2024-2025學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 4 變壓器（1）教學(xué)實(shí)錄 新人教版選修3-2

2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流4變壓器（1）教學(xué)實(shí)錄新人教版選修3-2主備人備課成員設(shè)計(jì)意圖本節(jié)課以變壓器的基本原理和應(yīng)用為主線，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和理論分析相結(jié)合的方式，使學(xué)生深入理解變壓器的構(gòu)造、工作原理和能量傳輸特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)和電路理論打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①變壓器的工作原理，包括電磁感應(yīng)定律在變壓器中的應(yīng)用；

②變壓器的能量傳輸過(guò)程，特別是電壓和電流的變化關(guān)系；

③變壓器的構(gòu)造及其各部分的作用，如鐵芯、線圈和絕緣材料。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①變壓器中電磁感應(yīng)現(xiàn)象的定量分析，包括電壓與匝數(shù)比的關(guān)系；

②變壓器效率的計(jì)算，理解能量損耗的原因和影響因素；

③變壓器在實(shí)際電路中的應(yīng)用，如電壓調(diào)節(jié)和隔離，以及其優(yōu)缺點(diǎn)分析。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源軟硬件資源：變壓器模型、示波器、交流電源、電流表、電壓表、導(dǎo)線、開關(guān)。

課程平臺(tái)：多媒體教學(xué)平臺(tái)、物理教學(xué)軟件。

信息化資源：變壓器原理動(dòng)畫、相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻、在線物理論壇。

教學(xué)手段：實(shí)物演示、多媒體教學(xué)、小組討論、實(shí)驗(yàn)操作。教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課

同學(xué)們，上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，了解到變化的磁場(chǎng)會(huì)在閉合回路中產(chǎn)生電流。今天我們將進(jìn)一步探討交變電流在電力傳輸中的應(yīng)用，也就是變壓器。首先，請(qǐng)同學(xué)們回憶一下電磁感應(yīng)的基本原理，以及如何產(chǎn)生感應(yīng)電流。

（二）變壓器的基本原理

1.變壓器模型展示

現(xiàn)在，讓我們來(lái)觀察一下這個(gè)變壓器模型。首先，我會(huì)在模型的一側(cè)接入交流電源，另一側(cè)接入電流表和電壓表。通過(guò)觀察，你們可以發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的讀數(shù)發(fā)生了變化。這是為什么？

2.學(xué)生觀察與討論

請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察，討論一下變壓器的工作原理，以及電流和電壓是如何變化的。

（三）實(shí)驗(yàn)探究

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

我們將進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)探究變壓器的原理。首先，請(qǐng)同學(xué)們準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)器材：變壓器模型、交流電源、電流表、電壓表、導(dǎo)線等。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

a.將交流電源接入變壓器的一側(cè)，另一側(cè)連接電流表和電壓表。

b.調(diào)節(jié)交流電源的電壓，觀察電流表和電壓表的讀數(shù)。

c.改變變壓器的輸入電壓，重復(fù)步驟b，記錄數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)分析

請(qǐng)同學(xué)們分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論以下問(wèn)題：

a.輸入電壓與輸出電壓之間的關(guān)系是什么？

b.輸入電流與輸出電流之間的關(guān)系是什么？

c.變壓器的能量傳輸過(guò)程中有哪些損耗？

（四）變壓器的工作原理

1.電磁感應(yīng)定律

變壓器的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)交流電流通過(guò)變壓器的初級(jí)線圈時(shí)，會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致次級(jí)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2.變壓器效率

變壓器在能量傳輸過(guò)程中會(huì)有一定的損耗，主要包括銅損和鐵損。銅損是由于電流通過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生的電阻熱，鐵損則是由于鐵芯磁化產(chǎn)生的能量損耗。

3.變壓器的類型與應(yīng)用

變壓器可以分為升壓變壓器和降壓變壓器。升壓變壓器可以將低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓，常用于輸電線路；降壓變壓器則相反，常用于家用電器和照明。

（五）課堂小結(jié)

今天我們學(xué)習(xí)了變壓器的基本原理、工作原理、效率以及應(yīng)用。變壓器在電力傳輸中具有重要作用，能夠有效地降低輸電線路的損耗，提高傳輸效率。請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)一下今天所學(xué)的知識(shí)，并思考如何將變壓器原理應(yīng)用于實(shí)際生活中。

（六）課后作業(yè)

1.完成課本相關(guān)練習(xí)題，加深對(duì)變壓器原理的理解。

2.查閱資料，了解變壓器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用案例。

3.思考如何設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的變壓器模型，并嘗試制作。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.理解了變壓器的工作原理：學(xué)生能夠清晰地理解變壓器的基本構(gòu)造，包括初級(jí)線圈、次級(jí)線圈、鐵芯等部分，以及它們?cè)谧儔浩鞴ぷ髦械淖饔谩W(xué)生掌握了電磁感應(yīng)定律在變壓器中的應(yīng)用，能夠解釋電壓與匝數(shù)比的關(guān)系。

2.掌握了變壓器的能量傳輸特性：學(xué)生學(xué)會(huì)了如何分析變壓器在能量傳輸過(guò)程中的電壓、電流變化，理解了變壓器在電壓升高或降低時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，如升壓變壓器在輸電線路中的應(yīng)用，以及降壓變壓器在家庭電路中的應(yīng)用。

3.提高了實(shí)驗(yàn)操作能力：通過(guò)實(shí)際操作變壓器模型，學(xué)生鍛煉了實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)會(huì)了如何正確使用電流表、電壓表等實(shí)驗(yàn)器材，提高了實(shí)驗(yàn)觀察、記錄和分析數(shù)據(jù)的能力。

