四、變壓器教學(xué)設(shè)計高中物理人教版選修1-1-人教版2004學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具課程基本信息1.課程名稱：變壓器

2.教學(xué)年級和班級：高中物理選修1-1班

3.授課時間：2023年11月15日星期三第2節(jié)課

4.教學(xué)時數(shù)：1課時核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學(xué)生運用物理學(xué)知識解決實際問題的能力，提高科學(xué)探究和科學(xué)思維的素養(yǎng)。通過學(xué)習(xí)變壓器的原理和實際應(yīng)用，學(xué)生能夠理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，增強對能量轉(zhuǎn)換的理解，提升分析問題和創(chuàng)新設(shè)計的能力。同時，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度和合作學(xué)習(xí)的團隊精神。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識：

學(xué)生在進入本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)的基本概念，包括法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。此外，他們對電流和電壓的基本概念有一定的了解，能夠識別簡單的電路元件。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：

高中學(xué)生對物理學(xué)科普遍保持較高的興趣，尤其是與日常生活相關(guān)的物理現(xiàn)象。他們的學(xué)習(xí)能力較強，能夠通過實驗和理論相結(jié)合的方式學(xué)習(xí)新知識。學(xué)習(xí)風(fēng)格上，學(xué)生中既有偏好通過實驗操作來學(xué)習(xí)的，也有傾向于通過邏輯推理和數(shù)學(xué)計算來理解的。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)變壓器時可能會遇到以下困難：首先，理解電磁感應(yīng)與變壓器工作原理之間的聯(lián)系可能存在難度；其次，計算變壓器的變比和效率時，可能會在數(shù)學(xué)運算上遇到問題；最后，將變壓器原理應(yīng)用于實際電路分析時，可能會缺乏實際操作經(jīng)驗，導(dǎo)致理論與實踐脫節(jié)。教師需要通過實例分析和實驗操作來幫助學(xué)生克服這些困難。教學(xué)資源-硬件資源：變壓器模型、電流表、電壓表、導(dǎo)線、電源、開關(guān)

-課程平臺：學(xué)校物理實驗室管理系統(tǒng)

-信息化資源：變壓器的動畫演示視頻、變壓器原理的PPT課件

-教學(xué)手段：實物演示、多媒體教學(xué)、小組討論教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過在線平臺或班級微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料（如PPT、視頻、文檔等），明確預(yù)習(xí)目標和要求，如讓學(xué)生預(yù)習(xí)變壓器的基本原理和類型。

設(shè)計預(yù)習(xí)問題：圍繞變壓器的工作原理，設(shè)計問題如“變壓器是如何實現(xiàn)電壓變化的？”和“變壓器的效率受哪些因素影響？”引導(dǎo)學(xué)生自主思考。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進度：利用平臺功能或?qū)W生反饋，監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進度，確保預(yù)習(xí)效果，例如通過預(yù)習(xí)報告或小測驗來檢查。

學(xué)生活動：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照預(yù)習(xí)要求，閱讀變壓器的基本原理和類型，理解電磁感應(yīng)的基本概念。

思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對預(yù)習(xí)問題進行獨立思考，記錄自己的理解和疑問，如變壓器的輸入輸出功率關(guān)系。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)成果（如筆記、思維導(dǎo)圖、問題等）提交至平臺或老師處，以便教師了解預(yù)習(xí)情況。

2.課中強化技能

教師活動：

導(dǎo)入新課：通過展示實際生活中的變壓器應(yīng)用案例，如家用電源插座，引出變壓器課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

講解知識點：詳細講解變壓器的工作原理，包括原副線圈、磁通量變化和電磁感應(yīng)現(xiàn)象，結(jié)合實例如單相交流電的電壓變換。

組織課堂活動：設(shè)計小組討論，讓學(xué)生分組分析不同類型的變壓器（如降壓變壓器和升壓變壓器）的工作特點。

解答疑問：針對學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問，如“為什么變壓器的效率不是100%？”進行及時解答和指導(dǎo)。

