3.3 变压器 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.3变压器教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教学内容本节课为“3.3变压器教学设计”，属于2025-2026学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册的内容。主要内容包括：变压器的原理、构造、工作原理、电压和电流的变化规律、变压器的应用等。通过本节课的学习，学生能够掌握变压器的基本知识，了解其在实际生活中的应用。核心素养目标1.培养学生运用物理模型分析和解决实际问题的能力，通过变压器的工作原理探究，提升科学思维。

2.引导学生体会科学与技术、生活实践的联系，增强社会责任感。

3.强化学生动手实践和探究意识，通过实验操作培养实验技能和创新能力。重点难点及解决办法重点：

1.变压器的工作原理：理解电磁感应现象在变压器中的应用，掌握电压和电流的变化规律。

2.变压器的构造：识别变压器的主要部件，理解其工作原理与构造之间的关系。

难点：

1.变压器原理的物理模型构建：将实际变压器简化为理想模型，理解理想变压器的假设和推导过程。

2.变压器电压、电流变化规律的推导：运用数学工具推导变压器输入输出电压、电流之间的关系。

解决办法：

1.通过实验演示和多媒体辅助，帮助学生直观理解变压器的工作原理。

2.结合实际问题，引导学生逐步构建理想变压器的物理模型，并讲解推导过程。

3.通过小组讨论和练习题，帮助学生掌握电压、电流变化规律的推导方法，强化计算能力。教学资源-软硬件资源：变压器模型教具、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、导线、实验台、电脑

-课程平台：学校网络教学平台

-信息化资源：变压器原理动画、变压器应用案例视频、相关物理知识在线问答系统

-教学手段：多媒体教学、实验演示、小组讨论、课堂提问教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台或班级微信群，发布预习资料（如PPT、视频、文档等），明确预习目标和要求。

例如，要求学生预习变压器的基本原理和构造，准备回答关于变压器效率的问题。

-设计预习问题：围绕变压器的工作原理，设计一系列具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。

例如，提出“变压器是如何实现电压变化的？”、“变压器的效率受哪些因素影响？”等问题。

-监控预习进度：利用平台功能或学生反馈，监控学生的预习进度，确保预习效果。

例如，通过平台查看学生的预习笔记和提交的问题，了解学生的预习情况。

学生活动：

-自主阅读预习资料：按照预习要求，自主阅读预习资料，理解变压器的基本原理和构造。

例如，学生通过阅读资料了解到变压器的基本原理和理想变压器的假设。

-思考预习问题：针对预习问题，进行独立思考，记录自己的理解和疑问。

例如，学生思考变压器效率与负载的关系，并记录下自己的疑问。

-提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处。

例如，学生提交一份包含变压器原理图和关键问题的思维导图。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示变压器在实际生活中的应用图片或视频，引出变压器课题，激发学生的学习兴趣。

例如，展示高压电线塔上的变压器，引导学生思考变压器的作用。

-讲解知识点：详细讲解变压器的工作原理，结合实例帮助学生理解电压和电流的变化规律。

例如，通过讲解理想变压器的电压、电流关系公式，帮助学生理解变压器的原理。

-组织课堂活动：设计小组讨论，让学生分析不同类型的变压器，并讨论其应用场景。

例如，小组讨论不同电压等级的变压器在电力系统中的作用。

-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。

例如，解答学生关于变压器效率计算公式的疑问。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

例如，学生在听讲时思考变压器效率的影响因素。

-参与课堂活动：积极参与小组讨论，分享自己的理解和观点。

例如，学生在小组讨论中分享自己对变压器效率的理解。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

例如，学生提问关于变压器损耗的问题，并与其他同学讨论可能的解决方案。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：根据变压器的工作原理，布置适量的课后作业，如计算不同变压器的电压和电流。

例如，布置计算不同变压器的输入输出电压和电流的作业。

-提供拓展资源：提供与变压器相关的拓展资源，如在线课程、实验视频等，供学生进一步学习。

例如，推荐学生观看关于变压器实验的在线视频，加深对变压器原理的理解。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

例如，针对学生的作业，给出具体的评语和建议，帮助学生改进。

学生活动：

-完成作业：认真完成老师布置的课后作业，巩固学习效果。

例如，学生通过计算不同变压器的电压和电流，加深对变压器原理的理解。

-拓展学习：利用老师提供的拓展资源，进行进一步的学习和思考。

例如，学生通过在线课程学习变压器的设计和应用。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结，提出改进建议。

例如，学生反思自己在变压器原理学习中的难点，并提出改进学习方法。知识点梳理1.变压器的定义与分类

-变压器的定义：变压器是利用电磁感应原理，通过改变线圈匝数来改变电压的电气设备。

-变压器的分类：根据用途不同，变压器可分为电力变压器、特殊用途变压器等。

2.变压器的构造

-主体部分：铁芯、线圈（初级线圈和次级线圈）。

-非主体部分：绝缘材料、油箱、冷却装置等。

3.变压器的工作原理

-电磁感应原理：初级线圈通电后，在铁芯中产生交变磁场，次级线圈中产生感应电动势。

-理想变压器假设：忽略变压器的损耗，认为变压器的电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。

4.变压器的电压和电流关系

-电压关系：\(U_1/U_2=N_1/N_2\)，其中\(U_1\)、\(U_2\)分别为初级和次级电压，\(N_1\)、\(N_2\)分别为初级和次级线圈匝数。

