高二物理 選擇性必修二 變壓器

1、PAGE PAGE 7變壓器教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者吳銳芬工作單位深圳市育才中學(xué)一、教學(xué)內(nèi)容分析變壓器是人教版選擇性必修2第三章第3節(jié)的內(nèi)容，是本章的核心內(nèi)容之一，在教材中起到了承上啟下的作用，是對(duì)電磁感應(yīng)內(nèi)容和交變電流內(nèi)容的應(yīng)用，同時(shí)是電能的輸送內(nèi)容的基礎(chǔ)。按照普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）的要求，本節(jié)任務(wù)是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系。本節(jié)用控制變量法探究安培力方向以及大小時(shí)，涵蓋了科學(xué)探究的基本要素，有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。二、學(xué)生情況分析1.知識(shí)基礎(chǔ)：學(xué)生通過(guò)前面的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、法拉第電磁感應(yīng)定律，并且了解了直流電和交流電的區(qū)別。2.能力水平：學(xué)

2、生基本掌握了研究物理問(wèn)題的基本過(guò)程，掌握了控制變量法，會(huì)進(jìn)行分組探究實(shí)驗(yàn)。三、教學(xué)目標(biāo)（一）從核心素養(yǎng)角度闡述：物理觀念：知道變壓器的構(gòu)造及幾種常見(jiàn)的變壓器理解變壓器的工作原理理解并熟練應(yīng)用理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，電流與匝數(shù)的關(guān)系?？茖W(xué)思維：通過(guò)探究理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，電流與匝數(shù)的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證等思維能力。通過(guò)將實(shí)際變壓器抽象出理想變壓器的過(guò)程，讓學(xué)生了解理想化模型在物理學(xué)研究中的重要性。通過(guò)判斷220V轉(zhuǎn)12V電源變壓器的原線圈和副線圈的過(guò)程，讓學(xué)生在解決實(shí)際問(wèn)題中學(xué)會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際?？茖W(xué)探究：（7）探究理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)

3、系；探究理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系；科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：（9）通過(guò)讓學(xué)生經(jīng)歷猜想、實(shí)驗(yàn)探究、分析、改進(jìn)再進(jìn)行理論嚴(yán)密推導(dǎo)的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)觀和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。通過(guò)對(duì)變壓器的能量轉(zhuǎn)化和損耗的分析，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源的意識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生與人合作交流，共同完成任務(wù)的能力。(二) 依據(jù)布盧姆教育目標(biāo)分類理論進(jìn)行闡述和分析：知識(shí)維度認(rèn)知過(guò)程維度記憶/回憶理解應(yīng)用分析評(píng)價(jià)創(chuàng)造事實(shí)性知識(shí)目標(biāo)1概念性知識(shí)目標(biāo)2、目標(biāo)、目標(biāo)4目標(biāo)3目標(biāo)4程序性知識(shí)目標(biāo)5目標(biāo)6目標(biāo)7目標(biāo)8元認(rèn)知知識(shí)目標(biāo)9、目標(biāo)10、目標(biāo)11四、教學(xué)重點(diǎn)探究理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系；學(xué)會(huì)運(yùn)用控制變量法、數(shù)據(jù)處理

4、時(shí)的列表法和圖像法。五、教學(xué)難點(diǎn)理解理想變壓器中能量關(guān)系，應(yīng)用原、副線圈中電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系解決實(shí)際問(wèn)題。六、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)觀察法、分組探究法、講授法。七、教學(xué)工具以變壓器為中介的手機(jī)聲音放大器、電池、小燈泡、變壓器、學(xué)生電源、交流電表、220V轉(zhuǎn)12V電源變壓器、開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線、excel表格、多媒體課件。八、教學(xué)流程圖以變壓器為中介的手機(jī)聲音放大器以變壓器為中介的手機(jī)聲音放大器變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器的結(jié)構(gòu)改變小燈泡亮度,即副線圈電壓與什么因素有關(guān)點(diǎn)亮一盞小燈泡改變小燈泡亮度,即副線圈電壓與什么因素有關(guān)點(diǎn)亮一盞小燈泡用直流電源供電用交流電源供電用直流電源供電用交流電源供電實(shí)驗(yàn)猜想實(shí)驗(yàn)猜想小燈泡閃亮

5、一下，原理為電磁感應(yīng)小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,條件是交變電流小燈泡閃亮一下，原理為電磁感應(yīng)小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,條件是交變電流實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,條件是交變電流小燈泡閃亮一下，原理為電磁感應(yīng)小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,條件是交變電流小燈泡閃亮一下，原理為電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程 實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論誤差分析誤差分析改進(jìn)擴(kuò)展改進(jìn)擴(kuò)展理論驗(yàn)證理論驗(yàn)證問(wèn)題：原副線圈電流關(guān)系？問(wèn)題：原副線圈電流關(guān)系？學(xué)以致用一：判斷實(shí)際變壓器中的原副線圈學(xué)以致用一：判斷實(shí)際變壓器中的原副線圈學(xué)以致用二：解釋導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)學(xué)以致用二：解釋導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)九、教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課題引入活動(dòng)一：演示利用變壓器改變聲音大??；引出

