人教版高二物理选修2-1：4.2变压器3

4.2 变压器教学设计 [教材分析] 本节内容是电磁感应现象—互感的应用，学生要理解理想变压器模型的工作原 理，必须要以前学知识（1）法拉第电磁感应定律；（2）自感电动势；（3）电功、电功率为基 础。在《物理课程标准》及高考《考试说明》中，对本内容涉及的问题是较高的Ⅱ类要求， 故通过定性、半定量实验，启发诱导学生理解三个关系，是本节课要达成的目标；在努力实 现教学目标的过程中，让学生经历观察现象、记录数据、分析实验、得出结论的探究过程， 培养学生以事实为根据、用物理知识去综合分析实际问题的能力。 [条件分析] （1）实验条件：本校实验室有可拆式变压器组件，学生电源，演示多用表，小灯泡；为了让 学生通过实验来体验变压器的工作原理，自制变压器 10 套：收购废旧小型变压器（或洗衣机、 电扇）铁芯→重新组装（洗衣机、电扇铁芯可直接用，但电扇铁芯截面积太小，需要绕的匝 数多，不够好）→裁剪“山”字形中间“一竖”（不裁剪可以，但与教材不衔接）→把铁芯改 为长方形→用绝缘纸包裹铁芯→用Ф0.29mm 漆包线绕原线圈 220~280 匝→用Ф0.40 mm 漆包 线绕副线圈 50~75 匝→焊接并固定好导线，以方便学生接线。 （2）学生实际：我校学生的知识基础，相对本地其它各校是较有优势的。但多媒体使用后， 教师在物理课堂教学中对演示实验、学生实验有所弱化，学生的观察能力、动手能力和实验 分析能力欠缺，本节课本着加强演示实验，达成《物理课程标准》之要求来设计和实施。 （3）教师自身：热爱教育教学工作，教学经验丰富，对课堂教学有自己的观点。教无止境的 认识使自身仍注重课堂实践。教授本节课的目的：尝试探究式教学的运用，完成上级下达的 任务；和朋友们合作，付出了大量时间和精力，体验了创新制作变压器的快乐；本人普通话 不够标准，且有思维定势的干扰；课堂教学实施是在同事所任教的班上，因学生生疏，肯定 有不尽人意之处，敬请各位专家批评指正。 [教学目标] 通过实验，探究并理解理想的单相变压器原、副线圈电压与匝数的关系；输入功 率与输出功率的关系；并分类了解电流与匝数的关系；会运用三个关系分析实际案例。 [教学重点] 单相单入单出变压器 [教学难点] 理论推导电压与与匝数的关系 [教学方法] 启发式 、探究式、讲授式结合 [教学用具] 多媒体、U盘；可拆式变压器组件、导线、插座、铝环、有小灯泡的线圈；演示 多用表一只、交流 250V 分压器一个、交流 1A 分流器一个；自藕变压器一只、接好导线的插 口式灯座及白炽灯泡一个；小型可拆式变压器 1只，自制变压器 10 只，小灯泡及灯座 10 个， 学生电源 10 个；导线、多用插座若干。 [教学过程] 环节一、知识回顾 1．法拉第电磁感应定律的内容是什么？表达式呢？ 2．自感电动势是怎么产生的？作用是什么？表达式呢？自感系数与什么有关？ 3．电流做功的表达式是什么？电功率呢？ 环节二、图片导入 PPT 展示手机拍摄的“校园内变压器、环形变压器、自藕变压器等”照片 师：见过吗？是什么？ 生：校园里的变压器 师：变压器在我们身边随处可见，它对我们的日常生活影响重大，本节课我们学习第二 节变压器，板书：4.2 变压器 PPT 打出学习目标：探究变压器电压与匝数的关系；输入功率与输出功率的关系；电流强 度与匝数的关系。 环节三、新授内容 （一）结构： 师生活动：教师把可拆式变压器分解为各个散件，让学 生观察，并且边分解边讲解。 1．原线圈：与交流电源（发电机或供电所）相连的线圈（学案填 写） 2．副线圈：与用户连接，给负载（用电器）供电的线圈 3．闭合铁芯：层状硅钢片彼此绝缘组合，传导磁感线，把电能转 化成磁能。 如图 1（PPT 打出），代表符号如图 2所示，其中 T=0.02s。 （二）实验 （1）演示：组合变压器 0~1600 匝间接交流 220V ，0~400 匝，接插口式白炽灯。①可动 铁芯竖起，把带小灯泡的线圈从上向下移动，让学生观察亮度（逐渐变亮），同时观察白炽灯 的亮度（不亮）；②把铁芯闭合，再观察白炽灯（有亮度）。 （2）学生实验：让学生每 5人为一组做如图 3所示的实验。 （3）师生实验：学生用组装后的变压器探究，电压与匝数的关系；用可拆式变压器进行 半定量实验，并记录实验数据 表一（记录） n1 n2 U1 U2 I1 I2 表二（计算） 1 2 n n 1 2 U U U1 I1 U2 I2 （三）分析 从表格数据可看出： 1 2 U U  1 2 n n U1 I1 U2 I2 原理分析：问题导向 问题链 1：当原线圈中通入如图 4所示的电流时，其两端产生自感电动势吗？大小由什么 因素决定？请写出。 讲解： 1 1 1 1 1 1 1 1 1( ) ( ) ( )iBe n n S n S k t t t          1i t   叫电流的变化率，大小为 i1—t图像的斜率， 在 0~T 内，正减负增负减正增，设有效值为 E1，则它与输入电压的有效值 U1相等，即 E1= U1 自感电动势阻碍电流的增、减、反增、反减。 问题链 2：副线圈内的磁场变化吗？在其两端产生感应电动势吗？大小如何？ 讲解：若铁芯不漏磁，则有 1 2 2 2 2 2 2 2 2( ) ( ) ( )iBe n n S n S k t t t          ，电动势 E2与输出电压 U2的有效值相等，即 E2 = U2 a > b 若 S1=S2 ，则有 E2 = U2 c > d 0~ 4 T 的 E1 、E2 的“方向”如图 5所示，0~T 内瞬时电压随时间的变化关系如图 6所示。 结论 1：若原、副线圈通磁面积相等，且铁芯不漏磁， 则有 1 1 2 2 U n U n  （1） 即电压与匝数成正比 升压降流：n2>n1 I2