正常发光。引入：这个装置能起到改变电压的作用，这就是我们这节课研究的问题变压器。可以利用电阻分压来实现不能。但如何实现呢？观察演示实验 两个问题的设置，和学生的原认知造成冲突，激发学生学习的兴趣（二）进行新课1、 变压器的构造课件展示多种常见的变压器，说明尽管形态各异，但基本结构相同。指导学生拆装变压器提出问题：根据你的观察，变压器由哪几部分构成？总结变压器结构，介绍原、副线圈、铁芯相关概念，画出变压器的示意图和符号观看课件，初步形成变压器的概念自己动手、获得亲身感受观察、总结整理学案开拓视野，增加实际知识让学生获得亲身感受，提高学生进一步探究的兴趣2、 变压器的工作原理 引入：演示实验:变压器原线圈接直流电，副线圈连接的小灯泡不发光；变压器原线圈接交流电，小灯泡发光提出问题： a:变压器变压的原理是什么呢？b：两线圈未直接相连 ，小灯泡为何发光？ 总结工作原理：互感现象观察实验现象 在老师的引导下总结变压器的变压原理:电磁感应互感现象整理学案 从演示实验出发，通过两个渐进的问题，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变压器工作时的能量转化 问题1：从变压器构造看，变压器会不会产生电能？师生互动:变压器接上电源时，让同学上来触摸铁芯问题2：电能又是怎样由原线圈传输到副线圈的呢？师生互动：变压器接电源和未接电源两种情况下分别让同学尝试提起铁芯的横条小结：原线圈：电能 铁芯：磁场能 副线圈：电能学生触摸铁芯，没有触电感觉说明铁芯不带电接电源时很难取出横条未接电源时轻松取出横条得到结论：接通电源后铁芯被磁化、 铁芯内部有磁场，具有磁能变压器就是把电能通过磁场能再转化成电能的装置培养学生严谨的科学态度对待事物不要想当然，而要自己动手实验获得亲身感受 3、 理想变压器 引入：演示实验：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡的亮度变化问题1 ：在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？生活实例：自来水从水龙头流出后无方向性，加皮管子水都在管子里小结：漏磁现象问题2：实际变压器在工作时，除了因漏磁而损耗电能外，还有哪些方面的原因也会引起电能的损失呢？师生互动:a用手触摸工作后的变压器线圈和铁芯；b观察可拆变压器中铁芯的结构特点理想变压器及特点：a:为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型-理想变压器。b:理想变压器有什么特点呢?总结：无能量损失 即:无漏磁、无铜损 、无铁损小灯泡变亮说明铁芯起到约束磁感线作用铁芯闭合后损失的磁通量大大减少，从而减少传输过程中的能量损失线圈和铁芯发热 由于电流流经线圈电阻，造成电能损耗铁芯有涡流损耗 学生自己总结：无磁通量漏失原、副线圈无热能损失铁芯无涡流现象形象的实验和通俗的语言，让学生感到既熟悉又亲切，降低了学习铁芯的作用的难度，结合原有电热和涡流的知识，突破本节课的教学难点通过学生分离概括，建立理想变压器模型。这不仅有理论上的意义，而且为提高实际变压器效率指出了方向。 4、理想变压器的规律功率关系： 提问：理想变压器输入、输出功率间有什么关系呢？总结：p入=p出自己思考、得到结论因为没有能量损失，故：输入、输出功率相等进一步认知理想变压器模型的特点电压关系：下面我们一起来探究理想变压器的变压规律实验探究：a.猜想：副线圈输出电压和哪些因素有关呢？b.实验目的：利用手边的实验器材探究：u1一定，n1,n2对u2的影响c.实验方法:控制变量法d.实验方案、步骤：请同学画出设计实验的电路图，并设计对应的实验方案、设计表格以便记录数据e.实验结论问题：要使电压经过变压器后电压升高，副线圈的匝数比原线圈的匝数多还是少？若要使电压降低呢？a和原副线圈的匝数有关和原线圈两端的电压有关c类比牛顿第二定律，得到实验方案控制变量法d小组讨论，画出实验电路图得到实验方案实验步骤： 把可拆式变压器的一个线圈作为原线圈，连接到学生电源的交流输出端，另一个线圈作为副线圈，可不接负载。 闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量两个线圈两端的电压，测量完毕断开学生电源的开关。 改变原、副线圈的匝数，重复以上实验。