-电流关系：\(I_1/I_2=N_2/N_1\)，其中\(I_1\)、\(I_2\)分别为初级和次级电流。

5.变压器的效率

-定义：变压器在能量转换过程中，输出功率与输入功率的比值称为效率。

-公式：\(\eta=P_{out}/P_{in}=P_{2}/P_{1}\)，其中\(\eta\)为效率，\(P_{out}\)为输出功率，\(P_{in}\)为输入功率。

6.变压器的损耗

-铁损：由于铁芯材料磁化过程中的磁滞和涡流损耗产生的热量。

-铜损：由于变压器线圈电阻产生的热量。

-总损耗：铁损和铜损之和。

7.变压器的变比计算

-电压变比：\(k=N_2/N_1\)，其中\(k\)为变比，\(N_2\)、\(N_1\)分别为次级和初级线圈匝数。

-电流变比：\(k'=N_1/N_2\)，其中\(k'\)为电流变比。

-实际变比：考虑损耗后的变比。

8.变压器的应用

-电力系统：用于电压的升高和降低，实现长距离输电。

-电力设备：用于电源的隔离、稳压、滤波等。

-生活电器：如电源适配器、充电器等。

9.特殊用途变压器

-专用变压器：如自耦变压器、升压变压器、降压变压器等。

-电力变压器：如油浸式变压器、干式变压器等。

10.变压器的安全与维护

-安全运行：确保变压器在正常工作范围内运行，避免过载、短路等故障。

-定期检查：定期对变压器进行检查和维护，确保变压器安全可靠运行。

-油质管理：对于油浸式变压器，要定期检查油质，保持油质清洁，防止油质劣化。课后作业1.**计算题**：一个理想变压器，初级线圈匝数为500匝，次级线圈匝数为100匝。如果初级线圈接入电压为220V的交流电源，求次级线圈的输出电压是多少？

-解答：根据变压器的电压关系公式\(U_1/U_2=N_1/N_2\)，代入数据得\(220V/U_2=500/100\)，解得\(U_2=44V\)。

2.**应用题**：一个降压变压器，初级线圈接入电压为11000V，次级线圈输出电压为220V。如果初级线圈电流为10A，求次级线圈的输出电流是多少？

-解答：根据变压器的电流关系公式\(I_1/I_2=N_2/N_1\)，代入数据得\(10A/I_2=100/500\)，解得\(I_2=2A\)。

3.**分析题**：一个升压变压器，初级线圈匝数为100匝，次级线圈匝数为200匝。如果次级线圈接入负载，负载电阻为100Ω，求初级线圈的输入电流是多少？

-解答：首先计算次级线圈的输出电压\(U_2=200V\)（假设输入电压为220V），然后计算次级线圈的输出电流\(I_2=U_2/R=2A\)，最后根据电流关系公式\(I_1/I_2=N_2/N_1\)，代入数据得\(I_1=I_2\timesN_1/N_2=1A\)。

4.**计算题**：一个理想变压器，初级线圈接入电压为220V的交流电源，初级线圈电流为5A。如果次级线圈输出电压为110V，求次级线圈的输出电流是多少？

-解答：根据变压器的电压关系公式\(U_1/U_2=N_1/N_2\)，代入数据得\(220V/110V=500/100\)，解得\(U_2=110V\)，然后根据电流关系公式\(I_1/I_2=N_2/N_1\)，代入数据得\(I_2=I_1\timesN_1/N_2=25A\)。

5.**设计题**：设计一个简单的变压器实验，验证变压器的电压和电流变化规律。列出实验步骤和预期结果。

-解答：

-实验步骤：

1.准备一个变压器、电流表、电压表、导线等实验器材。

2.将变压器初级线圈接入220V交流电源，次级线圈接入电流表和电压表。

3.记录初级线圈和次级线圈的电压和电流值。

4.改变初级线圈的匝数，重复步骤2和3。

-预期结果：

1.初级线圈电压和次级线圈电压成正比。

2.初级线圈电流和次级线圈电流成反比。

3.验证变压器电压和电流的变化规律。板书设计①变压器工作原理

-电磁感应

-交变磁场

-感应电动势

②变压器构造

-铁芯

-线圈（初级、次级）

-绝缘材料

-油箱

-冷却装置

③变压器电压和电流关系

-电压关系：\(U_1/U_2=N_1/N_2\)

-电流关系：\(I_1/I_2=N_2/N_1\)

-理想变压器假设

④变压器效率

-定义：输