2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流4變壓器1教案新人教版選修3-2

PAGE1-變壓器【教材分析】《變壓器》是物理選修3—2第五章《交變電流》第4節(jié)的內(nèi)容。變壓器也是溝通電路中常見(jiàn)的一種電器設(shè)備,它是建立在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，是電磁感應(yīng)教學(xué)的進(jìn)一步延長(zhǎng)，同時(shí)，是遠(yuǎn)距離輸電不行缺少的裝置，為學(xué)習(xí)遠(yuǎn)距離輸電奠定了基礎(chǔ)，所以這一節(jié)在物理的學(xué)習(xí)過(guò)程中起著承上啟下的重要作用。即是本章重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是高考的熱點(diǎn)之一?！緦W(xué)情分析】學(xué)生基礎(chǔ)極其差，對(duì)前面電磁感應(yīng)還不是特殊理解，但腦海里已有肯定的印象，須要老師在講解變壓器原理時(shí)須要多引導(dǎo)，讓學(xué)生在電磁感應(yīng)理論的基礎(chǔ)上理解什么是互感現(xiàn)象？為什么原、副線圈之間沒(méi)有載流導(dǎo)線的連接，副線圈中還可以輸出電流？使學(xué)生再次體會(huì)交變電流與恒定電流的區(qū)分，以及溝通電的特點(diǎn)。學(xué)生對(duì)變壓器會(huì)感覺(jué)比較生疏，教學(xué)中課依據(jù)實(shí)際狀況向?qū)W生進(jìn)行介紹，如圖片、實(shí)物，以及利用是多媒體設(shè)備展示相關(guān)的視頻資源，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的愛(ài)好和開(kāi)闊學(xué)生的眼界?！驹O(shè)計(jì)理念】教學(xué)應(yīng)圍繞“什么是變壓器？”“變壓器副線圈為什么有電壓？”“變壓器為什么能變更電壓？”“變壓器是怎樣變更電壓、電流的？”等問(wèn)題為線索綻開(kāi)教學(xué)。以能量轉(zhuǎn)化和傳輸為核心，突出變壓器的志向化模型，這是處理本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容所遵循的基本原則?！窘虒W(xué)目標(biāo)】（一）學(xué)問(wèn)與技能1．知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。2．理解志向變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問(wèn)題。3、了解變壓器在生活中的應(yīng)用。（二）過(guò)程與方法在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培育學(xué)生運(yùn)用物理志向化模型分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)力。（三）情感、看法與價(jià)值觀1．使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。2．激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的愛(ài)好和熱忱，使他們了解變壓器在生活中的應(yīng)用。3．進(jìn)行科學(xué)看法、科學(xué)方法的教化，了解志向化模型在物理學(xué)探討中的重要性?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】1．重點(diǎn)：志向變壓器原副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系；2．難點(diǎn)：志向變壓器電壓、電流與匝數(shù)關(guān)系的分析推導(dǎo)。【教學(xué)打算】制作課件、Flash動(dòng)畫、試驗(yàn)視頻【教學(xué)方法】試驗(yàn)探究、思索探討、閱讀法、理論推理法、講解法【教學(xué)過(guò)程】一、創(chuàng)設(shè)情境，激趣導(dǎo)入1．在實(shí)際運(yùn)用中，我們經(jīng)常須要不同電壓的溝通電。如表所示：用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓MP3/MP43V筆記本電腦12v～20v掃描儀12V電動(dòng)車電池24v，36v，48v手機(jī)充電器4.2V4.4V5V5.3V黑白電視機(jī)顯像管1~2萬(wàn)伏錄音機(jī)6V9V12V彩色電視機(jī)顯像管3~4萬(wàn)伏我國(guó)民用照明電壓統(tǒng)一為220v！那么如何解決這一問(wèn)題呢？——我們須要變壓器。（讓學(xué)生體會(huì)到變壓器作用的實(shí)際意義）2．多媒體展示變壓器的種類和式樣（讓學(xué)生對(duì)實(shí)際變壓器有感性相識(shí)）；變壓器是如何變壓的呢？有什么規(guī)律？這就是我們今日要探究的課題。二、展示學(xué)習(xí)目標(biāo)（讓學(xué)生知道本節(jié)課須要駕馭哪些內(nèi)容）學(xué)生依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)用2分鐘閱讀課本三、新課教學(xué)1、變壓器的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)學(xué)生視察可拆變壓器的構(gòu)造，并通過(guò)示意圖明確下列概念：原線圈——與電源相連，輸入電壓U1，線圈匝數(shù)為n1副線圈——與用電器相連，輸出電壓U2，線圈匝數(shù)為n2小結(jié)：變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈構(gòu)成的。一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈（初級(jí)線圈），另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（次級(jí)線圈）。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。展示變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和畫出符號(hào)，如下圖所示：2．變壓器的原理提問(wèn)1：按上圖所示連接好電路，接通電源，視察燈泡是否發(fā)光。試驗(yàn)現(xiàn)象：燈泡亮了。兩個(gè)線圈并沒(méi)有干脆接觸，燈泡為什么亮了呢？這個(gè)試驗(yàn)說(shuō)明白什么？