高中物理 5.4變壓器教學設(shè)計 新人教版選修3-2

1、5.4變壓器(教學設(shè)計) 【教材分析】變壓器是物理選修32第五章交變電流第4節(jié)的內(nèi)容。變壓器也是交流電路中常見的一種電器設(shè)備,它是建立在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，是電磁感應(yīng)教學的進一步延伸，同時，是遠距離輸電不可缺少的裝置，為學習遠距離輸電奠定了基礎(chǔ)，所以這一節(jié)在物理的學習過程中起著承上啟下的重要作用。即是本章重點內(nèi)容之一，也是高考的熱點之一?！緦W情分析】學生基礎(chǔ)極其差，對前面電磁感應(yīng)還不是特別理解，但腦海里已有一定的印象，需要教師在講解變壓器原理時需要多引導，讓學生在電磁感應(yīng)理論的基礎(chǔ)上理解什么是互感現(xiàn)象？為什么原、副線圈之間沒有載流導線的連接，副線圈中還可以輸出電流？使學生再次體會交變電流與恒

2、定電流的區(qū)別，以及交流電的特點。學生對變壓器會感覺比較陌生，教學中課根據(jù)實際情況向?qū)W生進行介紹，如圖片、實物，以及利用是多媒體設(shè)備展示相關(guān)的視頻資源，以提高學生學習的興趣和開闊學生的眼界?！驹O(shè)計理念】教學應(yīng)圍繞“什么是變壓器？”“變壓器副線圈為什么有電壓？”“變壓器為什么能改變電壓？”“變壓器是怎樣改變電壓、電流的？”等問題為線索展開教學。以能量轉(zhuǎn)化和傳輸為核心，突出變壓器的理想化模型，這是處理本節(jié)課教學內(nèi)容所遵循的基本原則?！窘虒W目標】（一）知識與技能1知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。2理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。3、了解變壓器在生活中的應(yīng)用

3、。（二）過程與方法在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學生運用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀1使學生體會到能量守恒定律是普遍適用的。2激發(fā)學生對科學的興趣和熱情，使他們了解變壓器在生活中的應(yīng)用。3進行科學態(tài)度、科學方法的教育，了解理想化模型在物理學研究中的重要性?！局攸c難點】1重點：理想變壓器原副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系；2難點：理想變壓器電壓、電流與匝數(shù)關(guān)系的分析推導?！窘虒W準備】制作課件、Flash動畫、實驗視頻【教學方法】實驗探究、思考討論、閱讀法、理論推理法、講解法【教學過程】一、創(chuàng)設(shè)情境，激趣導入1在實際使用中，我們常常需要不同電壓的交流電。如表所示：

4、用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓MP3/MP43V筆記本電腦12v20v掃描儀12V電動車電池24v，36v，48v手機充電器4.2V4.4V 5V 5.3V黑白電視機顯像管12萬伏錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管34萬伏我國民用照明電壓統(tǒng)一為220v！那么如何解決這一問題呢？我們需要變壓器。（讓學生體會到變壓器作用的實際意義）2多媒體展示變壓器的種類和式樣（讓學生對實際變壓器有感性認識）；變壓器是如何變壓的呢？有什么規(guī)律？這就是我們今天要探究的課題。二、展示學習目標（讓學生知道本節(jié)課需要掌握哪些內(nèi)容）學生根據(jù)學習目標用2分鐘閱讀課本三、新課教學1、變壓器的結(jié)構(gòu)引導學生觀察可拆變壓

5、器的構(gòu)造，并通過示意圖明確下列概念：原線圈與電源相連，輸入電壓U1，線圈匝數(shù)為n1副線圈與用電器相連，輸出電壓U2，線圈匝數(shù)為n2小結(jié)：變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈構(gòu)成的。一個線圈跟電源連接，叫原線圈（初級線圈），另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（次級線圈）。兩個線圈都是絕緣導線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。展示變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和畫出符號，如下圖所示：2變壓器的原理提問1：按上圖所示連接好電路，接通電源，觀察燈泡是否發(fā)光。實驗現(xiàn)象：燈泡亮了。兩個線圈并沒有直接接觸，燈泡為什么亮了呢？這個實驗說明了什么？當一個線圈中同交變電流時，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場在

