教学设计
课题 第三章第3节：变压器
课型 新授课 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□
设计者 乌海市第六中学——吴婧
教学内容分析
本节在内容上与前后相呼应，一方面是上一章“电磁感应"教学的进一步延伸，即通过变压器的学习可以使学生了解电磁感应现象更广泛的应用。另一方面,变压器是交流电路中常用的电气设备，在远距离输电中是不可缺少的装置，是学习下一节的基础。 在教材中，首先介绍了变压器的基本构成，然后在互感现象的基础上分析了变压器的工作原理,让学生理解为什么原、副线圈之间没有导线的连接，副线圈中还可以输出电流。再通过设计实验，探究变压器原、副线圈电压与匝数之间的关系。在教学中，指导学生结合实验探究，再经过理论推导得出原、副线圈电压、电流与匝数白关系，并能从能量的传递与转化的角度进一步加深对变压器的认识。这可以让学生再次体会交变电流和恒定电流的区别，也是本节教学的突破口。
学情分析
学生在学习本节内容之前,已经掌握了电流的磁效应、电磁感应定律、互感和自感现象等相关知识,也了解了交变电流的特点。因此,教学内容的设计应该围绕着这类知识点展开。变压器作为生活中十分常见的器件，可有效引发学生的兴趣。但如果只单纯地通过讲解可拆变压器或者介绍大型变电站的变压器，不利于学生兴趣的激发和思维的发散。所以，在教学过程中要充分发挥实验的作用，通过教师的引导,激发学生的求知欲和认知兴趣，能够让学生更全面地了解变压器的特点以及在生活中的应用。
学习目标
1.通过课堂小实验，使学生认识变压器的构造，理解变压器的工作原理；（物理观念，） 2.小组合作探究理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，让学生了解理想化模型在物理学研究中的重要性，进一步体会建立理想模型这种思维方法。（物理探究、科学思维、科学态度与责任） 3.学生能运用变压器原、副线圈变压比解决实际问题。（科学思维） 4.通过让学生经历猜想、实验探究、分析、改进再进行理论严密推导的过程，培养学生科学推理、科学论证的能力，同时提高科学探究能力。（科学态度与责任） 5在实验中要养成安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。（科学态度与责任）
学习重点难点.
教学重点： 1.探究理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系； 2.学会运用控制变量法、数据处理时的列表法和图像法。 教学难点： 1.理解理想变压器中能量关系； 2.应用原、副线圈中电压与匝数的关系解决实际问题。
教学辅助支持
可拆变压器、学生电源、小灯泡、多用电表、PPT
教学活动设计
过程学习内容与教师活动学生任务/活动设计设计意图及对应目标达成引入课堂小实验： 变压器原线圈与一节干电池相连接，几位同学手牵手与变压器副线圈相连接，此时同学们有什么感觉？ 将原线圈与干电池断开连接，此时同学们有什么感觉？ 为什么会出现这样的现象？当原线圈与电池相连时，学生没有任何感觉；当原线圈与电池断开连接的瞬间，学生会有触电的感觉。设计小实验，引起学生注意，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的积极性。环节一 内容1.变压器的构造及工作原理 教师活动： （1）将变压器分发到小组内，同学们自己动手拆解变压器，观察并思考变压器的主要结构 提问：变压器的基本构造有哪些？学生任务/活动 （1）学生动手拆解变压器，根据拆解出的零件回答变压器的构造为：两个线圈、铁芯。 通过学生自己动手拆解变压器，可以提高学生的学习积极性，有助于学生更加清楚地认识变压器的基本构造，同时可以提高学生的观察能力和表达能力。给小组内学生准备一个学生电源，一组变压器和一个小灯泡等若干器材，设计电路，使小灯泡发光，思考如何能让灯泡不与学生电源直接连接的情况下发光，如何连接电路呢？ 提问：既然原副线圈不连在一起，变压器是如何把电能从原线圈传输到副线圈使小灯泡发光的？为什么有的学生按照相同的方式连接电路，小灯泡却不发光 （2）学生尝试将变压器的一个线圈与学生电源相连，小灯泡与另一个线圈相连，使小灯泡发光。 