《變壓器》教學(xué)設(shè)計(jì)

第四節(jié)《變壓器》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)思路“變壓器”的教學(xué)圍繞“變壓器為什么能變更電壓”變壓器是怎樣變更電壓、電流等問題為線索來綻開教學(xué)過程，采納定性分析和定量相結(jié)合，理論推導(dǎo)和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，先使學(xué)生理解互感現(xiàn)象，再通過學(xué)生探究活動(dòng)，驗(yàn)證電壓與匝數(shù)的關(guān)系，邂逅通過法拉第電磁感應(yīng)定推導(dǎo)出電壓與線圈匝數(shù)之間存在的關(guān)系。教材分析：教材是落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的重要載體，新教材的特點(diǎn)之一是“具有基礎(chǔ)性、豐富性和開放性?！奔磳W(xué)習(xí)內(nèi)容是基礎(chǔ)而豐富的，呈現(xiàn)形式是豐富而開放的。本節(jié)教材配有小試驗(yàn),思索與探討，簡明扼要的文字說明，貼近生活的圖片生動(dòng)而形象，開闊眼界的科學(xué)閑逛。教材對變壓器原理的表述比較淺，在處理時(shí)要將這部分內(nèi)容情境化,將靜態(tài)學(xué)問動(dòng)態(tài)化,利于學(xué)生理解透徹。學(xué)生分析：學(xué)生通過前面《電磁感應(yīng)》整章的學(xué)習(xí)，已經(jīng)對磁生電以及渦旋電流有了基本的駕馭，在《溝通電》前兩節(jié)的學(xué)習(xí)，對溝通電的特點(diǎn)也比較清晰，已經(jīng)基本具備了學(xué)習(xí)變壓器這一節(jié)內(nèi)容的必備學(xué)問。但對變壓器原線圈兩端的電壓與原線圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢大小關(guān)系這一學(xué)問點(diǎn)比較欠缺,在教學(xué)中需作出補(bǔ)充提示。二、教學(xué)目標(biāo)1、學(xué)問與技能：1）知道變壓器的基本構(gòu)造2）理解變壓器的工作原理3）探究并應(yīng)用變壓器的各種規(guī)律過程與方法：1）能嫻熟應(yīng)用限制變量法解決多變量問題2）進(jìn)一步駕馭科學(xué)探究的一般思路情感看法與價(jià)值觀：1）通過試驗(yàn)探究，體會(huì)科學(xué)探究的過程，激發(fā)探究物理規(guī)律的愛好2）通過真實(shí)操作和記錄，獲得團(tuán)隊(duì)合作精神的體驗(yàn)和實(shí)事求是的科學(xué)看法三、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：變壓器工作原理及工作規(guī)律.教學(xué)難點(diǎn)：（1）理解副線圈兩端的電壓為交變電壓.（2）推導(dǎo)變壓器原副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系.（3）駕馭公式中各物理量所表示對象的含義.重難點(diǎn)的突破措施：（1）通過演示試驗(yàn)來探討變壓器工作規(guī)律使學(xué)生能在試驗(yàn)基礎(chǔ)上建立規(guī)律.（2）通過志向化模型建立及理論推導(dǎo)得出通過原副線圈電流與匝數(shù)間的關(guān)系.（3）通過運(yùn)用變壓器工作規(guī)律的公式來解題使學(xué)生從實(shí)踐中理解公式各物理量的含義.四、教學(xué)媒體變壓器模型、學(xué)生電源、閉合鐵芯、小燈泡、導(dǎo)線、多媒體等五、教學(xué)過程（一）學(xué)問回顧：1、什么是互感現(xiàn)象？2、利用互感現(xiàn)象可以把從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，變壓器就是利用制成的。首先通過兩個(gè)問題復(fù)習(xí)前面學(xué)過的電磁感應(yīng)學(xué)問，給學(xué)生學(xué)問上的打算，（二）新課講授1、新課導(dǎo)入（1）在實(shí)際運(yùn)用中，我們經(jīng)常須要不同電壓的溝通電.如表所示：用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機(jī)床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機(jī)充電器4.2V黑白電視機(jī)顯像管幾萬伏水日機(jī)6V彩色電視機(jī)顯像管十幾萬伏平常市電的電壓是220伏,那該怎么辦呢一一我們須要變壓器.