6、課題利用音響放大手機(jī)歌聲，普通的操作是手機(jī)直接通過(guò)導(dǎo)線連接音響，但以變壓器為中介也能夠?qū)⒙曇暨M(jìn)行放大，而且當(dāng)調(diào)節(jié)變壓器的匝數(shù)時(shí)，聲音的大小會(huì)發(fā)生變化。請(qǐng)問(wèn)，1.手機(jī)并未與音響直接相連，為何音響能夠放大手機(jī)的聲音？2.為何調(diào)節(jié)線圈的匝數(shù)，就能夠調(diào)節(jié)聲音的大小？觀察實(shí)驗(yàn)思考問(wèn)題以變壓器為主體的趣味實(shí)驗(yàn)引入新課，有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。變壓器結(jié)構(gòu)活動(dòng)二：觀察變壓器，總結(jié)變壓器結(jié)構(gòu)。不同用電器工作時(shí)電壓不同。手機(jī)用電器只需5伏電壓，電壓如果太大，手機(jī)會(huì)爆炸。彩色電視機(jī)的高壓包電壓可高達(dá)3萬(wàn)伏?？墒羌彝ビ秒娭薪y(tǒng)一提供220伏電壓。需要改變電壓的大小以適應(yīng)不同用電器的需求。我們把能夠改變電壓大小的儀器稱之

7、為變壓器。提問(wèn)1：你在生活中見(jiàn)到過(guò)哪些變壓器？提問(wèn)2：這些變壓器雖然大小不同，形狀不同，但他們的結(jié)構(gòu)確實(shí)相同。觀察實(shí)驗(yàn)室的可拆變壓器，請(qǐng)說(shuō)出變壓器的有哪些部分組成。教師在黑板上繪制出變壓器的結(jié)構(gòu)，并解釋符號(hào)中各部分的意義。學(xué)生回答1：高壓輸電線旁有大型變壓器，家庭中手機(jī)、電腦等有小型變壓器。學(xué)生回答2：兩個(gè)線圈，一個(gè)閉合鐵芯。學(xué)生在學(xué)案上繪制變壓器符號(hào)。聯(lián)系生活，分享生活中觀察到器材。點(diǎn)亮一盞小燈泡提問(wèn)3：如果原線圈提供直流電源，副線圈連接小燈泡，小燈泡是否會(huì)亮？ 教師連接電路圖，觀察小燈泡的亮度。 教師總結(jié)變壓器的原理為電磁感應(yīng)。學(xué)生回答3：小燈泡不亮。觀察小燈泡閃亮一下。為學(xué)生設(shè)置認(rèn)知沖突

8、，以促進(jìn)他們更要地理解變壓器的原理。 提問(wèn)4：如果想要讓小燈泡持續(xù)穩(wěn)定地亮起來(lái)，應(yīng)該如何操作？ 教師連接電路圖，觀察小燈泡的亮度。 教師總結(jié)變壓器的電流條件為交變電流。學(xué)生回答4：接交變電流。觀察小燈泡穩(wěn)定發(fā)光。進(jìn)一步理解變壓器的原理。改變小燈泡的亮度 引導(dǎo)：我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了讓小燈泡穩(wěn)定發(fā)光的任務(wù)，接下來(lái)第二個(gè)任務(wù)是改變小燈泡的亮度。小燈泡的亮度與兩端的電壓有關(guān)，請(qǐng)問(wèn)，副線圈兩端的電壓與什么因素有關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)猜想。學(xué)生說(shuō)出自己的猜想以及依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄孔儔浩鬏斎腚妷篣2與輸入電壓U1，原副線圈匝數(shù)n1，n2之間的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)方法并指出由于時(shí)間的關(guān)系，主要探究U2和U1之間的關(guān)系學(xué)生回答：控

9、制變量發(fā) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在學(xué)案上。 由一組學(xué)生上臺(tái)將數(shù)據(jù)記錄在excel文檔中，并介紹通過(guò)列表法得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 教師將數(shù)據(jù)繪制成U2與U1的圖像，得出U2與U1成正比。而比值的關(guān)系，由6個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，所選的匝數(shù)幾乎都不相同，而電壓之比都等于匝數(shù)之比可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍之內(nèi)，學(xué)生上臺(tái)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在電腦中，并分享自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的全過(guò)程，并從中自己的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷中得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 誤差分析：實(shí)驗(yàn)中有誤差，要認(rèn)真分析誤差存在的原因，先分析能量轉(zhuǎn)化的方式。 活動(dòng)：請(qǐng)男生和女生各一人上臺(tái)抬鐵芯，其中

