人教版物理 选修3-2 第五章 第四节 变压器 教学设计.doc

第四节变压器教材分析变压器是交流电路中常见的一种设备也是远距离输送交流电不可缺少的装置学习变压器可以使学生了解电磁感应现象在生活中的广泛应用开拓学生视野增强学习物理的兴趣另一方面变压器从能的转化和传递的角度进一步强化学生对电磁感应现象的认识并为接下来学习远距离输电奠定基础本节教学的重点是理解变压器工作原理探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系教材要求学生定性了解变压器原理介绍变压器构造时要让学生知道原副线圈间并无电路相通这一事实进而让学生明确副线圈两端产生交变电压是原副线圈间通过闭合铁芯发生互感的结果变压器的教学围绕变压器为什么能够变压变压器是怎样改变电压和电流的等问题为线索来展开教学过程的采用定性分析和定量推导和实验探究相结合的方法先使学生初步理解互感现象再通过探究性实验得出电压与线圈匝数之间的关系然后通过理论分析得到理解的升华教材要求学生通过实验探究得出变压器的变压规律做好探究性实验是本节教学的关键为了培养学生根据实验研究物理规律的能力建议实验分两步进行第一步在法拉第电磁感应定律的指导下定性了解副线圈两端的电压与副线圈匝数有关系从而确定第二步的研究方向变压器的输入输出电压及原副线圈匝数的关系在教学中探究闭合铁芯在变压器中的作用时增加了变压器的铁芯从不闭合到闭合时小灯泡的亮度逐渐增加的动态实验避开了理想变压器与实际变压器的差异突出展示了它们的相同的物理本质和变化规律学习几种常用的变压器不仅增加了生产知识还可提高学生分析应用能力教学过程可采用讨论法充分利用实物或实物图和结构示意图适当介绍一些生产知识教学流程教学目标一知识目标了解变压器的构造及其工作原理掌握理想变压器的原副线圈中电压电流与匝数的关系并能应用它分析解决基本问题二能力目标通过探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验培养学生的实验能力提高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意义三情感目标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教学过程引入课题师生活中各种用电设备所需的电压并不相同电灯洗衣机等家用电器需要的电压而电视机显像管却需要以上的高电压同学们都知道家里电源都是交流那么电视内部是怎么实现电压升高的呢为了解决这个问题老师献给大家变个魔术老师直接把小灯泡接在一段导线上就能让其发光21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站师下面请同学们想一想小灯泡并没有直接连在电源上那么供小灯泡发光的电压是怎创设情境提出问题引导分析建立模型实验探究理论分析总结规律实践应用课堂小结布置作业么产生的呢生可以利用电磁感应让线圈处于变化的磁场中那么小灯泡就会发光师变化的磁场谁来提供呢生变化的电流师非常好下面请这位同学画一下电路图师展示自己实验的装置给大家师生活中类似于这样的装置很多这类装置就是我们通常所说的变压器变压器的构造一个闭合的铁芯上绕两组线圈线圈与交流电源相连线圈接线灯泡当线圈的电路断开或闭合的瞬间小灯泡就会发光板书变压器一变压器构造及原理师变压器由哪几部分组成它又是怎样工作的教师在黑板上画单相变压器示意图及其在电路图中的符号见图要求学生搞清图中所用字母和符号的意义板书闭合铁心原线圈初级线圈一次线圈匝副线圈次级线圈二次线圈匝输入电压输出电压师变压器的工作原理又是什么当变压器的原线圈接上交变电源后副线圈两端为什么会用电压而使小灯泡发光呢请解释产生这一现象的原因和过程师提示两个线圈之间有没有导线相连靠什么联系的生当原线圈接交变电源后在闭合的铁芯内产生了变化的磁通量它通过副线圈并使副线圈两端产生感应电动势若副线圈是闭合的它同样要在闭合的铁芯内产生变化的磁通量在原线圈中将产生感应电动势师这就是我们之前介绍的互感现象这时变压器的副线圈可以作为电源来使用当把用电器接在副线圈两端时副线圈电路中就会有感应电流产生若从能量的转化角度来分析变