（讓學(xué)生體會(huì)到變壓器作用的實(shí)際意義）（2）多媒體展示變壓器的種類和式樣（讓學(xué)生對實(shí)際變壓器有感性相識）；（3）引導(dǎo)學(xué)生視察可拆變壓器的構(gòu)造，并通過示意圖明確下列概念：原線圈一一與電源相連，輸入電壓5,線圈匝數(shù)為m副線圈一一與用電器相連，輸出電壓口，線圈匝數(shù)為山鐵芯一一有何特點(diǎn)？變壓器是如何變壓的呢？有什么規(guī)律？這就是我們今日要探究的課題。2、試驗(yàn)探究變壓器的變壓規(guī)律（1）引導(dǎo)學(xué)生探討探究的方案揣測原副線圈的電壓與什么因素有關(guān)，由法拉第電磁感應(yīng)定律公式可能想到與線圈匝數(shù)有關(guān).試驗(yàn)儀器為學(xué)生電源（低壓溝通12V）,可拆變壓器，多用電表（溝通電壓檔）；設(shè)計(jì)并畫出試驗(yàn)電路圖;設(shè)計(jì)試驗(yàn)操作步驟;記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù),可以設(shè)計(jì)一個(gè)表格.（2）學(xué)生分組試驗(yàn)一一限制變量法保持原線圈電壓和匝數(shù)不變,變更副線圈匝數(shù)，探討副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響；保持原線圈電壓和副線圈匝數(shù)不變,變更原線圈匝數(shù),探討原線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響.（3）引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，并歸納出：原線圈電壓和匝數(shù)不變時(shí)，副線圈匝數(shù)越多,U2越大.原線圈電壓和副線圈匝數(shù)不變時(shí),原線圈匝數(shù)越少，副線圈電壓越高.在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，原副線圈電壓比跟原副線圈的匝數(shù)比成正比.3、理論推導(dǎo)（1）志向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.為了探討的便利，我們突出主要因素，忽視次要因素.這是科學(xué)探討的一種常用方法.那么我們可以把實(shí)際的變壓器抽象成志向變壓器 個(gè)沒有能量損耗的志向變壓器.（2）變壓器主副線圈電壓、電流、功率關(guān)系推導(dǎo)法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用（回避源電動(dòng)勢和反電動(dòng)勢疊加的過程、相位差問題），留意兩邊磁通量相等--Ei=Ei=ni——E2=02—At At亙二3E2n2對于志向變壓器，導(dǎo)線電阻可以忽視，故Ui=Ei,U2=E2（副線圈看成一個(gè)電源，電動(dòng)勢等于路端電壓）。所以目即：志向變壓器原副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。假如n2>nl,則輸出電壓高，稱升壓變壓器；假如n2Vnl,則輸出電壓低，稱降壓變壓器。思索：假如原線圈通入的是直流電，能否實(shí)現(xiàn)變壓？功率和電流關(guān)系功率Pi=P2電流一一區(qū)分組探討1：探討右圖所示變壓器的電壓、功率和電流的關(guān)系（結(jié)論：?—=—；P1=P2+P3；nJ]二口212+口313）U2n2U3n3分組探討2：探討右圖所示變壓器的電壓、功率&電流的關(guān)系（設(shè)兩個(gè)副線圈的磁通安排相同）（結(jié)論：vr~~--~~~—-5Pi=P2+P3;2n山二112I2+mb）U2n2U3n3小結(jié)：從以上的探討我們發(fā)覺，變壓器的電壓關(guān)系和電流關(guān)系并不是用一個(gè)正比和反比可以簡潔地概括，而是會(huì)隨著變壓器結(jié)構(gòu)的變更而變更，但是，萬變不離其宗，能量守恒定律和法拉第電磁感應(yīng)定律總是適用的。4、規(guī)律應(yīng)用【例1】志向變壓器初級線圈和兩個(gè)次級線圈的匝數(shù)分別為m=2200匝、n3=440匝，電源電壓為Ui=220V,n3I連接的負(fù)載電阻R=8.8Q,n2卜.連接的燈泡“110VHOW"TH常發(fā)光。求原線圈中的電流L和112?！纠?】如圖所示M為志向變壓器，原副線圈匝數(shù)比為22：1,電源電壓U=311sin314tv不變，變阻器R的最大阻值為10Q。求（1）當(dāng)變阻器的滑動(dòng)頭P從最下端向上移動(dòng)時(shí)，各個(gè)電表讀數(shù)如何變更？（2）變阻器R接入副線圈時(shí)電流表4的最小讀數(shù)（3）假如變阻器R斷路，電流表&的讀數(shù)又是多大？