學(xué)生活動：

聽講并思考：學(xué)生認真聽講，積極思考老師提出的問題，如變壓器的設(shè)計如何影響其效率。

參與課堂活動：學(xué)生積極參與小組討論，通過合作學(xué)習(xí)理解不同變壓器的工作原理。

提問與討論：學(xué)生針對不懂的問題或新的想法，如“變壓器是否可以改變電流？”勇敢提問并參與討論。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

布置作業(yè)：布置設(shè)計變壓器電路的作業(yè)，要求學(xué)生計算不同變壓器配置下的電壓和電流。

提供拓展資源：提供與變壓器設(shè)計相關(guān)的書籍和在線資源，如工程案例和設(shè)計指南。

反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，針對學(xué)生的設(shè)計提出改進意見，如提高效率或優(yōu)化電路布局。

學(xué)生活動：

完成作業(yè)：學(xué)生認真完成設(shè)計變壓器電路的作業(yè)，鞏固對變壓器原理的理解。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用提供的拓展資源，進一步研究變壓器在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

反思總結(jié)：學(xué)生對自己的設(shè)計過程和成果進行反思，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，提出改進措施。學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

在完成了“變壓器”這一章節(jié)的學(xué)習(xí)后，學(xué)生在以下幾個方面取得了顯著的效果：

1.理解電磁感應(yīng)原理與變壓器工作原理的關(guān)系：

學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠深入理解電磁感應(yīng)的基本原理，并認識到變壓器正是基于這一原理來實現(xiàn)電壓的升高或降低。他們能夠解釋法拉第電磁感應(yīng)定律在實際變壓器中的應(yīng)用，如原副線圈的磁通量變化如何導(dǎo)致電動勢的產(chǎn)生。

2.掌握變壓器的基本參數(shù)和計算方法：

學(xué)生學(xué)會了如何計算變壓器的變比、效率、輸入輸出功率等關(guān)鍵參數(shù)。他們能夠使用相關(guān)公式進行實際計算，例如，通過變比公式計算不同變壓器配置下的電壓比，通過效率公式分析變壓器的能量損失。

3.應(yīng)用變壓器原理解決實際問題：

學(xué)生能夠?qū)⒆儔浩髟響?yīng)用于實際電路分析中，例如，在電路設(shè)計中，他們能夠選擇合適的變壓器來滿足特定電壓和功率要求，或者在故障排除時，能夠根據(jù)變壓器的性能參數(shù)來診斷問題。

4.培養(yǎng)科學(xué)探究和實驗操作能力：

通過實驗操作，學(xué)生掌握了變壓器的實驗方法，包括如何搭建實驗電路、如何測量電壓和電流、如何記錄數(shù)據(jù)等。他們通過實驗驗證了理論，提高了實驗技能。

5.提升邏輯思維和數(shù)學(xué)運算能力：

學(xué)習(xí)變壓器涉及到的數(shù)學(xué)運算包括比例、代數(shù)和三角函數(shù)等。學(xué)生通過解決與變壓器相關(guān)的問題，提高了邏輯思維能力和數(shù)學(xué)運算的準確性。

6.增強團隊合作和溝通能力：

在小組討論和合作實驗中，學(xué)生學(xué)會了如何與他人協(xié)作，如何表達自己的觀點，如何傾聽他人的意見。這有助于他們在未來的學(xué)習(xí)和工作中更好地融入團隊。

7.拓展知識視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣：

通過學(xué)習(xí)變壓器，學(xué)生對電力系統(tǒng)、電子設(shè)備等領(lǐng)域有了更深入的了解，這激發(fā)了他們對物理學(xué)和工程學(xué)的興趣，為他們未來的學(xué)習(xí)和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

8.培養(yǎng)安全意識：

在實驗過程中，學(xué)生了解到變壓器的潛在危險，如高壓電和電流對人體的危害。他們學(xué)會了如何安全地操作變壓器，如何防止觸電等安全事故的發(fā)生。教學(xué)反思與改進教學(xué)反思與改進

