变压器教学设计,-,江苏省太仓高级中学校园网【精选推荐】

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　变压器教学设计

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　江苏省太仓高级中学校园网

　5.4 变压器教学设计

　江苏省太仓高级中学 王永元 一、任务分析

　1(教材分析:

　《课程标准》对于变压器的教学要求是“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”，与以往教材的不同之处是增加了这一探究实验，教学中要突出通过探究得出结论。变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交流电不可缺少的装置。对于变压器工作原理，要让学生在电磁感应理论的基础上理解什么是互感现象?为什么原、副线圈之间没有载流导线的连接，副线圈中还可以输出电流?使学生再次体会，交流电与直流电的区别和交流电的优点。

　2(学情分析:

　学生已具备一定电磁感应知识和对交流电路分析基础，本节课主要利用学生现有的基础，通过实验探究的体验，让学生认识变压器、弄清其原理及在生产和生活中有十分广泛的应用，以开阔学生眼界。

　二、教学目标

　1(知识与技能

　? 了解变压器的构造及工作原理。

　?掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。

　?掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

　(过程与方法 2

　?通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。

　从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。

　? ?从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。

　3(情感、态度与价值观

　?通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。

　?让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。

　?培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。

　三、重点、难点、疑点及解决办法

　重点

　变压器工作原理及工作规律。

　难点

　?理解副线圈两端的电压为交变电压。

　?掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

　疑点

　变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。

　解决办法

　(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。

　1

　(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。

　(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。

　四、学生活动设计

　(1)通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。

　(2)通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。

　(3)通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。

　五、教学资源

　1(课件:教师用 PPT

　2(可拆式变压器、交流电压表、电流互感器、导线若干、学生电源、小电珠、电键等

　六、设计思想

　1(本设计的依据和理由:

　根据“以学生发展为本”的新课程理念，本节课的设计思想主要体现“创设情景、提出问题、组织活动”的问题化教学模式，营造一个“做、想、讲”有机统一的学习过程，在教师组织和帮助下，引导学生主动探究，有效落实三维目标的达成。

　本设计通过创设真实情景，激发学生对变压器的研究兴趣;通过实验的诱导和大量的学生活动，力求让学生通过实验探究和理论探究，亲身体验变压器的工作原理，通过对变压器应用的研究，引导学生关心生活，发现物理知识的应用价值，进一步认识科学、技术、社会之间的关系，实施 STS 教育。

　本设计通过突出学生在教学中的主体地位，充分发挥科学探究的特性，让学生实验的体验创设问题情境，引导学生自己发现问题、提出问题，努力促使学生成为研究者，并体会合作学习的重要性，养成科学的态度，体验物理学习的乐趣。

　(突出重点和难点的策略或方法: 2 试图改变教师一味讲授、学生被动接受的教学方式，引导学生进行自主探究式的学习。整个教学设计始终围绕不同情境下的问题展开，将教师的“讲解”变为学生的“亲身探究”，通过思 讨论、交流、评价等互动环节，帮助学生建立变压器的基本概念，并学会对具体应用的分析。考、

　七、教学过程 观察数据 变压器的实验 实验 提出问题 活动 2 原理 (一)教学流程 活动 1 讨论解决方案 探究匝数与 认识变压器 电压关系

　诊断 (二)教学过程

　引入新课:观察空 中取电实验。研究

　数据，提出问题， 实验 理论探究 讨论解决方案。

　活动 4 变压器规理想变压活动 3 互感器 ?看一看:下面一律的应用 器 公式推导 2

　组数据

　 ?问题:从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为 220V，那这些元件是如何正常工作的呢,

　?观察实物:出示已拆录音机，指出变压器。这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压 220V 以下都能正常工作。出示可拆式变压器 1(实验(活动 1):认识变压器的结构

　?了解构造:我们先来了解变压器的构造，请同学观察实物并回答变压器由哪些部分组成。变压器由一个闭合铁心和两个绕在铁心上的线圈

　组成，闭合铁心是由极薄彼此绝缘的硅钢片叠 压而成。

　?观察实物:实物呈现，观察组成，强调线圈 必须绕在铁心。

　?变压器符号:用如图所示的符号来表示变压 器。

　?两个线圈:其中与电源连接叫原线圈，也叫 初级线圈。另一个与负载连接叫副线圈，也叫次级线圈。

　2、变压器的原理

　?问题 1:变压器是如何工作的,(变压器的工作原理)原副线圈都是用绝缘导线绕成，原副线圈彼此间没有直接关系。但闭合铁芯使原副线圈发生了联系。原线圈输入交变电压，则原线圈中就有交变电流。

　?问题 2:请同学们思考铁芯闭合与没有闭合两种情况的磁感线分布有什么不同,当铁芯闭合，原线圈产生的磁感线几乎全部分布在铁芯内部。当铁芯不闭合副线圈通过的磁通量减少。

