(教學(xué)設(shè)計(jì))第3章 素養(yǎng)培優(yōu)課(2) 變壓器綜合問題2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(魯科版2019)

(教學(xué)設(shè)計(jì))第3章素養(yǎng)培優(yōu)課(2)變壓器綜合問題2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(魯科版2019)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教材分析“教學(xué)設(shè)計(jì))第3章素養(yǎng)培優(yōu)課(2)變壓器綜合問題2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(魯科版2019)”章節(jié)主要圍繞變壓器的原理、構(gòu)造及其在實(shí)際應(yīng)用中的綜合問題進(jìn)行講解。內(nèi)容涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象、變壓器的工作原理、電壓與電流的關(guān)系、功率損耗和效率計(jì)算等核心概念。此章節(jié)旨在培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，強(qiáng)化理論與實(shí)踐的結(jié)合，為后續(xù)電學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科的科學(xué)思維，通過變壓器綜合問題的分析，提升學(xué)生的模型建構(gòu)能力，科學(xué)探究能力以及解決實(shí)際問題的能力。在理解變壓器原理的基礎(chǔ)上，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在科技發(fā)展中的重要應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高科技素養(yǎng)。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-變壓器的工作原理：理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象在變壓器中的應(yīng)用，明確原線圈與副線圈之間的電壓、電流關(guān)系。

例如，通過實(shí)驗(yàn)演示和動(dòng)畫展示，強(qiáng)調(diào)原線圈輸入交流電壓產(chǎn)生的變化磁場，在副線圈中感應(yīng)出電動(dòng)勢的過程。

-變壓器的效率計(jì)算：掌握變壓器輸入功率與輸出功率的關(guān)系，理解功率損耗的概念。

例如，通過計(jì)算變壓器在不同負(fù)載下的效率，強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用中變壓器效率的重要性。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-變壓器匝數(shù)比與電壓、電流的關(guān)系：理解變壓器原副線圈匝數(shù)比與電壓、電流之間的比例關(guān)系，以及能量守恒在變壓器中的應(yīng)用。

例如，學(xué)生在理解匝數(shù)比與電壓、電流關(guān)系時(shí)，可能會(huì)混淆變壓器的升壓與降壓過程，需要通過具體的實(shí)例進(jìn)行解釋，如一個(gè)升壓變壓器和降壓變壓器的實(shí)際應(yīng)用。

-變壓器在實(shí)際電路中的應(yīng)用：分析變壓器在不同電路中的作用，如濾波、穩(wěn)壓等。

例如，學(xué)生在理解變壓器在濾波電路中的作用時(shí)，可能會(huì)難以理解其工作原理，可以通過對比分析濾波電路中變壓器的工作原理與普通變壓器的工作原理，幫助學(xué)生突破難點(diǎn)。四、教學(xué)資源-軟硬件資源：投影儀、電腦、實(shí)驗(yàn)變壓器、電流表、電壓表、示波器

-課程平臺(tái)：校園教學(xué)管理系統(tǒng)、在線學(xué)習(xí)平臺(tái)

-信息化資源：多媒體課件、物理仿真軟件、教學(xué)視頻、動(dòng)畫演示

-教學(xué)手段：小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、問題解答、實(shí)時(shí)反饋與評(píng)價(jià)五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：播放一段電力系統(tǒng)工作視頻，展示變壓器在電力傳輸中的作用。

-提出問題：詢問學(xué)生變壓器是如何工作的？它為什么能改變電壓和電流？

2.講授新課（15分鐘）

-理論講解：介紹電磁感應(yīng)的基本原理，解釋變壓器的工作原理，包括原線圈和副線圈的關(guān)系。

-用時(shí)：5分鐘

-示范操作：通過實(shí)驗(yàn)變壓器進(jìn)行現(xiàn)場演示，展示變壓器原副線圈的電壓、電流變化。

-用時(shí)：5分鐘

-案例分析：分析一個(gè)具體的變壓器應(yīng)用案例，如電力傳輸中的升壓和降壓變壓器。

-用時(shí)：5分鐘

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-練習(xí)題目：發(fā)放練習(xí)題，讓學(xué)生計(jì)算不同匝數(shù)比的變壓器原副線圈的電壓、電流。

-用時(shí)：5分鐘

-小組討論：學(xué)生分組討論練習(xí)題，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問。

-用時(shí)：5分鐘

4.課堂提問與師生互動(dòng)（10分鐘）

-提問環(huán)節(jié)：教師提出問題，檢查學(xué)生對變壓器工作原理的理解。

-用時(shí)：3分鐘

-互動(dòng)討論：針對學(xué)生的回答，展開課堂討論，引導(dǎo)學(xué)生深入理解變壓器的應(yīng)用。

-用時(shí)：5分鐘

-答疑解惑：針對學(xué)生的疑問，教師進(jìn)行解答，確保學(xué)生理解透徹。

-用時(shí)：2分鐘

5.拓展與創(chuàng)新（5分鐘）

-創(chuàng)新思考：提出變壓器在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，如風(fēng)力發(fā)電中的變壓器。