10、男生的變壓器接了交流電源，女孩的變壓器沒(méi)有。觀察兩人抬鐵芯時(shí)的區(qū)別。 能量以電能磁場(chǎng)能電能的方式轉(zhuǎn)化，但轉(zhuǎn)化過(guò)程中效率達(dá)不到100%，可能損失在哪些地方。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)。 理想變壓器：變壓器工作時(shí)，電能與磁場(chǎng)能之間的轉(zhuǎn)化是主要因素，伴隨而來(lái)的能量損失是次要因素，突出主要因素，忽略次要因素可將實(shí)際變壓器抽象出理想變壓器。理想化的研究方法是物理學(xué)習(xí)中的重要方法。學(xué)生踴躍上臺(tái)嘗試，女生抬鐵芯表現(xiàn)很輕松，而男生很吃力。學(xué)生認(rèn)真觀察并思考原因?；钴S課堂氣氛，從男女生的對(duì)比活動(dòng)中體驗(yàn)磁場(chǎng)能的存在，同時(shí)通過(guò)親身體驗(yàn)感受鐵芯是不帶電的。讓學(xué)生對(duì)閉合鐵芯鐵芯的作用有更加深刻的認(rèn)識(shí)。反思改進(jìn)：分析誤差的目的是為了改

11、進(jìn)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)變壓器，人類的生存發(fā)展離不開(kāi)能源。課后思考問(wèn)題1：如何提高變壓器效率？減少能量損耗。學(xué)生思考培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)化境、節(jié)約能源的意識(shí)。 理論推導(dǎo)：從理論上嚴(yán)密地推導(dǎo)理想變壓的電壓規(guī)律。學(xué)會(huì)利用電磁感應(yīng)的內(nèi)容進(jìn)行推導(dǎo)。培養(yǎng)學(xué)生猜想、實(shí)驗(yàn)、理論推導(dǎo)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。 提問(wèn)：理想變壓器原、副線圈的電流有什么大小關(guān)系？ 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 再次通過(guò)能量的角度分析理想變壓器的電流關(guān)系。學(xué)生提出自己的猜想和依據(jù)培養(yǎng)學(xué)生建立能源觀念，感受能量守恒定律在大自然中的重要地位。 學(xué)以致用學(xué)以致用一：桌面上有220V轉(zhuǎn)12V的電源變壓器請(qǐng)問(wèn)哪個(gè)是原線圈，哪個(gè)是副線圈？ 提問(wèn)：為什么高壓原線圈導(dǎo)線細(xì)

12、？ 總結(jié)：高壓原線圈匝數(shù)多、導(dǎo)線細(xì)；低壓副線圈匝數(shù)少、導(dǎo)線粗，體積近似相等。體現(xiàn)了大自然的和諧與統(tǒng)一。學(xué)生仔細(xì)觀察，判斷匝數(shù)多的為原線圈，匝數(shù)少的為副線圈。觀察導(dǎo)線的粗細(xì)與最大允許通過(guò)的電流之間的關(guān)系，得出結(jié)論，因?yàn)楦邏涸€圈匝數(shù)多，電流小，選擇細(xì)導(dǎo)線則可。學(xué)以致用，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，同時(shí)將物理與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，貼近生活，感受物理從生活中來(lái)，到生活中去。將小小的物理內(nèi)容上升到大自然的高度，體會(huì)自然界的和諧美。學(xué)以致用二：解釋導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)1.手機(jī)輸出了攜帶了聲音信息的變化電流，由于電磁感應(yīng)的原因，所以副線圈中感應(yīng)出電流，音響播放出歌聲。2.當(dāng)線圈匝數(shù)發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓發(fā)生變化，聲音響度發(fā)

13、生變化。3.但可以注意到，聲音的音調(diào)并沒(méi)有發(fā)生變化，即輸出電壓的頻率沒(méi)有發(fā)生變化。聯(lián)系下節(jié)在遠(yuǎn)距離輸電的過(guò)程中，離不開(kāi)變壓器，變壓器在遠(yuǎn)距離送電的過(guò)程中起到什么作用，這個(gè)內(nèi)容，我們下節(jié)課繼續(xù)分析。十、板書設(shè)計(jì)5.4變壓器變壓器結(jié)構(gòu)原理：電磁感應(yīng)條件：交流電實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆椒▽?shí)驗(yàn)結(jié)論分析改進(jìn)理想變壓器 （只有一個(gè)副線圈）十一、教學(xué)反思本節(jié)課有學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，時(shí)間難以把控，如果節(jié)奏把握不當(dāng)可能會(huì)影響教學(xué)進(jìn)度。十二、教學(xué)創(chuàng)新1.注重實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新：一般的實(shí)驗(yàn)是利用變壓器改變電壓，而本節(jié)課的輸入電源是攜帶了聲音信息的電信號(hào)，更具有趣味性。一方面能促進(jìn)學(xué)生對(duì)變壓器原理的理解，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察聲音的響度和音調(diào)，讓學(xué)生意識(shí)到變壓器只改變電壓的大小，不改變電壓的