《第2节变压器》教学设计(甘肃省省级优课)x-物理教案

《变压器》教案甘肃省会宁县第一中学温春茂变压器是重要的电器设备，在现代社会中的应用十分普遍，凡是使用电能的地方几乎都能看到它的存在。学习这部分知识可以使学生更好地了解家用电器的结构与用电常识，体现了物理知识的价值，很好的诠释了“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程基本理念。一、教材的分析与处理《变压器》这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。本节教材容量大且物理模型的构建较抽象，教学内容与生产、生活实际联系密切，具有比较突出的研究性学习的特点。而生产和生活中的原始物理问题应该与什么物理知识发生联系，应该用什么物理概念和规律，采用什么物理模型解决问题，并不是一目了然的。如何把教材体系转化为教学体系，将教学计划需求转化为学生的需求，本节课我采取了以实验为主线的教学方式，通过对生活中物理现象的探索揭示物理规律，并将其联系生活实际，活化对物理规律的理解，实现对原始问题的解决。同时学生在对联系生产、生活实际的物理问题的解决过程中，思维能力也得到锻炼和提高。点评：“建模”是高中物理学科的重要思想，但物理模型的构建又是比较抽象和难懂的。如何在《变压器》的教学中落实这一思想，教师对教材进行了深度的分析和开放的处理，在将“教材体系”转化为“教学体系”的过程中，考虑到了学生的经验、心思和生活的实际，充分利用了物理学科的实验性特点。这一点很值得肯定，因为学生是学习的主体，是教学设计的出发点；生产、生活实际的素材是物理建模的基础，是重要和鲜活的教学资源。重视生活、生产资源的应用，不仅有利于学生对概念、规律的理解，而且能增强对科学技术的亲近感，而这正是新课程标准中“情感、态度价值观”教学目标中所要求的。二、教学重、难点和三维目标的确定知识与技能目标（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、电流与匝数间关系。（3）掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。过程与方法目标（1）通过分析变压器的工作原理，学会应用已学知识推理、探究未知的知识领域，培养研究物理问题的方法及综合应用所学知识的能力（2）通过探究变压器两个线圈的电压关系培养科学探究物理实验的能力（3）从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。情感态度与价值观目标（1）通过演示实验逐步培养学生实事求是的科学态度（2）学生在学习过程中体会实验验证是认识客观世界的一种重要方法（3）让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。教学重点：变压器的工作原理及变压器原、副线圈中电压、电流和匝数的关系教学难点：变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的三、教学方法的设计根据本节教材的特点和学生的认知特征，采用了以下几种教学方法，以便于更好地突出重点，突破难点，从而激发学生的学习热情，提高学生的学习效率。1．引导探索法学习物理重在理解。为使学生更好地理解变压器的工作原理，教师在关键的步骤上应做出恰当的引导，师生共同探索得出变压器的工作规律。在探索的过程中，充分利用分析、推理的方法，培养学生的逻辑思维能力及综合概括能力。2．实验探究法物理学是一门以实验为主的基础学科，通过观察物理现象，进行演示实验，能使学生对物理事实获得具体明确的认识。通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。3．讲练结合法在变压器的应用中，让学生分析具体问题，教师注意随时发现学生中出现的错误，或有意给出错误解答，及时组织学生分析产生错误的原因，把教师的主导作用与学生的主动性有机地结合起来，及时强化有关知识。4教学过程引入新课[师]生产生活中使用的各种用电设备，需要的电压不是都一样的。家用电器用220V电压，机床动力用380V，照明灯用36V安全电压，电子管灯丝用6.3V电压,电视显像管用1万多伏的电压,等等。在由统一的供电线路供电情况下,为了适应这些不同电压的需要,就要有一种改变电压的设备——变压器。这一节我们就要来了解一下变压器的构造及其工作原理等原理。（一）感知变压器通过有趣的实验设置悬念，引起学生的学习兴趣。[演示实验1]-----“隔空传声”[师]：小线圈和耳机线相连，大线圈和扩音器相连，打开手机的声音信号和扩音器的开关（听到歌曲是从手机中传出来的），然后把耳机插到手机插口中听不到声音，小线圈靠近大线圈，从扩音器中听到歌曲，把小线圈插入大线圈中，同学们听声音的变化，插入铁芯在听声音的变化。[生]：回答听到的现象[演示实验2]---“隔空取电”[师]：介绍实验装置，家用电磁炉，自绕线圈，小茶叶桶灯泡[师]：演示实验：1打开电磁炉，把自绕的线圈放到电磁炉上看现象。2在电磁炉上放上小茶叶桶看现象3增加线圈的匝数看现象。[生]回答实验现象[师]问题：这两组实验的共同点是什么[生]都有两组线圈和类似的铁芯[师]总结两组独立的线圈课改变声音信号的强弱，两组独立的线圈可以改变灯泡的亮度，也就是改变灯泡两端的电压，这就是变压器的雏形。[师]]出示可拆变压器，引导学生观察，变压器主要由哪几部分构成？[生]变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈跟电源连接，叫原线圈(初级线圈)，另一个线圈跟负载连接，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。