當(dāng)一個(gè)線圈中同交變電流時(shí)，變更的電流產(chǎn)生變更的磁場(chǎng)，變更的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中激起感生電場(chǎng)，從而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，燈泡中有了感應(yīng)電流，故燈泡發(fā)光。試驗(yàn)說(shuō)明，通過(guò)互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個(gè)線圈傳輸給另一個(gè)線圈。小結(jié)：互感現(xiàn)象時(shí)變壓器工作的基礎(chǔ)。在原線圈上加交變電壓U1，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量。這個(gè)交變磁通量既穿過(guò)原線圈，也穿過(guò)副線圈，在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如副線圈是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中同樣引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以，兩個(gè)線圈并沒(méi)有干脆接觸，通過(guò)互感現(xiàn)象，副線圈也能夠輸出電流。提問(wèn)2：小燈泡能發(fā)亮，說(shuō)明副線圈中有了電能，那變壓器是怎樣將電能從原線圈轉(zhuǎn)移到副線圈的？變壓器是如何變壓的呢？有什么規(guī)律？這就是我們今日要探究的課題。3、變壓器的變壓規(guī)律提問(wèn)3：變壓器是怎樣變更電壓的？引導(dǎo)學(xué)生猜想：原、副線圈匝數(shù)不同，可能與電壓的變更有關(guān)試驗(yàn)：探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系試驗(yàn)器材：可拆變壓器、學(xué)生電源、多用電表、導(dǎo)線試驗(yàn)電路：觀看試驗(yàn)視頻：結(jié)論：在試驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，變壓器的原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比：4、志向變壓器提問(wèn)1：變壓器將電能通過(guò)磁場(chǎng)能再轉(zhuǎn)化成電能的過(guò)程中，有沒(méi)有能量損失，損失在哪？學(xué)生活動(dòng)：閱讀課本42頁(yè)，找出答案答：1、原、副線圈有電阻，會(huì)發(fā)熱?！~損2、變壓器鐵芯產(chǎn)生渦流，會(huì)發(fā)熱。——鐵損3、少量磁通量從變壓器鐵芯內(nèi)漏失?！┐判〗Y(jié)：沒(méi)有能量損失的變壓器叫做志向變壓器。，只適用于志向變壓器。事實(shí)上變壓器的工作效率都很高，在一般的計(jì)算中，可以把實(shí)際變壓器視為志向變壓器。假如副線圈的電壓高于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫升壓變壓器；假如副線圈的電壓低于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫降壓變壓器。升壓變壓器，n2＞n1，降壓變壓器，n2＜n1。提問(wèn)2：①志向變壓器原、副線圈的功率有怎樣的關(guān)系？②志向變壓器原、副線圈的電流有怎樣的關(guān)系？小結(jié)：志向變壓器模型的建立在變壓器的電磁感應(yīng)過(guò)程中，電能和磁能的相互轉(zhuǎn)化是最主要的因素，而伴隨而來(lái)的損耗是一些次要因素。為了探討的便利，我們突出主要因素，忽視次要因素。這是科學(xué)探討的一種常用方法。那么我們可以把實(shí)際的變壓器抽象成志向變壓器——一個(gè)沒(méi)有能量損耗的志向變壓器。即P入=P出。學(xué)生活動(dòng)：自主推導(dǎo)志向變壓器原副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系志向變壓器輸入的電功率等于輸出的電功率，即P1=P2，U1I1=U2I2所以，志向變壓器的原副線圈的電流跟他們的匝數(shù)成反比。公式：5、學(xué)以致用（1）、電網(wǎng)輸送電的過(guò)程在輸電過(guò)程中，電壓必需進(jìn)行調(diào)整?！儔浩鳎?）、變壓器能不能變更直流的電壓？小結(jié)：直流電流通過(guò)原線圈，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)通過(guò)副線圈的磁通量是不變的。因此，在副線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈兩端也沒(méi)有電壓，所以變壓器不能變更恒定電流的電壓。（3）、原副線圈的導(dǎo)線粗細(xì)一樣嗎？小結(jié)：不一樣，高壓線圈匝數(shù)多而通過(guò)的電流小，用較細(xì)的導(dǎo)線繞制；低壓線圈匝數(shù)少而通過(guò)的電流大，用較粗的導(dǎo)線繞制。這也是判定高壓線圈和低壓線圈的一種方法。（4）隨堂練習(xí)（要留給學(xué)生足夠的思索時(shí)間，讓學(xué)生自己上臺(tái)練習(xí)）①、如圖所示,在變壓器的一端輸入直流電壓U1=6V，線圈的匝數(shù)之比n1：n2=1：2，則副線圈兩端輸出電壓為（）A10VB12VC0VD6V②、一臺(tái)志向變壓器原線圈的匝數(shù)為4400匝,與220V的溝通電源相連,當(dāng)副線圈接入額定電壓為36V的燈泡時(shí),能夠正常發(fā)光.則變壓器副線圈的匝數(shù)為()A、36匝B、72匝C、720匝D、1440匝③、一臺(tái)志向變壓器，原線圈2200匝，副線圈440匝，并接一個(gè)100Ω的負(fù)載電阻，若把原線圈接在220V溝通電源上，則電壓表示數(shù)為_(kāi)___V,電流表示數(shù)為_(kāi)____A。④、如圖所示，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1，原線圈接正弦溝通電源，副線圈接入“200V60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光。則()A．電源輸入功率為60WB．電流表的示數(shù)為6AC．電流表的示數(shù)為0.015AD．原線圈端電壓為10V6、系統(tǒng)歸納，總結(jié)全課在本節(jié)課學(xué)習(xí)中，我們學(xué)了哪些學(xué)問(wèn)，請(qǐng)同學(xué)們歸納總結(jié)？7、布置作業(yè)：課