高中物理选修1-1《变压器》教案
一、本节教材分析
变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交流电不可缺少的装置.在讲解变压器的原理时，要积极引导学生从电磁感应的角度说明：原线圈上加交流电压产生交流电流，铁芯中产生交变磁通量，副线圈中产生交变电动势，副线圈相当于交流电源对外界负载供电.要向学生强调，从能量转换的角度看，变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置，经过转换后一般电压、电流都发生了变化.有的学生认为变压器铁芯是带电的.针对这种错误认识，可让学生根据电磁感应原理，经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电，铁芯内部有磁场(铁芯外部磁场很弱).
变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些，教学中可根据实际情况向学生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔学生眼界，增加实际知识.
二、教学目标
1、知识目标
(1)知道变压器的构造.
(2)理解互感现象，理解变压器的工作原理.
(3)理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.
(4)理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.
(5)知道课本中介绍的几种常见的变压器.
2、能力目标
(1)用电磁感应去理解变压的工作原理，培养学生综合应用所学知识的能力.
(2)讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义.(抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素)
3、情感态度与价值观
(1)使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的.
(2)培养学生实事求是的科学态度.
三、教学重点、难点
重点：变压器工作原理及工作规律.
难点：1.理解副线圈两端的电压为交变电压.
2.推导变压器原副线圈电流与匝数关系.
3.掌握公式中各物理量所表示对象的含义.
四、学情分析：学生已经掌握了电磁感应现象的大致规律，了解了电感现象，为本节的学习打下了理论基础。可自行预习课本，了解相关原理。同时变压器的作用神奇，变压装置在生活中很常见，应激发学生学习主动性，利用课余时间，带着自己的问题，搜集资料了解变压器
五、教学方法
实验探究、演绎推理、学案导学
六、课前准备
可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等.
七、课时安排
1 课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标。
[师]在实际应用中，常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压.各种用电设备所需的电压也各不相同.电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压.一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压.交流便于改变电压，以适应各种不同需要.变压器就是改变交流电压的设备.这节课我们学习变压器的有关知识.
(三)合作探究、精讲点拨。
1.变压器原理
[师]出示可拆变压器，引导学生观察，变压器主要由哪几部分构成?
[生]变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接，叫原线圈(初级线圈)，另一个线圈跟负载连接，叫副线圈(次级线圈).两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.
[师]画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：
[演示]将原线圈接照明电源，交流电压表接到不同的副线圈上，观察交流电压表是否有示数?
[生]电压表有示数且示数不同.
[师]变压器原、副线圈的电路并不相同，副线圈两端的交流电压是如何产生的?请同学们从电磁感应的角度去思考.
[生]在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量.这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势.如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势.副线圈两端的电压就是这样产生的.
[师]物理上把原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象.互感现象是变压器工作的基础.
[生]变压器的铁芯起什么作用?
[师]如果无铁芯，并排放置的原副线圈也发生互感现象，但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能.如有铁芯，由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率.
[生]原副线圈中，感应电动势大小跟什么有关系?
[师]与线圈中磁通量变化率及线圈匝数成正比.
师生共同活动：
实验探究得出理想变压器得变比关系
推导理想变压器的变压比公式.
设原线圈的匝数为N1，副线圈的匝数为N2，穿过铁芯的磁通量为Φ，则原副线圈中产生的感应电动势分别为
E1=N1
E2=N2
在忽略漏磁的情况下，ΔΦ1=ΔΦ2，由此可得
在忽略线圈电阻的情况下，原线圈两端的电压U1与感应电动势E1相等，则有U1=E1;副线圈两端的电压U2与感应电动势E2相等，则有U2=E2.于是得到
[师]请同学们阅读教材，回答下列问题：
(1)什么叫理想变压器?
(2)什么叫升压变压器?
(3)什么叫降压变压器?
(4)电视机里的变压器和复读机里的变压器各属于哪一类变压器?
[生1]忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，叫做理想变压器.
[生2]当N2>N1时，U2>U1，这样的变压器叫升压变压器.
[生3]当N2
[生4]电视机里的变压器将220 V电压升高到10000 V以上属升压变压器;复读机的变压器将220 V电压降到6 V，属于降压变压器.
[师]理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系?
[生]P出=P入
[师]若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系?
[生]据P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：
U2I2=U1I1
则：
[师]绕制原副线圈的导线粗细一样吗?
[生]粗细不一样.高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线;低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线.
2.几种常见的变压器
[师]变压器的种类很多，请同学们阅读教材，了解几种常见的变压器，并回答下列问题：
(1)自耦变压器有何特点?
(2)自耦变压器如何作升压变压器?又如何作降压变压器?
(3)互感器分为哪几类?
(4)电压互感器的作用是什么?
(5)电流互感器的作用是什么?
[生1]自耦变压器只有一个线圈，滑动头位置变化时，输出电压会连续发生变化.
[生2]若把整个线圈作副线圈，线圈的一部分作原线圈，为升压变压器;若把线圈的一部分作副线圈，整个线圈作原线圈，为降压变压器.
[生3]互感器分为两类，即电压互感器和电流互感器.
[生4]电压互感器用来把高电压变成低电压.它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入交流电压表，根据电压表测得的电压U2和变压比，就可以算出高压电路中的电压.