6、另一個線圈中激起感生電場，從而產(chǎn)生感生電動勢，燈泡中有了感應(yīng)電流，故燈泡發(fā)光。實驗說明，通過互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個線圈傳輸給另一個線圈。小結(jié)：互感現(xiàn)象時變壓器工作的基礎(chǔ)。在原線圈上加交變電壓U1，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量。這個交變磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動勢。如副線圈是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中同樣引起感應(yīng)電動勢。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以，兩個線圈并沒有直接接觸，通過互感現(xiàn)象，副線圈也能夠輸出電流。提問2：小燈泡能發(fā)亮，說明副線圈中有了電能，那變壓器是怎樣將電能

7、從原線圈轉(zhuǎn)移到副線圈的？變壓器是如何變壓的呢？有什么規(guī)律？這就是我們今天要探究的課題。3、變壓器的變壓規(guī)律提問3：變壓器是怎樣改變電壓的？引導學生猜想：原、副線圈匝數(shù)不同，可能與電壓的變化有關(guān)實驗：探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系實驗器材：可拆變壓器、學生電源、多用電表、導線實驗電路：觀看實驗視頻：結(jié)論： 在實驗誤差范圍內(nèi)，變壓器的原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數(shù)之比：4、理想變壓器提問1：變壓器將電能通過磁場能再轉(zhuǎn)化成電能的過程中，有沒有能量損失，損失在哪？學生活動：閱讀課本42頁，找出答案答：1、原、副線圈有電阻，會發(fā)熱。銅損2、變壓器鐵芯產(chǎn)生渦流，會發(fā)熱。鐵損3、少量磁通量從變壓

8、器鐵芯內(nèi)漏失。漏磁小結(jié)：沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。，只適用于理想變壓器。實際上變壓器的工作效率都很高，在一般的計算中，可以把實際變壓器視為理想變壓器。如果副線圈的電壓高于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫升壓變壓器；如果副線圈的電壓低于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫降壓變壓器。升壓變壓器，n2n1，降壓變壓器，n2n1。提問2：理想變壓器原、副線圈的功率有怎樣的關(guān)系？理想變壓器原、副線圈的電流有怎樣的關(guān)系？小結(jié)：理想變壓器模型的建立在變壓器的電磁感應(yīng)過程中，電能和磁能的相互轉(zhuǎn)化是最主要的因素，而伴隨而來的損耗是一些次要因素。為了研究的方便，我們突出主要因素，忽略次要因素。這是科學研究的一種常

9、用方法。那么我們可以把實際的變壓器抽象成理想變壓器一個沒有能量損耗的理想變壓器。即 P入=P出 。學生活動：自主推導理想變壓器原副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系理想變壓器輸入的電功率等于輸出的電功率，即P1=P2，U1I1=U2I2所以，理想變壓器的原副線圈的電流跟他們的匝數(shù)成反比。公式：5、學以致用（1）、電網(wǎng)輸送電的過程在輸電過程中，電壓必須進行調(diào)整。變壓器（2）、變壓器能不能改變直流的電壓？小結(jié)：直流電流通過原線圈，它產(chǎn)生的磁場通過副線圈的磁通量是不變的。因此，在副線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈兩端也沒有電壓，所以變壓器不能改變恒定電流的電壓。（3）、原副線圈的導線粗細一樣嗎？小結(jié)：不一樣，高壓

10、線圈匝數(shù)多而通過的電流小，用較細的導線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，用較粗的導線繞制。 這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。（4）隨堂練習（要留給學生足夠的思考時間，讓學生自己上臺練習）、如圖所示, 在變壓器的一端輸入直流電壓U1=6V，線圈的匝數(shù)之比n1 ：n2= 1：2，則副線圈兩端輸出電壓為（ ）A 10V B 12VC 0V D 6V、一臺理想變壓器原線圈的匝數(shù)為4400匝,與220V的交流電源相連,當副線圈接入額定電壓為36V的燈泡時,能夠正常發(fā)光.則變壓器副線圈的匝數(shù)為( )A、36匝 B、72匝 C、720匝 D、1440匝、一臺理想變壓器，原線圈2200匝，副線圈440匝，并接一個100的負載電阻，若把原線圈接在220V交流電源上，則電壓表示數(shù)為_V,電流表示數(shù)為_A。、如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20 1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“200V60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光。則()A電源輸入功率為60W B電流表的示數(shù)為6AC電流表的示數(shù)為0.015A D原線圈端電壓為10V6、系統(tǒng)歸納，總結(jié)全課在本節(jié)課學習中，我們學了哪些知識，請同學們歸納總