回顧這節(jié)課“變壓器”，我覺得有幾個方面值得反思和改進。

首先，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解變壓器的工作原理時存在一些困難。有些學(xué)生對電磁感應(yīng)的概念還不夠清晰，導(dǎo)致他們在理解變壓器原副線圈之間的關(guān)系時感到困惑。為了解決這個問題，我計劃在未來的教學(xué)中加入更多的直觀演示，比如使用電磁感應(yīng)實驗裝置，讓學(xué)生親自動手操作，通過實驗現(xiàn)象來加深對原理的理解。

其次，我在課堂上的講解過程中發(fā)現(xiàn)，部分學(xué)生對公式和計算感到迷茫。為了提高這部分學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我打算在課前提供一些預(yù)備資料，如公式推導(dǎo)的詳細步驟和實例，讓學(xué)生在課前預(yù)習(xí)時就能初步掌握這些知識點。同時，我會在課堂上設(shè)置更多的問題和練習(xí)，讓學(xué)生在解決問題的過程中鞏固計算能力。

另外，我覺得小組討論的環(huán)節(jié)還可以更加深入。有時候，學(xué)生們在討論時只是停留在表面的討論，沒有深入到問題的本質(zhì)。為了改善這一點，我會在小組討論前設(shè)定一些具體的問題和目標，引導(dǎo)學(xué)生進行有針對性的討論。同時，我也會在討論過程中適時介入，引導(dǎo)學(xué)生思考更深層次的問題。

在教學(xué)手段上，我發(fā)現(xiàn)多媒體教學(xué)在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面起到了很好的作用。但是，我也注意到，過多地依賴多媒體可能會分散學(xué)生的注意力。因此，我計劃在未來的教學(xué)中，合理搭配多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)手段，比如在講解復(fù)雜概念時使用多媒體，而在講解簡單內(nèi)容時則采用板書，以保持學(xué)生的注意力集中。

在評估學(xué)生掌握情況方面，我發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的考試方式可能無法全面評估學(xué)生對變壓器知識的理解和應(yīng)用能力。為了更全面地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我打算引入更多的評估方式，如實驗報告、小組項目、課堂表現(xiàn)等，以此來更準確地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

最后，我認為學(xué)生的課后作業(yè)設(shè)計也需要改進。目前，作業(yè)主要是針對計算題和理論題，對于提高學(xué)生的實際應(yīng)用能力幫助有限。因此，我計劃在未來的作業(yè)設(shè)計中加入更多與實際應(yīng)用相關(guān)的問題，如設(shè)計一個簡單的電源變壓器，讓學(xué)生在實際操作中加深對變壓器原理的理解。教學(xué)評價教學(xué)評價是確保教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，以下是我對“變壓器”這一章節(jié)教學(xué)評價的幾個方面：

1.課堂評價：

-提問：通過課堂提問，我能夠即時了解學(xué)生對變壓器基本概念的理解程度。例如，我會問學(xué)生“變壓器是如何實現(xiàn)電壓變化的？”來檢查他們對電磁感應(yīng)原理的掌握情況。

-觀察：在課堂活動中，我觀察學(xué)生的參與度和互動情況，如小組討論時的積極性、實驗操作時的準確性等。

-測試：定期進行小測驗或課堂練習(xí)，以評估學(xué)生對變壓器原理和計算技能的掌握。這些測試通常包括選擇題、填空題和簡答題，旨在檢驗學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用能力。

2.作業(yè)評價：

-批改：對學(xué)生的作業(yè)進行認真批改，確保每個學(xué)生都能得到個性化的反饋。我會詳細標注錯誤，并提供正確的解題思路。

-點評：在作業(yè)點評中，我不僅指出錯誤，還會鼓勵學(xué)生反思錯誤的原因，并給出改進建議。

-反饋：及時將作業(yè)批改結(jié)果反饋給學(xué)生，讓他們了解自己的學(xué)習(xí)進度和需要改進的地方。例如，對于變壓器設(shè)計類的作業(yè)，我會評價他們的設(shè)計思路是否合理，電路圖是否規(guī)范等。