探討原副線圈各個(gè)物理量變更的確定因素輸入電壓U1確定輸出電壓U2輸出功率P2確定輸入功率P]在U|、N]、N2肯定的狀況下，輸出電流L確定115、總結(jié)全課在本節(jié)課學(xué)習(xí)中，我們學(xué)到了哪些學(xué)問運(yùn)用了哪些思想方法請同學(xué)們總結(jié)歸納.變壓器：主要由鐵芯和原、副線圈組成，志向變壓器的基本規(guī)律是（1）任何兩組線圈的端電壓與其匝數(shù)成正比，即可見，電壓僅與匝數(shù)有關(guān)，與負(fù)載無關(guān)，且同一個(gè)變壓器各線圈的“每伏匝數(shù)”必相等。（2）輸入功率等于輸出功率以=%.，或1口=12%+135+…因此，當(dāng)副線圈所接負(fù)載變更時(shí)，副線圈的電流變更，原線圈的輸入功率隨之變更。（3）輸入端的安匝數(shù)等于輸出端安匝數(shù)之和，即/四=/2%+，3〃3+…當(dāng)僅有一組原副線圈時(shí)可簡化為乙勺或12n\6、作業(yè)布置：（1）課后習(xí)題：2、3（2）思索：如何測量高壓線上的溝通電壓六、教學(xué)評價(jià)教材要求由試驗(yàn)得出志向變壓器的變壓規(guī)律，做好試驗(yàn)是本節(jié)教學(xué)的關(guān)鍵.為了培育學(xué)生依據(jù)試驗(yàn)探討物理規(guī)律的實(shí)力，建議試驗(yàn)分兩步進(jìn)行.第一步，在法拉第電磁感應(yīng)定律的指導(dǎo)下，定性了解副線圈兩端的電壓與副線圈匝數(shù)有關(guān)系，從而確定其次步的探討方向：變壓器的輸入、輸出電壓及原、副線圈匝數(shù)的關(guān)系.其次步，介紹線圈和它的匝數(shù)，演示輸入電壓變更時(shí)輸出電壓（在空載條件下進(jìn)行測量）變更的規(guī)律.試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)分布在黑板上，給學(xué)生供應(yīng)分析和處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的條件，從而得到志向變壓器的變壓公式.七、教學(xué)板書第四節(jié)變壓器（-）變壓器構(gòu)造及原理（二）試驗(yàn)探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系（三）理論推導(dǎo)變壓器主副線圈電壓、電流、功率的關(guān)系（四）例題講評、總結(jié)八、教學(xué)反思重視問題情境的創(chuàng)設(shè)和學(xué)生思維動(dòng)機(jī)的激發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生主體主動(dòng)參加教學(xué),主動(dòng)地探究和建構(gòu)學(xué)問，是優(yōu)化本課題教學(xué)過程的有效途徑，教學(xué)中要重視課題的方法教化功能（試驗(yàn)方法，志向化方法等）和學(xué)生思維實(shí)力,探究實(shí)力的培育.要力圖將本課題的教學(xué)轉(zhuǎn)變成為師生共同參加的啟發(fā)式問題探究課,在教學(xué)中以試驗(yàn)為載體綻開過程，以問題為線索將課堂教學(xué)組織起來,通過主動(dòng)創(chuàng)設(shè)問題情境,）｝求使試驗(yàn)與思維有機(jī)結(jié)合,層層遞進(jìn)，使學(xué)生始終處于主動(dòng)參加探究的狀態(tài)之中，充分呈現(xiàn)物理課教學(xué)的特點(diǎn)和魅力.九、教學(xué)資源變壓器是溝通電路中常見的一種電器設(shè)備，也是遠(yuǎn)距離輸送溝通電不行缺少的裝置.學(xué)習(xí)變壓器可以使學(xué)生了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的廣泛應(yīng)用，開拓學(xué)生視野，提高學(xué)習(xí)物理的實(shí)力和愛好，學(xué)習(xí)變壓器能夠從能的轉(zhuǎn)化和傳遞的角度進(jìn)一步強(qiáng)化對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的相識，并為學(xué)習(xí)遠(yuǎn)距離輸電奠定基礎(chǔ).可拆變壓器工作時(shí)，由于漏磁銅損、鐵損較大，效率不高（低于60%）,不能視為志向變壓器.為了不影響演示效果，在設(shè)計(jì)可拆變壓器時(shí)，已適當(dāng)增加副線圈匝數(shù)作為補(bǔ)償.教材從變壓器工作時(shí)能量損耗忽視不計(jì)這一志向條件動(dòng)身，通過理論推導(dǎo)得出變壓器的溝通規(guī)律，因而駕馭志向變壓器的輸出功率與輸入功率的關(guān)系成為教學(xué)的關(guān)鍵問題.用演示試驗(yàn)驗(yàn)證功率相等關(guān)系和電流比公式是有困難的，因?yàn)樵谠囼?yàn)條件下，傳輸