《第2節(jié)變壓器》教學(xué)設(shè)計(jì)(甘肅省省級優(yōu)課)x-物理教案

《變壓器》教案甘肅省會寧縣第一中學(xué)溫春茂變壓器是重要的電器設(shè)備，在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用十分普遍，凡是使用電能的地方幾乎都能看到它的存在。學(xué)習(xí)這部分知識可以使學(xué)生更好地了解家用電器的結(jié)構(gòu)與用電常識，體現(xiàn)了物理知識的價(jià)值，很好的詮釋了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程基本理念。一、教材的分析與處理《變壓器》這節(jié)內(nèi)容承上啟下，它是電磁感應(yīng)知識與交變電流概念的綜合應(yīng)用，體現(xiàn)出了交變電流的優(yōu)點(diǎn)，為電能輸送奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)教材容量大且物理模型的構(gòu)建較抽象，教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)、生活實(shí)際聯(lián)系密切，具有比較突出的研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。而生產(chǎn)和生活中的原始物理問題應(yīng)該與什么物理知識發(fā)生聯(lián)系，應(yīng)該用什么物理概念和規(guī)律，采用什么物理模型解決問題，并不是一目了然的。如何把教材體系轉(zhuǎn)化為教學(xué)體系，將教學(xué)計(jì)劃需求轉(zhuǎn)化為學(xué)生的需求，本節(jié)課我采取了以實(shí)驗(yàn)為主線的教學(xué)方式，通過對生活中物理現(xiàn)象的探索揭示物理規(guī)律，并將其聯(lián)系生活實(shí)際，活化對物理規(guī)律的理解，實(shí)現(xiàn)對原始問題的解決。同時(shí)學(xué)生在對聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際的物理問題的解決過程中，思維能力也得到鍛煉和提高。點(diǎn)評：“建模”是高中物理學(xué)科的重要思想，但物理模型的構(gòu)建又是比較抽象和難懂的。如何在《變壓器》的教學(xué)中落實(shí)這一思想，教師對教材進(jìn)行了深度的分析和開放的處理，在將“教材體系”轉(zhuǎn)化為“教學(xué)體系”的過程中，考慮到了學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)、心思和生活的實(shí)際，充分利用了物理學(xué)科的實(shí)驗(yàn)性特點(diǎn)。這一點(diǎn)很值得肯定，因?yàn)閷W(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，是教學(xué)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)；生產(chǎn)、生活實(shí)際的素材是物理建模的基礎(chǔ)，是重要和鮮活的教學(xué)資源。重視生活、生產(chǎn)資源的應(yīng)用，不僅有利于學(xué)生對概念、規(guī)律的理解，而且能增強(qiáng)對科學(xué)技術(shù)的親近感，而這正是新課程標(biāo)準(zhǔn)中“情感、態(tài)度價(jià)值觀”教學(xué)目標(biāo)中所要求的。二、教學(xué)重、難點(diǎn)和三維目標(biāo)的確定知識與技能目標(biāo)（1）了解變壓器的構(gòu)造及工作原理。（2）掌握理想變壓器的電壓、電流與匝數(shù)間關(guān)系。（3）掌握理想變壓器工作規(guī)律并能運(yùn)用解決實(shí)際問題。過程與方法目標(biāo)（1）通過分析變壓器的工作原理，學(xué)會應(yīng)用已學(xué)知識推理、探究未知的知識領(lǐng)域，培養(yǎng)研究物理問題的方法及綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力（2）通過探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系培養(yǎng)科學(xué)探究物理實(shí)驗(yàn)的能力（3）從理想變壓器概念引入使學(xué)生了解物理模型建立的基礎(chǔ)和建立的意義。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)（1）通過演示實(shí)驗(yàn)逐步培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度（2）學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體會實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是認(rèn)識客觀世界的一種重要方法（3）讓學(xué)生充分體會能量守恒定律的普遍性及辯證統(tǒng)一思想。教學(xué)重點(diǎn)：變壓器的工作原理及變壓器原、副線圈中電壓、電流和匝數(shù)的關(guān)系教學(xué)難點(diǎn)：變壓器是如何將原線圈的電能傳輸給副線圈的三、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)根據(jù)本節(jié)教材的特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知特征，采用了以下幾種教學(xué)方法，以便于更好地突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。1．引導(dǎo)探索法學(xué)習(xí)物理重在理解。為使學(xué)生更好地理解變壓器的工作原理，教師在關(guān)鍵的步驟上應(yīng)做出恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，師生共同探索得出變壓器的工作規(guī)律。在探索的過程中，充分利用分析、推理的方法，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力及綜合概括能力。2．