记录数据的表格：n1（匝）n2（匝）u1（v）u2（v）e总结数据，得出结论：在实验误差范围内n1与u1不变，u2与n2成正比n2与u1不变，u2与n1成反比当n1n2时，u1u2 降压当n1n2时，u1u2 升压充分发挥学生的主体，注重规律形成过程的教学，完成本节课过程与方法教学目标让学生在探究过程中，体验成功的喜悦，体会合作的快乐，完成本节课情感态度与价值观目标经历实验探究的基础上，再进行理论推导，培养学生严谨的科学探究的态度 电流关系：问题：变压器在变压的同时，电流强度是否发生变化？请同学自己推导原副线圈中的电流关系结论：i1:i2=n2:n1利用已得到的功率关系、电压关系推导电流关系p入=p出， 即：u1 i1=u2 i2故：i1:i2=n2:n1熟悉并运用变压器的相关规律（三）范例分析、变式训练例题：理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n24：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表a1的示数12ma，则电流表a2的示数为 ma 导体棒若向左匀加速运动，a2是否有示数 ？ 初始错误答案：48ma正确答案：0初始结论：变压器只对交变电流有变压作用导体棒若向左匀加速运动，a2有示数结论：变压器对变化电流起变压作用学生得到的答案与正确答案的冲突，激发学生重新思考、讨论的积极性，进一步认识变压器的变压特点（四）课堂总结、点评提出问题：我们这节课学习了哪些知识？在本节课的学习中用到了哪些思想方法？学生自己总结、整理课堂操作流程： 1、新课引入（2分钟）2、学生自己看书了解变压器的构造以及描述变压器的相关物理量（4分钟）3、实验探究变压器电压与匝数的关系（15分钟） 得出理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比的关系4、引导学生推到理想变压器原副线圈电流和匝数关系（8分钟） 5、学生自学 电压互感和电流互感（5分钟）6.学生自学发展空间（4分钟）泸州老窖天府中学物理学习指导书姓名 班级 内容：2.6 变压器学习目标 1、了解变压器的构造及工作原理2、掌握理想变压器的电压与匝数间关系3、掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题自主学习填一填：1、变压器的构造： 问：铁芯与线圈互相绝缘，变压器副线圈和原线圈电路是否相通？2、变压器的工作原理（1）、解释变压器的工作原理：（2）、铁芯的作用：探究互动3、实验探究：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验步骤：1、 把可拆式变压器的一个线圈作为原线圈，连接到学生电源的交流输出端，另一个线圈作为副线圈，可不接负载2 、闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量两个线圈两端的电压，测量完毕断开学生电源的开关3 、改变学生电源的电压设置，重复以上实验4 、改变原、副线圈的匝数，重复以上实验原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压u1副线圈电压u2n1/ n2u1/u21 变压器的原线圈、副线圈的电压与两个线圈的匝数之间有什么关系？结论： 公式： 2 、 要使电压经过变压器后升高，副线圈的匝数比原线圈的匝数多还是少？若要使电压降低呢？4、推导变压器线圈两端的电流与匝数的关系？例题分析例1：一台变压器原线圈输入380v电压后，副线圈输出电压为19v，若副线圈增加150匝，输出电压增加到38v，则变压器原线圈的匝数为多少匝？题9图例2.如图所示理想变压器原、副线圈的匝数比为n1：n2=2：1，原线圈接220 v交流电源，副线圈接额定功率为 20 w的灯泡 l，灯泡正常发光当电源电压降为180 v时，求：（1）灯泡实际消耗的功率？（2）此时灯泡中的电流是多少？当堂检测1.对于理想变压器下，下列说法中正确的是 ( )a.原线圈的输入功率，随副线圈输出功率增大而增大b.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大c.原线圈的电压，不随副线圈输出电流变化而变化d.当副线圈电流为零时，原线圈电压为零2.如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 t(v) ，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 a ，则 ( )a.电压表读