[师]画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：[演示]将原线圈接照明电源，交流电压表接到不同的副线圈上，观察交流电压表是否有示数。[师]总结变压器的构造及符号及变压器的符号并板书（二）探索变压器的工作原理[师]设问：两组独立的线圈可以传递声音信号，两组独立的线圈可以传递电能，那么是通过怎样的原理传递的？[生]：学生总结声音信号和交流电是变化的，变化的电流产生变化的磁场，从而另一个线圈中的磁通量发生变化，在闭合回路中产生感应电流----电磁感应现象[师]总结变压器的工作原理是互感现象并板书[师]设问---直流电能使变压器工作吗？[生]不能[师]实验验证1原线圈接直流12v副线圈接灯泡2原线圈接交流12v，副线圈接灯泡[生]学生操作，原线圈接交流12v，感知提起铁芯---接交流电时提起困难，感觉受到吸引力，断开时，容易提起，学生观察提起铁芯后灯泡的变化[师]设问：接交流电为什么提起铁芯困难，受到什么力，说明铁芯中存在什么能[生]受到电磁力，说明铁芯中存在磁场能[师]总结实验结果变压器的工作基础是交流电2、在原线圈两端接交变电压，线圈中形成交变电流，产生变化的磁场。变化的磁场经闭合铁芯穿过原线圈的同时也穿过副线圈，形成一个闭合的磁路。变化的磁场使副线圈中产生感应电动势，当副线圈接负载时就会产生变化的电流，该变化的电流也会产生变化的磁场穿过原线圈。其实穿过原、副线圈的是合磁场，变化的合磁通量各在原、副线圈中产生了感应电动势。从能量角度看，显然变压器不能产生电能，它只是利用闭合铁芯通过交变磁场将电能从原线圈转移到副线圈的，实现电能——磁场能——电能的转化。（三）实验探究变压器的变压规律[师]设问--生活中的用电器五花八门，而生活用电只有220v，那么变压器通过怎样的规律给每个不同的用电器提供合适的工作电压？[生]改变线圈的匝数[师]实验验证实验目的：U1一定时，n1、n2对U2的影响实验方法：控制变量法实验器材：可拆变压器、学生电源、万用表、导线若干1、U1、n1一定，研究n2对U2的影响学生实验，老师指导，用万用表的交流电压档先测出原线圈的输入电压，读出原心圈输入的匝数，改变副线圈的匝数，测出对应的电压U2，然后把实验数据输入电子表格中，利用excel的功能处理实验数据，用excel的功能画出以n2为横轴以U2为纵轴的图像U1=n1=N2U2[生]结论：图像为一条倾斜的直线说明了在U1、n1一定，U2与n2成正比关系[师]总结U1、n1一定，U2∝n22、U1、n2一定，研究n1对U2的影响学生实验，老师指导，用万用表的交流电压档先测出原线圈的输入电压，读出副心圈输入的匝数，改变原线圈的匝数，测出对应的电压U2，然后把实验数据输入电子表格中，利用excel的功能处理实验数据，用excel的功能画出以n1为横轴以U2为纵轴的图像U1=n2=N1U2[生]总结：图像为一条曲线[师]当U1、n2一定时，以n1为横轴，U2为纵轴的图像为曲线，那么说明当U1、n2一定时n1和U2之间存在怎样的关系[生]反比关系[师]反比关系吗、教师以探究“加速度与质量的关系”实验类比启发学生应给怎么处理数据[生]应该做U2与1/n1的图像3、学生实验，老师指导，利用第二组实验数据，计算出测出1/n1，然后把实验数据输入电子表格中，利用excel的功能处理实验数据，用excel的功能画出以1/n1为横轴以U2为纵轴的图像U1=n2=1/n1U2[生]总结：图像为一条倾斜的直线说明了在U1、n2一定，U2与1/n1成正比关系[师]总结U1、n2一定，U2∝1/n1[师]总结三次实验结论U1、n1一定，U2∝n2，U1、n2一定，U2∝1/n1能不能把这两个结论书写在一起[生]可以，U2∝n2/n1[师]这仍然位定性表达式，写成定量表达式[生]U2=Kn2/n1[师]猜一猜，K表示什么？说明理由？[生]根据单位制，K表示电压，应该是U1[师]怎样计算K值[生]从U2=Kn2/n1函数关系上看K与n2/n1成正比，所以当u1一定时做出以u2为纵轴n2/n1为横轴的关系曲线，计算出斜率即为K值U1一定，研究n2/n1对U2的影响学生实验，老师指导，利用第二组实验数据，计算出测出n2/n1然后把实验数据输入电子表格中，利用excel的功能处理实验数据，用excel的功能画出以n2/n1为横轴以U2为纵轴的图像U1=n2=N2/N1U2[生]总结：图像为一条倾斜的直线说明了在U1一定，U2与n2/n1成正比关系[师]用excel的功能，显示图像对性的函数表达式，读出斜率，比较斜率u1的关系[生]斜率K比测出的u1略小，说明了在误差允许的范围内，K表示u1[师]总结实验结论在误差允许范围内的：U1/U2=n1/n2原副线圈的电压比等于原副线圈的匝数比[师]本实验的实验误差有哪些[生]读书误差，能量损失等[师]变压器工作时有那些途径会损失能量[生]闭合铁芯漏磁、原副线圈电阻发热、铁芯中产生涡流[师]由上述可知，原线圈两端的电压不变，若副线圈中通过的磁通量减少(漏磁)，则副线圈两端的电压减少。由于漏磁使得能量有损失。该过程也因原副线圈的绕线有阻值，当电流流过时产生焦耳热，使得电能损失（铜损）。同时由于通过铁芯的磁感线反复磁化时也产生焦耳热(请加以证明)。组成变压器铁芯的硅钢片不是一整块，而是极薄的一片一片叠压而成，就是为了减少这部分的内能损失（铁损）。[师]提出理想变压器，把没有能量损失的变压器叫理想变压器，学生总结特点[生]1、变压器铁芯内无漏磁2、原副线圈不计内阻3、没有涡流，忽略铁芯中产生的涡流[师]总结理想变压器的变压规律1、U1/U2=n1/n22、P入=P出练习：一台变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