-用時(shí)：2分鐘

-學(xué)生分享：邀請學(xué)生分享他們對變壓器在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用的看法。

-用時(shí)：3分鐘

6.總結(jié)與反饋（5分鐘）

-教師總結(jié)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)變壓器的工作原理和實(shí)際應(yīng)用。

-用時(shí)：2分鐘

-學(xué)生反饋：學(xué)生反饋本節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲，教師給予評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)。

-用時(shí)：3分鐘

總計(jì)用時(shí)：45分鐘六、教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-相關(guān)物理定律：法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律，這些定律是理解變壓器工作原理的基礎(chǔ)。

-變壓器類型：了解不同類型的變壓器，如電力變壓器、音頻變壓器、脈沖變壓器等，以及它們在各自領(lǐng)域的應(yīng)用。

-實(shí)際應(yīng)用案例：研究變壓器在電力系統(tǒng)、電子設(shè)備、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的具體應(yīng)用實(shí)例。

-能源轉(zhuǎn)換效率：探討變壓器在提高能源轉(zhuǎn)換效率方面的作用，如新能源汽車充電裝置中的變壓器。

-新技術(shù)發(fā)展：介紹變壓器在新能源技術(shù)中的新應(yīng)用，如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的變壓器技術(shù)。

2.拓展建議

-閱讀材料：推薦學(xué)生閱讀《物理學(xué)報(bào)》等學(xué)術(shù)期刊中關(guān)于電磁感應(yīng)和變壓器技術(shù)的最新研究論文。

-實(shí)地考察：鼓勵(lì)學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐淖冸娬净螂娏υO(shè)備制造企業(yè)，實(shí)地了解變壓器的安裝和使用情況。

-實(shí)驗(yàn)制作：指導(dǎo)學(xué)生利用廢舊電器中的小型變壓器，進(jìn)行拆解和重組實(shí)驗(yàn)，加深對變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的理解。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的變壓器模型，探討如何通過改變線圈匝數(shù)來調(diào)整電壓輸出。

-研究報(bào)告：布置學(xué)生撰寫關(guān)于變壓器在某一特定領(lǐng)域應(yīng)用的研究報(bào)告，如變壓器在風(fēng)力發(fā)電中的作用。

-在線課程：推薦學(xué)生參加在線學(xué)習(xí)平臺(tái)上的物理課程，如Coursera、edX上的電磁學(xué)課程，以獲得更深入的知識(shí)。

-交流討論：組織學(xué)生參與學(xué)術(shù)論壇或線上討論小組，與其他學(xué)習(xí)者交流變壓器相關(guān)的學(xué)習(xí)心得和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。七、課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測課堂小結(jié)：

本節(jié)課我們深入學(xué)習(xí)了變壓器的工作原理，通過實(shí)驗(yàn)演示和理論講解，理解了電磁感應(yīng)現(xiàn)象在變壓器中的應(yīng)用。我們探討了變壓器原副線圈的電壓、電流與匝數(shù)比之間的關(guān)系，以及變壓器在電力系統(tǒng)中的重要作用。此外，我們還通過案例分析，了解了變壓器在實(shí)際電路中的應(yīng)用，如濾波、穩(wěn)壓等。同學(xué)們積極參與討論，對變壓器的理解更加深刻。

當(dāng)堂檢測：

1.填空題（5分鐘）

-變壓器是基于________現(xiàn)象工作的。

-變壓器原副線圈的電壓比等于________的比值。

-變壓器在電力系統(tǒng)中的作用主要是________和________。

2.計(jì)算題（10分鐘）

-一個(gè)變壓器原線圈匝數(shù)為100匝，副線圈匝數(shù)為200匝，原線圈接入交流電壓220V，求副線圈的輸出電壓。

-一個(gè)變壓器原線圈接入電壓為220V，副線圈輸出電壓為110V，如果原線圈的電流為2A，求副線圈的輸出電流。

3.簡答題（10分鐘）

-解釋變壓器是如何實(shí)現(xiàn)電壓和電流的升壓和降壓的。

-舉例說明變壓器在實(shí)際電路中的應(yīng)用。

4.應(yīng)用題（15分鐘）

-設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使用一個(gè)變壓器將家庭用電的220V電壓降壓至12V，以供某個(gè)電子設(shè)備使用。請畫出電路圖，并說明變壓器的主要參數(shù)。

5.小組討論（5分鐘）

-分組討論變壓器在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用，如風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的變壓器技術(shù)，并分享討論成果。