　?问题 3:当原线圈中加交变电压时，副线圈两端电压 U 也是交变电流吗,为什么, (如果通过 2 线圈的磁通量均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小不变。副线圈中的磁通量做周期性变化，所以 U 为交变电压。) 2

　?总结如下:,U—,I—,Φ—,U 112

　?[演示]

　?问题 4:变压器的能量是如何转化的,从能量角度看，显然变压器不 能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能。电能—磁场能—电能

　?问题 5:变压器能改变恒定的直流电吗,为什么,(不能。可能有部分学生难以理解，可分析若为直流情况，铁芯中有磁感线但铁芯中的磁通量不变。即通过副线圈的磁通量不变。?U,0) 2

　[演示]按图 2 原线圈接恒定的直流电源(干电池)，请学生观察伏特表的读数。

　?问题 6:思考一下，如果原线圈接大小变化的直流电源，情况又会如何, ?说一说:变压器的原理。

　3

　 3、实验(活动 2):探究匝数与电压关系

　?问题:副线圈两端电压 U 与原线圈两端电压 U 有什么关系,(部分学生 21 可能只认为与副线圈匝数 n 有关)接下来，请大家来看演示实验。拿出仪器 2 逐个向学生介绍，并连接好电路如下。

　?设计表格:思考一下，如何来设计我们记录的数据表格呢,

　在学生设计基础上在黑板上作出表格如下

　n(匝)n( 匝) U(V)U (V)n / n U/ U 12121212 400 200 2/1

　400 200 2/1

　400 800 1/2

　400 800 1/2

　1600 200 4/1

　16002 00 4/1 ?实验操作:请两位学生上台来操作，大家积极参与读数，共同完成以上表格。在此过程注意学生读数是否准确(估读问题)，并及时加以纠正。学生完成后，请两位学生手摸铁芯。

　?数据处理:如何处理数据,引导学生观察记录数据，体会可能存在电压与匝数成正比。

　由计算结果能得出什么结论,在实验误差范围内，原副线圈的电压与原副线圈的匝数成正比。

　4、理想变压器

　 ?发现问题:磁感线分布原副线圈完全一致吗, 有一部分磁感线从闭合铁芯中漏失。使得副线圈磁感线分布疏于原线圈的磁感线分布。

　? 实验演示:按图 4 接好电路，请学生观察铁芯闭合时与铁芯断开时小电

　珠的亮度差别。

　铁芯不闭合，灯明显变暗。

　?原因分析:原因之一是漏磁使得能量有损失，副线圈通过的磁通量减少， 则副线圈两端的电压减少。?P,P;原因之二因为原副线圈的绕线有入出 阻值，当电流流过时也有内能产生，使得电能损失。?P,P;原因之三是由于通过铁芯在变化入出 的磁场中也产生焦耳热，组成变压器铁芯的硅钢片不是一整块，而是极薄的一片一片叠压而成，就是为了减少这部分的内能损失。所以 P,P( 入出 ?设想:一只变压器如果磁感线没有漏失，线圈和铁芯都不发热，那么这只变压器便是无电能损耗的理想变压器。在这种情况下，变压器输出电功率必然等于输入电功率。即 P=P 入出?小结:理想化是科学研究中常用的重要方法，其要领是“分清主次，抓住主要矛盾”。建立理想变压器模型，不仅有理论上的意义，而且为提高实际变压器效率指出了方向。

　5、理论探究(活动 3):公式推导

　 ?问题:根据能否根据 P=P 推导 U/U 与 nn 的关系? 入出 121/2 ?上台板演，教师批改，注意规范问题。

　6、变压器规律的应用

　?问题 1:如果变压器上原线圈的匝数不明，能否设计一个实验来 测定原线圈的匝数,

　?问题 2:如果副线圈空载(断路)，原线圈中有电流吗,

　?问题 3:想要从 220V 的民用电获得 22V 的电压，变压器该如何设计,2200V 呢,这两个变压器 4

　从电压改变的角度有什么区别,(降压变压器和升压变压器)

　?问题 3:普通的电压表只能只能测几百伏的交流电压，但有时需要测几万伏以上的电压，你能设计一个测量方案吗, 如果要测超大交流电流，你又什么办法,(电压互感器和电流互感器) 7、实验(活动 4)用电流互感器测电流

　?问题:能否在不断开电路的情况下测电路中的电流,演示电流互感器测电流。

　?研究:绕在铁芯的匝数改变，电流的读数如何变化，为什么, 8、课堂小结与练习

　八、教学反思:

　本课设计较好地体现了物理学科应重视实验、实事求是的态度，但在理论探究环节的公式推导，问题的设置还不够明确，影响了学生活动的进行。

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