實(shí)驗(yàn)探究法物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為主的基礎(chǔ)學(xué)科，通過觀察物理現(xiàn)象，進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生對物理事實(shí)獲得具體明確的認(rèn)識。通過演示實(shí)驗(yàn)來研究變壓器工作規(guī)律使學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立規(guī)律。3．講練結(jié)合法在變壓器的應(yīng)用中，讓學(xué)生分析具體問題，教師注意隨時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生中出現(xiàn)的錯誤，或有意給出錯誤解答，及時(shí)組織學(xué)生分析產(chǎn)生錯誤的原因，把教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主動性有機(jī)地結(jié)合起來，及時(shí)強(qiáng)化有關(guān)知識。4教學(xué)過程引入新課[師]生產(chǎn)生活中使用的各種用電設(shè)備，需要的電壓不是都一樣的。家用電器用220V電壓，機(jī)床動力用380V，照明燈用36V安全電壓，電子管燈絲用6.3V電壓,電視顯像管用1萬多伏的電壓,等等。在由統(tǒng)一的供電線路供電情況下,為了適應(yīng)這些不同電壓的需要,就要有一種改變電壓的設(shè)備——變壓器。這一節(jié)我們就要來了解一下變壓器的構(gòu)造及其工作原理等原理。（一）感知變壓器通過有趣的實(shí)驗(yàn)設(shè)置懸念，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。[演示實(shí)驗(yàn)1]-----“隔空傳聲”[師]：小線圈和耳機(jī)線相連，大線圈和擴(kuò)音器相連，打開手機(jī)的聲音信號和擴(kuò)音器的開關(guān)（聽到歌曲是從手機(jī)中傳出來的），然后把耳機(jī)插到手機(jī)插口中聽不到聲音，小線圈靠近大線圈，從擴(kuò)音器中聽到歌曲，把小線圈插入大線圈中，同學(xué)們聽聲音的變化，插入鐵芯在聽聲音的變化。[生]：回答聽到的現(xiàn)象[演示實(shí)驗(yàn)2]---“隔空取電”[師]：介紹實(shí)驗(yàn)裝置，家用電磁爐，自繞線圈，小茶葉桶燈泡[師]：演示實(shí)驗(yàn)：1打開電磁爐，把自繞的線圈放到電磁爐上看現(xiàn)象。2在電磁爐上放上小茶葉桶看現(xiàn)象3增加線圈的匝數(shù)看現(xiàn)象。[生]回答實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象[師]問題：這兩組實(shí)驗(yàn)的共同點(diǎn)是什么[生]都有兩組線圈和類似的鐵芯[師]總結(jié)兩組獨(dú)立的線圈課改變聲音信號的強(qiáng)弱，兩組獨(dú)立的線圈可以改變燈泡的亮度，也就是改變燈泡兩端的電壓，這就是變壓器的雛形。[師]]出示可拆變壓器，引導(dǎo)學(xué)生觀察，變壓器主要由哪幾部分構(gòu)成？[生]變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的。一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈(初級線圈)，另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈(次級線圈)。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。[師]畫出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號，如下圖所示：[演示]將原線圈接照明電源，交流電壓表接到不同的副線圈上，觀察交流電壓表是否有示數(shù)。[師]總結(jié)變壓器的構(gòu)造及符號及變壓器的符號并板書（二）探索變壓器的工作原理[師]設(shè)問：兩組獨(dú)立的線圈可以傳遞聲音信號，兩組獨(dú)立的線圈可以傳遞電能，那么是通過怎樣的原理傳遞的？[生]：學(xué)生總結(jié)聲音信號和交流電是變化的，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，從而另一個(gè)線圈中的磁通量發(fā)生變化，在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流----電磁感應(yīng)現(xiàn)象[師]總結(jié)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象并板書[師]設(shè)問---直流電能使變壓器工作嗎？[生]不能[師]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證1原線圈接直流12v副線圈接燈泡2原線圈接交流12v，副線圈接燈泡[生]學(xué)生操作，原線圈接交流12v，感知提起鐵芯---接交流電時(shí)提起困難，感覺受到吸引力，斷開時(shí)，容易提起，學(xué)生觀察提起鐵芯后燈泡的變化[師]設(shè)問：接交流電為什么提起鐵芯困難，受到什么力，說明鐵芯中存在什么能[生]受到電磁力，說明鐵芯中存在磁場能[師]總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果變壓器的工作基礎(chǔ)是交流電2、在原線圈兩端接交變電壓，線圈中形成交變電流，產(chǎn)生變化的磁場。變化的磁場經(jīng)閉合鐵芯穿過原線圈的同時(shí)也穿過副線圈，形成一個(gè)閉合的磁路。變化的磁場使副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，當(dāng)副線圈接負(fù)載時(shí)就會產(chǎn)生變化的電流，該變化的電流也會產(chǎn)生變化的磁場穿過原線圈。其實(shí)穿過原、副線圈的是合磁場，變化的合磁通量各在原、副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。從能量角度看，顯然變壓器不能產(chǎn)生電能，它只是利用閉合鐵芯通過交變磁場將電能從原線圈轉(zhuǎn)移到副線圈的，實(shí)現(xiàn)電能——磁場能——電能的轉(zhuǎn)化。（三）實(shí)驗(yàn)探究變壓器的變壓規(guī)律[師]設(shè)問--生活中的用電器五花八門，而生活用電只有220v，那么變壓器通過怎樣的規(guī)律給每個(gè)不同的用電器提供合適的工作電壓？