学生通过思考、讨论：只有在原线圈与交变电流连接才能使小灯泡发光。当原线圈中通有交变电流时，铁芯中会产生交变的磁通量;这个磁通量在副线圈中引起感应电动势，这是互感现象，互感现象是变压器工作的基础。 让学生设计电路使小灯泡发光，使学生对变压器产生兴趣。 通过实验，让学生体会如何用变压器使小灯泡发光，培养学生自主思考探究和实验探究的能力。小结： 变压器的构成：原线圈、副线圈、闭合铁芯 变压器的工作原理：互感现象环节二内容2. 理想变压器 教师活动： 分析变压器中铁芯的作用： 缓慢的将铁芯从闭合到不闭合，观察灯泡的亮度变化，说明了什么问题？ 分析电能损耗： 请同学们触摸工作后的变压器的线圈和铁芯，说出感觉，分析电能的损失。 理想变压器模型 设想有一种变压器没有任何损耗——理想变压器，需要具备哪些条件？这种变压器真实存在吗？ 学生任务/活动 仔细观察灯泡的亮度变化，铁芯从闭合到不闭合，灯泡逐渐变暗。说明铁芯若不闭合，原线圈产生的磁通量只有一小部分穿过副线圈，大部分漏失在外。铁芯闭合，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，穿过副线圈，大大增强变压器传输电能的作用。 学生触摸后发现铁芯和线圈发热。 原因是原副线圈有电阻，通电时会产生焦耳热；铁芯发热是由于铁芯中会产生涡流，损耗电能。 学生经过思考、讨论、交流： 理想变压器需要满足： ①无磁通量的漏失 ②线圈没有电阻 ③铁芯不发热 理想变压器是一种理想模型，没有真实存在 引导学生分析变压器中影响能量损耗的原因，增强学生分析问题，寻求解决问题办法的能力。 让学生通过自己的感受，推测变压器中能量损耗的来源 学生总结理想变压器的特征，构建理想变压器模型，培养学生的科学思维素养。总结： 理想变压器的条件：无磁损，无铜损，无铁损环节三：内容3. 探究原、副线圈中电压与匝数的关系 教师活动： 改变原副线圈的匝数时，灯泡的亮度会变化，请大家猜测原副线圈上的电压可能跟什么因素有关？我们如何探究它们之间的关系呢？ 请大家根据手中的学生电源、变压器和多用电表，思考如何设计实验探究影响副线圈电压大小的因素？思考需要测量和记录的物理量有哪些？ 对学生设计的实验进行评价 数据分析： 从得到的数据中可以得出哪些规律呢？ 理论分析实验数据：变压器的工作是基于互感现象，如果变压器为理想变压器，跟大家根据理论推导原副线圈两端的电压与匝数的关系是否够满足上述实验结论？ 实验注意事项： 为保证实验的安全和成功，实验中需要注意哪些问题？学生任务/活动 （1）猜测电压可能跟原副线圈的匝数存在关系，需要采用控制变量法来进行探究。 （2）学生小组内进行认真思考并讨论交流，设计探究实验。设计好后与全班同学进行分享，其他组的同学进行评价。 学生根据设计的实验进行实验，将数据记录在设计好的表格中。 （3）认真观察表格中的数据，发现原副线圈的匝数比与原副线圈的电压比很接近。 （4）学生思考、交流讨论：若不考虑漏磁，则原副线圈磁通量变化量相同；根据法拉第电磁感应定律，原副线圈产生的感应电动式与线圈匝数成正比；理想变压器不计原副线圈的电阻，则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势相等。 由以上分析可知， （5）①为了人身安全，只能使用低压交流电源， 所用电压不要超过12v,即使这样,通电时也不要用手接触裸露的导线和接线柱。②为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡进行试测，大致确定被测电压后再选择适当的挡位进行测量。③连接电路后要由几位同学分别独立检查，并经过确认，只有这时才能接通电源。 通过实验中灯泡的亮度与电压和线圈匝数之间的关系，分析猜测输出电压的影响因素。 学生小组讨论，自主设计实验，拓宽学生的思考问题的空间，让学生获得思维推导的体验。 引导学生分析实验数据，找出其中的规律，加深学生的分析推理能力。 通过变压器的工作原理，让学生从理论层面深度思考理想变压器原副线圈两端电压与匝数之间的关系体验，推导原副线圈上感应电动式的思维过程。 使学生在实验中要养成安全使用电表的习惯。