3.實驗評價：

-實驗報告：對于涉及變壓器的實驗，我會要求學(xué)生提交實驗報告，評估他們對實驗原理的理解和實驗技能的運用。

-實驗操作：在實驗過程中，我會觀察學(xué)生的操作是否規(guī)范，是否能夠獨立完成實驗步驟，以及實驗結(jié)果是否準確。

4.小組項目評價：

-團隊合作：評估學(xué)生在小組項目中的團隊合作能力，包括溝通、分工和協(xié)作。

-項目成果：評價小組項目的最終成果，如變壓器的設(shè)計、電路圖的繪制等，以及學(xué)生對項目的理解和表達能力。

5.自我評價和同伴評價：

-自我評價：鼓勵學(xué)生進行自我評價，反思自己在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)和進步。

-同伴評價：通過同伴互評，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何客觀地評價他人的工作，同時也能從他人的評價中獲取反饋。典型例題講解例題1：

一個理想變壓器，初級線圈匝數(shù)為N1，次級線圈匝數(shù)為N2，初級線圈接在電壓為U1的電源上，次級線圈兩端電壓為U2。若U1=220V，N1=500匝，求次級線圈兩端電壓U2。

答案：根據(jù)變壓器的變壓比公式N1/N2=U1/U2，可以得出U2=(N2/N1)*U1=(N2/500)*220V。

例題2：

一個變壓器，初級線圈接入電壓為U1=110V的交流電源，次級線圈接一個電阻R=10Ω的負載。若變壓器的變比為k，求次級線圈中電流I2。

答案：由于變壓器是理想的，初級線圈和次級線圈的功率相等，即P1=P2。功率P可以用電壓和電流表示，所以U1*I1=U2*I2。變壓器的變壓比公式為N1/N2=U1/U2，可以得到I1=k*I2。結(jié)合上述公式，可以得出I2=U1/(R*(1+k^2))。假設(shè)變壓器的變比為k=1/2，則I2=110V/(10Ω*(1+(1/2)^2))≈4.44A。

例題3：

一個理想變壓器，初級線圈接入電壓為U1=220V，次級線圈接入一個電壓表，電壓表示數(shù)為U2。若次級線圈匝數(shù)為N2=100匝，求初級線圈匝數(shù)N1。

答案：根據(jù)變壓器的變壓比公式N1/N2=U1/U2，可以得出N1=(U1/U2)*N2。假設(shè)電壓表示數(shù)U2為220V，則N1=(220V/220V)*100匝=100匝。

例題4：

一個理想變壓器，初級線圈接入頻率為f的交流電源，次級線圈接入一個頻率為f'的負載。若變壓器的變比為k，求次級線圈的頻率f'。

答案：變壓器的變壓比只影響電壓和電流，不影響頻率。因此，次級線圈的頻率f'等于初級線圈的頻率f，即f'=f。

例題5：

一個理想變壓器，初級線圈接入電壓為U1=110V，次級線圈接入一個負載，負載的阻抗為Z=50Ω-j50Ω（表示為復(fù)數(shù)形式）。若變壓器的變比為k，求次級線圈中的電流I2。

答案：由于變壓器是理想的，初級線圈和次級線圈的功率相等，即P1=P2。功率P可以用電壓和電流的復(fù)數(shù)表示，所以U1*I1=U2*I2。變壓器的變壓比公式為N1/N2=U1/U2，可以得到I2=k*I1。負載的阻抗為Z，所以電流I2可以用電壓U2和阻抗Z表示，即I2=U2/Z。結(jié)合上述公式，可以得出I2=(U1*k)/(Z*(1+k^2))。假設(shè)變壓器的變比為k=2，則I2=(110V*2)/((50Ω-j50Ω)*(1+2^2))≈1.41∠-45.96°A。板書設(shè)計①變壓器的基本原理

-電磁感應(yīng)定律：法拉第定律

-變壓器的工作原理：原副線圈、磁通量變化、電動勢的產(chǎn)生

②變壓器的參數(shù)與計算

-變壓比：N1