高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册变压器表格教案及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册变压器表格教案及反思，共4页。教案主要包含了新课导入，实验导入，变压器的结构，学生实验，理想变压器，无线充电技术，小结等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
高中物理
年级
高二
学期
秋季
课题
变压器
教科书
书 名：普通高中教科书 物理 选择性必修 第一册
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
教学目标
1.知道变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。
2.通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系。了解理想化模型在物理学研究中的重要性。
3.了解变压器在生活中的应用。
教学内容
教学重点：
变压器工作原理及工作规律。
教学难点：
理解副线圈两端的电压为交变电压。推导变压器原副线圈电流与匝数关系。掌握公式中各物理量所表示对象的含义。
教学过程
一、新课导入
例举生活中不同的电子设备和用电器，它们有不同的充电输入电压。如随身听输入电压为3V，手机充电器为5V，笔记本电脑为20V，较大数值如扫描电子显微镜为10kV，铁路牵引供电系统为25kV.
[提问]电线输送的电压是220V，如何使用于工作电压不同的用电器呢？
二、实验导入
现有一小灯泡与导线连接的闭合回路，请学生思考：在回路不接入电源的情况下，有没有办法点亮它？并进一步实验，观察缠绕圈数和灯泡亮度的关系。
[实验演示]实验表明：
1.导线缠绕匝数增多，灯泡变亮；2.缠绕匝数减少，灯泡变暗。
说明，缠绕匝数可以改变灯泡两端的电压。我们把这样的装置称为变压器。
三、变压器的结构
生活中有很多的变压器，如变电站的大型变压器，城乡街头变压器，电动车、手机等常用充电器内部含有变压器，其本质是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。
[演示：变压器的结构]首先卸下固定卡头，拆分装置。可以看到，可拆卸铁芯由硅钢片叠制而成，与底座组成闭合铁芯，两线圈绕有可选匝数的导线，与电源相连的称为原线圈，也叫初级线圈；与负载相连的称为副线圈，也叫次级线圈。
[提问]变压器原副线圈两端的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2间有什么关系呢？
四、学生实验
本实验要用到的实验仪器有学生电源、可拆式变压器、数字多用电表和若干导线。由于有多个变量，所以采用的物理实验方法为控制变量法。
实验一：输入电压U1和原线圈匝数n1一定时，探究副线圈匝数n2与输出电压U2的关系。
实验二：输入电压U1和副线圈匝数n2一定时，探究原线圈匝数n1与输出电压U2的关系。
[学生实验]实验结果表面：在误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比。
五、理想变压器
变压器线圈通过电流时会发热；铁芯在交变磁场的作用下也会发热；此外，交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。我们将上述能量损失方式称为铜损、铁损和磁损。当理想化实验模型，即线圈无电阻、铁芯无涡流、无漏磁，则这样的变压器称为理想变压器，其满足：U1/U2=n1/n2.
当U2 < U1，这样的变压器叫作降压变压器;当U2 > U1，这样的变压器叫作升压变压器。
[提问]我们知道导线可以输送电能，变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在变压器中能量是如何转化的？
变压器能输送电能是利用了电磁感应原理：在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量。

六、无线充电技术
[视频：无线充电技术]观察视频分析，同学们能不能利用今天学习的知识解释无线充电现象呢？
变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。在充电基座和手机内部分别装有原、副线圈，从而利用互感实现无线充电。
七、小结
目前已经有移动电话、数字照相机、电动牙刷等电子产品采用无线充电技术。但目前无线充电技术也存在着传输距离短、成本高、能量损耗大等不足。因此，无线充电技术还需不断地改进、发展。
万丈高楼，始于平地；九层之台，起于累土。变压器从这一简单的结构开始，不断改进升级，发展成了现在无数的电器装置，服务生活。希望同学们学好物理，在今后也能为人们的生活发展，大到科技强国贡献自己的力量。