总结： 理想变压器原副线圈中电压和匝数的关系： 变压器的分类：升压变压器、降压变压器环节四内容4：推导原、副线圈中电流与匝数的关系 教师活动： 提问：理想变压器原副线圈输出功率有什么关系 提问：若理想变压器只有一个副线圈，请大家尝试推导原副线圈中电流I1与I2的关系学生任务/活动 学生思考交流讨论后回答：P出=P入 学生思考、讨论、交流： 由P1=P2 及P1=U1I1，P2=U2I2 得： 引导学生理解理想变压器中功率关系，并推导原副线圈中电流之间的关系。 以建构理想模型的方法建立理想变压器的模型，以寻找守恒量的方法，推理变压器原、副线圈的关系总结： 理想变压器原副线圈功率关系：P出=P入 理想变压器原副线圈电流关系：课堂小结在远距离输电的过程中，离不开变压器，变压器在远距离送电的过程中起到什么作用，这个内容，我们下节课继续分析。
板书设计
作业与拓展学习设计
课后题：第2题，第3题 请查阅资料，完成课后第5题 思考有多个副线圈的变压器的变压、变流规律 翻阅资料、上网查询有关变压器的相关知识变压器 学习任务单
学科：物理 年级： 高二
【学习目标】我该学什么？
1.通过课堂小实验，认识变压器的构造，理解变压器的工作原理；
2.小组合作探究理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，了解理想化模型在物理学研究中的重要性，进一步体会建立理想模型这种思维方法。
3.运用变压器原、副线圈变压比解决实际问题。
4.通过经历猜想、实验探究、分析、改进再进行理论严密推导的过程，培养科学推理、科学论证的能力，同时提高科学探究能力。
5.在实验中要养成安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。
【重点难点】
教学重点：
探究理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系；
学会运用控制变量法、数据处理时的列表法和图像法。
教学难点：
理解理想变压器中能量关系；
应用原副线圈中电压与匝数的关系，解决实际问题。
【学习过程】问题情境—自主学习—合作探究—展示交流—总结提升。
问题：（15分钟）
如何能让灯泡不与学生电源直接连接的情况下发光，如何连接电路呢？
变压器是如何把电能从原线圈传输到副线圈使小灯泡发光的？
合作探究：理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系（15分钟）
设计实验——进行实验——数据分析——理论分析
小组展示：实验设计及实验结果（5分钟）
总结：（5分钟）
【达标检测】我学会了吗？设计达标检测练习和巩固、拓展、提升学习内容的作业，引导学生自评和互评。
1.如图所示，一理想变压器给一标有“20 V 10 W”的小灯泡供电，原、副线圈分别接一理想电流表和一理想电压表。当原线圈输入220 V的交变电流时，闭合开关S后小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（ ）
A.变压器原、副线圈的匝数比为1∶11
B.变压器原、副线圈中每匝线圈的磁通量的变化率之比为11∶1
C.将开关S断开，电压表的示数将变为0
D.小灯泡两端再并联一个相同的灯泡，电流表的示数将变为原来的两倍
2.［多选］如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1=1 100匝，副线圈的匝数n2=220匝，交流电源的电压u=220√2sin 100πt（V），电阻R=44 Ω，电表均为理想交流电表。则下列说法中正确的是（ ）
A. 交流电源的频率为50 Hz
B. 电流表A1的示数为0.2 A
C. 变压器的输入功率为88 W
D. 电压表的示数为44 V
3.［多选］如图所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈上的电压，则（ ）
A.保持U1及P的位置不变，S由a合到b时，I1将增大
B.保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗的功率将减小
C.保持U1不变，S合在a处，使P上滑，I1将增大
D.保持P的位置不变，S合在a处，若U1增大，I1将增大
【拓展延伸】设计进一步学习需要思考的问题，为后续教学做准备。
完成教材课后第5题。