4.增強(qiáng)了科學(xué)探究精神：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)會(huì)了提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果等科學(xué)探究的基本步驟，培養(yǎng)了科學(xué)思維和解決問(wèn)題的能力。

5.深化了電磁感應(yīng)理論的應(yīng)用：學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)變壓器，進(jìn)一步理解了電磁感應(yīng)的原理，能夠?qū)㈦姶鸥袘?yīng)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題，提高了理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

6.提升了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)：在小組討論和實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)生學(xué)會(huì)了與他人合作，共同完成任務(wù)，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和溝通能力。

7.培養(yǎng)了創(chuàng)新意識(shí)：學(xué)生在思考變壓器在實(shí)際生活中的應(yīng)用時(shí)，能夠提出一些創(chuàng)新性的想法，如設(shè)計(jì)更高效的變壓器模型，或者思考如何改進(jìn)現(xiàn)有的變壓器設(shè)計(jì)。

8.加深了對(duì)電路理論的理解：通過(guò)學(xué)習(xí)變壓器，學(xué)生對(duì)電路中的電壓、電流、功率等概念有了更深入的理解，為后續(xù)學(xué)習(xí)電路理論打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

9.增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣：學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)觀察變壓器模型、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)物理現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣，激發(fā)了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

10.培養(yǎng)了環(huán)保意識(shí)：學(xué)生了解到變壓器在降低輸電損耗、提高能源利用效率方面的作用，增強(qiáng)了節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。課后作業(yè)1.**計(jì)算題**：一個(gè)理想變壓器，初級(jí)線圈匝數(shù)為N1=1000匝，次級(jí)線圈匝數(shù)為N2=200匝，初級(jí)線圈接入交流電壓U1=220V。求次級(jí)線圈的輸出電壓U2是多少？

答案：U2=(N2/N1)*U1=(200/1000)*220V=44V

2.**分析題**：一個(gè)變壓器的初級(jí)線圈接入交流電壓U1=110V，次級(jí)線圈輸出電壓U2=220V，初級(jí)線圈電流I1=5A。假設(shè)變壓器效率為95%，求次級(jí)線圈的輸出電流I2是多少？

答案：首先計(jì)算次級(jí)線圈的輸出功率P2=U2*I2，由于變壓器效率為95%，初級(jí)線圈的輸入功率P1=P2/0.95。所以，I2=P2/U2=P1/U1=(U2*I2)/U1=220V*5A/110V=10A。

3.**實(shí)驗(yàn)題**：進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的變壓器實(shí)驗(yàn)，已知初級(jí)線圈匝數(shù)為N1=50匝，次級(jí)線圈匝數(shù)為N2=20匝，初級(jí)線圈接入交流電壓U1=6V，測(cè)量次級(jí)線圈的輸出電壓U2。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算變壓器的電壓變比和效率。

答案：電壓變比=N2/N1=20/50=0.4，即次級(jí)電壓是初級(jí)電壓的0.4倍。效率=(U2*I2)/(U1*I1)=(U2*0.4*U1)/(U1*I1)=0.4。

4.**應(yīng)用題**：一個(gè)降壓變壓器用于將220V的交流電壓降至110V，初級(jí)線圈匝數(shù)為N1=500匝。求次級(jí)線圈至少需要多少匝？

答案：N2=N1*(U1/U2)=500*(220/110)=1000匝。

5.**思考題**：為什么變壓器在工作時(shí)會(huì)有能量損耗？如何減少這些損耗？

答案：變壓器在工作時(shí)會(huì)有能量損耗，主要是由于銅損和鐵損。銅損是由于電流通過(guò)線圈時(shí)產(chǎn)生的電阻熱，可以通過(guò)使用粗線減少電阻來(lái)減少銅損。鐵損是由于鐵芯磁化產(chǎn)生的能量損耗，可以通過(guò)使用高質(zhì)量的硅鋼片來(lái)減少鐵損。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

學(xué)生在課堂上積極參與討論，對(duì)變壓器的工作原理和能量傳輸過(guò)程表現(xiàn)出濃厚的興趣。大部分學(xué)生能夠準(zhǔn)確回答問(wèn)題，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行合理分析。課堂表現(xiàn)整體良好。

2.小組討論成果展示：

在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠積極分享自己的觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)合作交流，共同解決了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。小組討論成果展示中，學(xué)生的表達(dá)能力和邏輯思維能力得到了鍛煉。

3.隨堂測(cè)試：

通過(guò)隨堂測(cè)試，學(xué)生對(duì)變壓器的基本原理和能量傳輸過(guò)程的理解程度得到了檢驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生對(duì)電壓、電流變化關(guān)系、變壓器效率等知識(shí)點(diǎn)掌握較好。部分學(xué)生在變壓器類型與應(yīng)用方面存在理解偏差，需要進(jìn)一步講解和指導(dǎo)。

4.學(xué)生反饋：

學(xué)生反饋中提到，課堂內(nèi)容豐富，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單易懂，有助于加深對(duì)知識(shí)的理解。同時(shí)，學(xué)生希望教師能夠增加實(shí)際應(yīng)用案例的講解，以便更好地將理論知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來(lái)。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

針對(duì)課堂表現(xiàn)，教師對(duì)學(xué)生的積極參與和良好表現(xiàn)給予肯定。在小組討論環(huán)節(jié)，教師提醒學(xué)生注意傾聽(tīng)他人意見(jiàn)，培養(yǎng)合作精神。針對(duì)隨堂測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，教師將針對(duì)以下方