2021-2022學(xué)年魯科版選擇性必修第二冊3-3科學(xué)探究變壓器教案

第3節(jié)科學(xué)探究：變壓器教案教學(xué)目標1.學(xué)生了解變壓器的構(gòu)造，工作原理（互感現(xiàn)象）和作用。2.學(xué)生知道理想變壓器模型及其原、副線圈間的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系，并能解決相關(guān)問題。3.學(xué)生分析實際變壓器的能董損耗，通過實驗和理論引出理想變壓器模型。4.學(xué)生根據(jù)要求設(shè)計實驗，正確進行實驗操作，分析得出實驗結(jié)。5.學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)關(guān)系的過程，體驗團隊合作精神和實事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重難點教學(xué)重點：理想變壓器原、副線圈電壓和電流與匝數(shù)的關(guān)系教學(xué)難點：理想變壓器模型教學(xué)工具：可拆變壓器、萬用表、導(dǎo)線、學(xué)生電源、小燈泡、多媒體課件。教學(xué)方法：講授法、實驗探究法、啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)過程復(fù)習(xí)提問、引入新課問題1:產(chǎn)生感應(yīng)電動勢條件是什么？問題2:法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容是什么？問題3:什么是互感現(xiàn)象？創(chuàng)設(shè)情景：PPf投影生活中手機、mp3、隨身聽、電動摩托車等額定工作電壓。教師引導(dǎo)：各種用電器的額定電壓各不相同，而日常照明電路的電壓是220V,那么如何解決這一問題呢？就需要一種裝置能改變電壓，這就是我們這節(jié)課研究的課題一變壓器。設(shè)計意圖：復(fù)習(xí)上章內(nèi)容，為本節(jié)課探究變壓器工作原理做鋪墊。通過多媒體展示，創(chuàng)設(shè)生活情景，通過學(xué)生觀察，從生活中感悟變壓器的重要作用，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情。新課教學(xué)1.探究變壓器構(gòu)造問題1:變壓器的構(gòu)造是由哪幾部分構(gòu)成的？問題2:閱讀課本，變壓器的示意圖和符號是怎樣？教師引導(dǎo)：指導(dǎo)學(xué)生拆裝可拆變壓器，讓學(xué)生自己得出變壓器的結(jié)構(gòu)。設(shè)計意圖：通過親身感受，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。2.探究變壓器的工作原理創(chuàng)設(shè)情景1:把兩個沒有用導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈先后連到直流、交流電源上，另一個線圈與燈泡構(gòu)成閉合回路，如圖所示。問題1:猜想兩種情況下，燈泡會發(fā)光嗎？教師引導(dǎo)；鼓勵學(xué)生說出自己的想法。創(chuàng)設(shè)情景2:做演示實驗一，把一個線圈連到直流檔，觀察小燈泡的現(xiàn)象。問題2:變壓器副線圈和原線圈電路是否相通？問題3:若給原線圈隊接直流電壓，為什么燈泡不亮？創(chuàng)設(shè)情景3:做演示實驗二，把一個線圈連到交流檔，觀察小燈泡的現(xiàn)象。問題4:變壓器的鐵芯帶電嗎？創(chuàng)設(shè)情景4:做演示實驗三，將可拆變壓器的鐵芯由不閉合到閉合，觀察小燈泡的現(xiàn)象。待變壓器正常工作時嘗試提起橫條鐵芯。問題5:變壓器原副線圈不相通，那么閉合的鐵芯作用是什么呢？問題6:怎樣從能的轉(zhuǎn)化角度看變壓器的工作原理？學(xué)生總結(jié)：變壓器只能改變交流電壓。設(shè)計意圖：利用學(xué)生的原有知識，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)變壓器的工作原理，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的能力。3.探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系創(chuàng)設(shè)情景：調(diào)節(jié)學(xué)生電源的電壓和線圈的匝數(shù)，觀察燈泡亮度的變化。問題1:原、副線圈的電壓與什么因素有關(guān)系？問題2:證明該猜想需要哪些實驗器材？問題3:實驗電路圖是怎么樣的？問題4:如何設(shè)計數(shù)據(jù)表格？教師引導(dǎo)：探究牛頓第二定律采用的實驗方法一—控制變量法。為了人身安全，用低壓交流電壓不超過12V,實驗過程中不要用手碰到裸導(dǎo)線以及接線柱。學(xué)生通過討論交流得出實驗電路圖，實驗方案，設(shè)計表格，然后進行分組實驗探究：①n1、n2一定，U1對U2的影響②U1、n1一定，n2對U2的影響③U1、n2一定，n1對U2的影響學(xué)生實驗得到結(jié)論：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，原副線圈兩端電壓之比等于這兩個線圈的匝比：設(shè)計意圖：通過實驗探究過程，培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力，體會合作的快樂，體驗成功的喜悅，從而重視物理規(guī)律及定律的學(xué)習(xí)。4.探究理想變壓器模型創(chuàng)設(shè)情境：變壓器實際的作用就是把原線圈的能量耦合到副線圈。把收音機放在變壓器旁邊可以聽到”吱吱”聲。變壓器工作一段時間后，讓學(xué)生觸摸鐵芯和線圈。問題1:原線圈所有的磁感線是不是都通過副線圈？問題2:鐵芯和線圈發(fā)熱又說明了什么？問題3:理想變壓器的特點是什么呢?教師引導(dǎo)：理想變壓器是完全沒有能量損耗的。學(xué)生探究得到理想變壓器的特點：①線圈沒有電阻怠②無磁通量漏失③鐵芯不發(fā)熱。問題4:請嘗試用理論推導(dǎo)理想變壓器變壓規(guī)律？學(xué)生推導(dǎo)：原、副線圈感應(yīng)電動勢分別為則有對原線圈回路：U1-E1=I1r≈0.不考慮線圈內(nèi)阻，U1=E1對副線圈回路：E2=U2+I2r2不考慮線圈內(nèi)阻，E2=U2有教師講解：由于在技術(shù)和材料上采取了許多有效措施。實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負荷工作時效率可以達到95%以上，所以在中學(xué)研究時，我們把它當成100%(理想變壓器）是沒有問題的。(1) n2>n1，U2>U1一升壓變壓器。(2) n2<n1，U2<U1—降壓變壓器。用PPT'投影生活中形形色色的變壓器并簡單介紹其用途。設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生利用原有的知識解決新問題的能力，培養(yǎng)提出問題一進行實驗一理論分析一解決問題的科學(xué)思路。從生活實例到理想變壓器模型的建立，使學(xué)生的知識得以升華。5.理想變壓器電流變化規(guī)律創(chuàng)設(shè)情境：理想變壓器在能量轉(zhuǎn)化的過程中沒有能量損失。問題1:電功率計算式是怎樣的？問題2:原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)有什么關(guān)系？教師引導(dǎo)：提示理想變壓器輸入功率等于輸出功率。學(xué)生探究：得到結(jié)論：理想變壓器原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比。設(shè)計意圖：教師提示，降低學(xué)生推導(dǎo)理想變壓器變流規(guī)律的難度，突破了本節(jié)課的教學(xué)難點。作業(yè)：“練習(xí)與應(yīng)用”第