檢測結(jié)束后，教師將收集學(xué)生的答案，進(jìn)行批改和點(diǎn)評(píng)，針對學(xué)生的錯(cuò)誤和不足，進(jìn)行針對性的講解和指導(dǎo)，確保學(xué)生對變壓器的工作原理和應(yīng)用有全面、深入的理解。八、重點(diǎn)題型整理題型一：計(jì)算題

題目：一個(gè)理想變壓器的原線圈匝數(shù)為500匝，副線圈匝數(shù)為100匝。當(dāng)原線圈接入交流電壓220V時(shí)，求副線圈的輸出電壓是多少？

答案：根據(jù)變壓器的電壓比公式，副線圈的輸出電壓為U2=U1*(N2/N1)=220V*(100/500)=44V。

題型二：分析題

題目：一個(gè)變壓器原線圈接入電壓為220V，副線圈輸出電壓為110V。如果原線圈的電流為2A，變壓器效率為95%，求副線圈的輸出電流是多少？

答案：首先計(jì)算變壓器的輸出功率P2=P1*效率=220V*2A*0.95=419W。然后根據(jù)副線圈的輸出電壓計(jì)算輸出電流I2=P2/U2=419W/110V≈3.82A。

題型三：應(yīng)用題

題目：一個(gè)升壓變壓器將電壓從220V升壓到2200V，如果原線圈的電流為10A，求副線圈的電流是多少？

答案：根據(jù)變壓器的電流比公式，副線圈的電流為I2=I1*(N1/N2)=10A*(220/2200)=1A。

題型四：設(shè)計(jì)題

題目：設(shè)計(jì)一個(gè)降壓變壓器，輸入電壓為380V，輸出電壓為36V，原線圈匝數(shù)為400匝，求副線圈匝數(shù)是多少？

答案：根據(jù)變壓器的電壓比公式，副線圈的匝數(shù)為N2=N1*(U2/U1)=400匝*(36V/380V)≈150匝。

題型五：實(shí)驗(yàn)題

題目：在實(shí)驗(yàn)中，使用一個(gè)理想變壓器和一個(gè)交流電源，測量得到原線圈的電壓為120V，副線圈的電壓為12V。如果原線圈的電阻為10Ω，求副線圈的電阻是多少？

答案：由于是理想變壓器，原副線圈的功率相等，所以原線圈的電流I1=U1/R1=120V/10Ω=12A。副線圈的電流I2=U2/R2，由于功率相等，所以U1*I1=U2*I2，解得R2=U2*I1/I2=12V*12A/120V=1.2Ω。教學(xué)反思與總結(jié)在今天的課堂教學(xué)中，我圍繞變壓器的原理和應(yīng)用進(jìn)行了深入講解，通過實(shí)驗(yàn)演示、案例分析等多種教學(xué)手段，力求讓學(xué)生對變壓器的工作原理有更直觀、深刻的理解。以下是我對本次教學(xué)的一些反思和總結(jié)。

教學(xué)反思：

在教學(xué)方法上，我嘗試結(jié)合實(shí)驗(yàn)演示和理論講解，讓學(xué)生能夠從實(shí)踐中感悟理論知識(shí)的實(shí)際意義。但在實(shí)際操作中，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理的理解并不深入，可能是因?yàn)槲以谥v解實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)沒有足夠強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)背后的物理原理。未來，我計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)前增加一些引導(dǎo)性的問題，讓學(xué)生帶著問題去做實(shí)驗(yàn)，從而提高他們的實(shí)驗(yàn)參與度和理解度。

在教學(xué)策略上，我采用了小組討論的方式，讓學(xué)生在討論中互相學(xué)習(xí)，共同解決問題。但我也注意到，一些小組的討論深度不夠，可能是因?yàn)閷W(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握不夠扎實(shí)。因此，我計(jì)劃在今后的教學(xué)中，加強(qiáng)對基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固，為學(xué)生提供更多針對性的討論素材。

在教學(xué)管理上，我發(fā)現(xiàn)課堂紀(jì)律整體良好，但仍有少數(shù)學(xué)生注意力不集中。我意識(shí)到，這可能是因?yàn)檎n堂內(nèi)容沒有完全吸引他們。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我計(jì)劃引入更多有趣的案例和實(shí)際應(yīng)用，讓物理知識(shí)變得更加生動(dòng)有趣。

教學(xué)總結(jié)：

從教學(xué)效果來看，學(xué)生們對變壓器的原理有了基本的認(rèn)識(shí)，能夠理解和計(jì)算變壓器的基本參數(shù)。在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，大多數(shù)學(xué)生能夠正確回答問題，說明他們對知識(shí)的掌握程度較好。但在課堂提問環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對于變壓器的深入理解還不夠，這提示我在今后的教學(xué)中需要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的深度思考能力。

在學(xué)生的知識(shí)、技能、情感態(tài)度等方面，我看到了明顯的進(jìn)步。學(xué)生們對物理學(xué)習(xí)的興趣有所提高，他們能夠積極參與課堂