[生5]电流互感器用来把大电流变成小电流.它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入交流电流表.根据电流表测得的电流I2和变流比，可以算出被测电路中的电流.
(四)反思总结，当堂检测。
本节课主要学习了以下内容：
1.变压器主要由铁芯和线圈组成.
2.变压器可改变交变电的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象.
3.理想变压器：忽略一切电磁损耗，有
P输出=P输入
4.日常生活和生产中使用各种类型的变压器，但它们遵循同样的原理.
(五)发导学案、布置预习。
九、板书设计
十、教学反思
回顾变压器这节课，收获颇多，有很多成功的地方，和可以总结的经验，也一些不足之处。
收获：通过此次上课，更加深入的了解了新课改新教材的新，教学目标，方法，都有很大的变化，在准备的过程中逐步的提高了对新教材本质的把握，用新的方法来组织教学，取得了意想不到的良好效果。比如在研究变压器的工作原理我采用了给动画配说解说词的方式，在我的引导下，学生自己给动画配说了解说词，通过学生对动画的理解，解说的过程，加深了对变压器工作原理的理解，达到了探究的目的，提高了学生的学习兴趣，丰富了课堂的教学方法和手段。
此外，通过这次上课，让我在课堂的安排上更加条理清楚，符合学生的认知水平和规律，让学生在接受知识时水到渠成，由以前的给于式教学转变为启发式教学，让学生主动地去研究，提高学生的学习动机，各环节的过渡自然，层层深入，逐步递进，学习有层次感。这次上课使我更加注重基本功的培养，让我的基本功又有了一次更高的提升，也让我懂得了基本功在教学中的重要性，受益匪浅。
不足：下面说说本节课上存在的不满意的地方。 用新课改的教学模式和素质教育的要求来衡量这节课，本节课存在着一个师生互动较少的问题，还是教师占主导的地位，启发学生不够，学生的讨论还应该在增加一些，教师要学会放手，要有能放能收，收放自如的能力。比如在研究变压器的电学量之间关系的时候，应该多给学生一些时间，让学生在充分的谈论下自己得出结论，让学生自己得出的结论印象最深刻。而此环节处理的过于简单，教师说的太多，给学生的时间过少，需要改进。
还有本节课的课程安排有些紧张，给人一种时间短，知识范围过大的感觉，有些地方用时过多，介绍性的知识可以布置为作业或是课后研究，使课堂教学的效率更高，重点更加突出。还有在课堂教学中的语言运用要更加科学规范严谨，语速要稍微慢些，教学节奏要急缓适当，让学生在学习知识时更加轻松自如。
十一、学案设计(见下页)
高中物理选修1-1《变压器》教学反思
变压器这节的知识点比较简单，只要电磁感应理解清楚，本节只是它的一个应用而已，也就是前面所讲的互感现像。
我先借助于课本上简单的实验，观察到灯泡发光，从而引发思考：灯泡所在的电路并没有与电源相连接，为什么会发光?(互感)能量是从哪里转化来的?(能量守恒思想)回忆法拉第课本上的实验(图片)，明确发生了电磁感应现象。
再通过材料展示，同学们发现不同的用电器，其额定电压不同，从而引发第二个思考：怎样得到不同的电压?提示：上面的装置中电源电压是220V，而小灯泡的额定电压仅为3.8V，是什么装置在起作用呢?引出变压器。简单介绍变压器的结构、符号、基本原理，基本物理量的对应。同时展示拆变压器，形成感官映像，并提问，若原线圈同直流电源，变压器会工作吗?
第三部分：实验验证猜想。由书上的交流与讨论跟同学们交流引起电压改变的可能原因：原线圈，副线圈，铁芯，电源电压等等。思考用控制变量法实施实验。得到初步的印象。紧接理论推导：引领学生分析铁芯(锁磁、涡流)，原副线圈(热损)，得到在这些能量损失可以忽略的情况下(理想化模型 -忽略次要因素)，得到这样的几个结论：φ相等，Δφ/Δt相等，从而E(i)的变化频率相等。从法拉第地磁感应定律得到变压器的三个重要公式。原副线圈的电压比与匝数比相等，电流与匝数成反比，功率相等(强调：前提针对一个副线圈)最后通过习题反馈，讨论电压，电流，功率间的制约关系。
课后跟别的老师也交流过：大家认为实验环节可以没有，(即使设计思想也无讨论)反正理论推导可以得到相同的结果。但是我不这样认为，知识的学习应该贯彻循序渐进的原则，在新授课上，我宁愿学生活泼的学习，宁愿多做一些在别的老师看来是对成绩没有影响的实验。
疑问之处：当负载空载时，副线圈电流为零，原线圈也为零，如何跟学生解释?
空载时，对于理想变压器，副线圈的电阻无穷大，电流为0;原线圈也会有一个很小的电流，以维持铁心中的交变磁场，这个电流与原线圈的电压是不同步的，有一定的周期延迟，在电流周期的不同阶段，线圈把从输入电路中得到的电能重新输送回原电路，在较长时间内(大于1个周期)输入电路对原线圈输入的电能为0;即原线圈中虽然有电流，但这个电流不消耗输入电路的能量。对于非理想变压器，由于铁心中也会有涡流，即使空载，也相当于有负载。