[生]改變線圈的匝數(shù)[師]實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篣1一定時(shí)，n1、n2對U2的影響實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法實(shí)驗(yàn)器材：可拆變壓器、學(xué)生電源、萬用表、導(dǎo)線若干1、U1、n1一定，研究n2對U2的影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)，老師指導(dǎo)，用萬用表的交流電壓檔先測出原線圈的輸入電壓，讀出原心圈輸入的匝數(shù)，改變副線圈的匝數(shù)，測出對應(yīng)的電壓U2，然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電子表格中，利用excel的功能處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用excel的功能畫出以n2為橫軸以U2為縱軸的圖像U1=n1=N2U2[生]結(jié)論：圖像為一條傾斜的直線說明了在U1、n1一定，U2與n2成正比關(guān)系[師]總結(jié)U1、n1一定，U2∝n22、U1、n2一定，研究n1對U2的影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)，老師指導(dǎo)，用萬用表的交流電壓檔先測出原線圈的輸入電壓，讀出副心圈輸入的匝數(shù)，改變原線圈的匝數(shù)，測出對應(yīng)的電壓U2，然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電子表格中，利用excel的功能處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用excel的功能畫出以n1為橫軸以U2為縱軸的圖像U1=n2=N1U2[生]總結(jié)：圖像為一條曲線[師]當(dāng)U1、n2一定時(shí)，以n1為橫軸，U2為縱軸的圖像為曲線，那么說明當(dāng)U1、n2一定時(shí)n1和U2之間存在怎樣的關(guān)系[生]反比關(guān)系[師]反比關(guān)系嗎、教師以探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)類比啟發(fā)學(xué)生應(yīng)給怎么處理數(shù)據(jù)[生]應(yīng)該做U2與1/n1的圖像3、學(xué)生實(shí)驗(yàn)，老師指導(dǎo)，利用第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出測出1/n1，然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電子表格中，利用excel的功能處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用excel的功能畫出以1/n1為橫軸以U2為縱軸的圖像U1=n2=1/n1U2[生]總結(jié)：圖像為一條傾斜的直線說明了在U1、n2一定，U2與1/n1成正比關(guān)系[師]總結(jié)U1、n2一定，U2∝1/n1[師]總結(jié)三次實(shí)驗(yàn)結(jié)論U1、n1一定，U2∝n2，U1、n2一定，U2∝1/n1能不能把這兩個(gè)結(jié)論書寫在一起[生]可以，U2∝n2/n1[師]這仍然位定性表達(dá)式，寫成定量表達(dá)式[生]U2=Kn2/n1[師]猜一猜，K表示什么？說明理由？[生]根據(jù)單位制，K表示電壓，應(yīng)該是U1[師]怎樣計(jì)算K值[生]從U2=Kn2/n1函數(shù)關(guān)系上看K與n2/n1成正比，所以當(dāng)u1一定時(shí)做出以u2為縱軸n2/n1為橫軸的關(guān)系曲線，計(jì)算出斜率即為K值U1一定，研究n2/n1對U2的影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)，老師指導(dǎo)，利用第二組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出測出n2/n1然后把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入電子表格中，利用excel的功能處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用excel的功能畫出以n2/n1為橫軸以U2為縱軸的圖像U1=n2=N2/N1U2[生]總結(jié)：圖像為一條傾斜的直線說明了在U1一定，U2與n2/n1成正比關(guān)系[師]用excel的功能，顯示圖像對性的函數(shù)表達(dá)式，讀出斜率，比較斜率u1的關(guān)系[生]斜率K比測出的u1略小，說明了在誤差允許的范圍內(nèi)，K表示u1[師]總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論在誤差允許范圍內(nèi)的：U1/U2=n1/n2原副線圈的電壓比等于原副線圈的匝數(shù)比[師]本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)誤差有哪些[生]讀書誤差，能量損失等[師]變壓器工作時(shí)有那些途徑會損失能量[生]閉合鐵芯漏磁、原副線圈電阻發(fā)熱、鐵芯中產(chǎn)生渦流[師]由上述可知，原線圈兩端的電壓不變，若副線圈中通過的磁通量減少(漏磁)，則副線圈兩端的電壓減少。由于漏磁使得能量有損失。該過程也因原副線圈的繞線有阻值，當(dāng)電流流過時(shí)產(chǎn)生焦耳熱，使得電能損失（銅損）。同時(shí)由于通過鐵芯的磁感線反復(fù)磁化時(shí)也產(chǎn)生焦耳熱(請加以證明)。組成變壓器鐵芯的硅鋼片不是一整塊，而是極薄的一片一片疊壓而成，就是為了減少這部分的內(nèi)能損失（鐵損）。[師]提出理想變壓器，把沒有能量損失的變壓器叫理想變壓器，學(xué)生總結(jié)特點(diǎn)[生]1、變壓器鐵芯內(nèi)無漏磁2、原副線圈不計(jì)內(nèi)阻3、沒有渦流，忽略鐵芯中產(chǎn)生的渦流[師]總結(jié)理想變壓器的變壓規(guī)律1、U1/U2=n1/n22、P入=P出練習(xí)：一臺變壓器原線圈的匝數(shù)為4400匝,與220V的電源相連,當(dāng)副線圈