压器是怎样转化和传输能量的生原线圈输入的是电能先转化为原线圈中变化的磁场能再通过副线圈转化为电能师原线圈和副线圈两者中间是通过什么联系的生铁芯师演示使一个可拆变压器的铁芯从不闭合到闭合可以见到副线圈中的小灯泡的亮度从暗到亮的变化过程师为什么小灯泡的亮度会从暗逐渐变亮呢生因为铁芯不闭合时原线圈中的磁能只有一部分会传到副线圈闭合时传输的多师因为铁芯不闭合时原线圈中的磁通量只有一部分通过副线圈大部分漏失在外铁芯闭合以后由于铁芯被磁化绝大部分磁感线集中在铁芯内部贯穿副线圈大大增强了变压器传输电能的作用所以铁芯由不闭合到闭合过程中小灯泡的亮度会从暗逐渐变亮师可见漏失的磁感线对传输电能没有贡献有了闭合铁芯后漏失的磁感线大大减少但能完全避免漏失吗生不能仍会有一部分磁感线漏失在周围空间的师因此变压器副线圈输出的电能要小于原线圈输入的电能实际上变压器工作时除了因漏磁而损耗电能外还有哪些方面的原因也会引起电能的损耗呢先让学生思考鼓励猜想让一部分学生用手触摸工作后的变压器线圈和铁芯并说出感觉生线圈有电阻通电时要发热会损耗一部分电能师指出线圈是铜导线绕制成的在这部分上的损耗叫铜损生铁芯在反复磁化过程中也要发热师电能在铁芯上的损耗叫铁损师现在由于在材料和技术上采取了许多措施实际上大型变压器的效率可高达电能的损耗很小如果有一种完全没有能量损耗的变压器该多好我们一直在努力师完全没有能量损耗的变压器叫理想变压器那你们认为理想变压器应该具备什么条件呢生无漏磁通线圈的电阻不计铁芯不发热师理想化是科学研究的一种常用的重要方法在前面学习中我们通过这一方法得到了许多重要的物理模型如质点等二探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系师根据课堂一开始的演示实验以及你对变压器的理解你认为副线圈两端的电压与线圈的匝数可能有什么关系能不能说线圈的匝数越多它两端的电压就越高也许原线圈的匝数也会影响副线圈两端的电压也许师猜想还不够需要用实验来验证现在除了有可拆变压器外你看还需要哪些实验器材生导线交流电压表等师你为了得出变压器的副线圈两端的电压与哪些因素有关准备采取什么步骤生用控制变量法先保持原线圈的匝数不变改变副线圈的匝数研究其对副线圈电压的影响然后再保持副线圈的匝数不变研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响师为了人身安全我们的学生实验只能使用低压交流电源所用电压不要超过实验连好电路后要由同组的同学分别独立检查然后请老师确认只有这时才能接通电源记录数据分析得出探究结果后用准确的语言或数学公式表述出来实验电路和记录表格表21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站分析实验数据时在表格后面加和两项得到变压比公式结论变压器的原副线圈的电压比等于原副线圈的匝数比副线圈的输出电压由原线圈两端的输入电压和变压器的匝数比决定师理论上是不是这样的那位同学能够推倒一下生原副线圈中由于交变电流而发生互感现象使得原副线圈中的电流共同产生的变化的磁场原副线圈中就会产生相同的变化磁通量忽略漏磁现象原副线圈内阻很小内部损失的电压可忽略得由知升压变压器降压变压器变流规律理论推导原副线圈能量守恒输入与输出功率相等可得结论变压器工作时原副线圈中的电流强度与匝数成反比因而用细导线绕的是高压线圈此结论只适用于理想变压器的单组线圈的情况变压器的知识的巩固与深化例题有一个理想变压器原副线圈的匝数比为当它正常工作时求原副线圈的输入输出电压之比原副线圈的电流之比原副线圈的输入输出功率之比穿过原副线圈的磁通量的变化率之比讨论书后习题三几种常用的变压器互感器看课本电压互感器图利用变压器可以把高电压变为低电压电流互感器图把大电流变为小电流进行测量这样既能保证测量人员的安全同时解决了电表量程较小的矛盾生活中的变压器请同学们说说生活中的变压器那么电视机中实际上是有一个变压器实现了电压的升高学生小结提出问题本节课学习了什么知识研究问题时采用了什么研究问题的方法变压器的结构原理及变压器工作时的能量转化情况理想变压器的变压规律理想变压器的功率传输规律及由此规律得出的电流规律教学反思