变压器研究性学习设计模板.doc

表4-6 研究性学习设计模板
作者姓名
王越
任职单位
山东省临沂第三中学
学科
物理
年级
高二
单元标题
变压器
研究性学习名称
变压器
小组成员
高二、九班全体同学（6个学习小组）及王越老师
所需时间
1课时
【学习目标】（或概述）
知识与技能：
1、知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置．
2、理解互感现象，理解变压器的工作原理．
3、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题．
4、理解变压器的输入功率等于输出功率．能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题．
过程与方法：
1、通过学生动手拆卸变压器知道变压器的构造的实验，培养学生的观察能力、动手能力和语言表达能力。
2、通过学生探究变压器的工作原理和变压关系的实验，让学生掌握探究物理问题的一般思路，在实验中还要培养学生正确读数的能力．
3、从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力．
4、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建立的意义．
5、培养学生的阅读和自学能力．
6、通过例题板演培养学生的知识应用能力和规范解题的能力．
情感态度与价值观：
1、使学生能在实验基础上建立规律，体验物理学的实践美．
2、让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想．
3、培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度

【情境】
实验室内教师ppt演示，学生实验

【任务与预期成果】
通过实验，很好的培养学生的探究能力、合作能力、总结能力、知识迁移能力。

【过程】（过程要体现研究性学习的主要环节）
课时一
活动一：
1、让学生观察一组用电器的额定电压的数据表格，
2、提出问题：但我们国家民用统一供电均为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的电器设备正常工作的呢？
3、学生通过自己的生活经验及课前知识预习明白：变压器就是改变交流电压的设备
4、学生明确本节课的学习目标
活动二：
1、学生先通过看视频认识各种变压器，
2、问题：同学们你们知道变压器的内部结构吗？（引起学生的好奇心）
3、学生通过拆卸手头的学生变压器来认识变压器的构造：
原线圈、 副线圈、 铁芯
活动三：
1、问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
2、学生通过观看构造知道并不相通
3、那么变压器是如何将电从原线圈传给副线圈的？
4、学生进行大胆的猜想，
5、同学交流，汇总猜想，师生评论
6、学生分组实验验证（先接直流电，再用交流电）
7、学生展示自己的成果，明确变压器的工作原理
在原、副线圈上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。
8、教师总结点评
活动四：
1、通过教师的点拨学生明确：理想变压器的磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。
2、问题：理想变压器的变压关系，变流关系如何？
3、学生通过实验探究变压器的变压关系：电流关系。
4．展示结果：
理想变压器电压跟匝数的关系：
U1/U2= n1/n2
理想变压器电流跟匝数的关系
I1/I2= n2/n1 （适用于只有一个副线圈的变压器）
说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据U2=U1 U3=U1 U4= U4……可得出：
n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……
5．教师点拨注意事项
（1）当变压器原副线圈匝数比()确定以后,其输出电压U2是由输入电压U1决定的(即U2=U1)但若副线圈上没有负载 , 副线圈电流为零输出功率为零 , 则输入 功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I1=I2），同时有了相等的输入功率，（P入=P出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。
活动五：
学生阅读课本的“科学漫步”认识互感器
电压互感器、电流互感器
活动六：
典例精析及学生达标练习：
【例1】如图16-1所示,理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，匝数比为nA:nB:nC=4:2:1,在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示数为I0，则交流电表A1的读数为_______________I0 。
【分析与解】此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即得出IA=0.5I0就错了。应该注意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还是成立的，应先根据这一关系求出C组线圈电压，再根据R相等的条件求出C组电流，由和，得IC=0.5I0 .此后利用关系式
nAIA=nBnB +nCnC
即 4IA=2I0+1×0.5I0 得IA=0.625I0
达标练习：将电阻R1和R2如图16-3甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2：1，若其它条件不变，只将R1和R2改成如图乙接法，R1和R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：（1）两组副线圈的匝数之比；（2）I1和I2之比。
【分析与解】：（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有 R1=2R2……（1）
设三组线圈的匝数分别是n1 ,n2 ,n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得
U2=U U3=U
乙图中R1和R2上的功率之比为1 : 8
即 8 ……（2）
联列（1）式和（2）式解得 =
（2）设甲图中输出功率为P1，则P1=（）2/（R1+R2）
设乙图中输出 功率为P2，则P2=（）2/R1+（）2/R2
以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为，根据P=IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1：I2=2：3

活动七：
学生进行课堂小结及反思
小结
1．变压器的工作原理
2．变压器的特点
3．注意事项
[学后反思]
今天这节课，我的收获有：

【评价设计】
学习对于变压器并不陌生，但是对于变压器的工作原理却很陌生，所以本节主要通过学生实验很好地突破了抽象这个教学难点。
并且从技能、内容、协作、表达、总结等多方面、多角度评价作品、评价学生。
而且通过实验，很好的培养学生的探究能力、合作能力、总结能力、知识迁移能力。

【资源列表】
实验室的：学生变压器、小灯泡、导线、直流、交流电源
网络上的：图片
多媒体投影仪

表4-6 研究性学习设计模板
作者姓名
王越
任职单位
山东省临沂第三中学
学科
物理
年级
高二
单元标题
变压器
研究性学习名称
电能的输送
小组成员
高二、九班全体同学（6个学习小组）及王越老师
所需时间
1课时
【学习目标】（或概述）
知识与技能：
1、知道输电的过程．了解远距离输电的原理．
2、知道什么是输电导线上的功率和电压损失和如何减少功率和电压损失. 理解为什么远距离输电要用高压.
3、理解远距离输电过程中各个物理量的概念及相互关系，会对简单的远距离输电线路进行定量计算。

过程与方法：
1、通过对“减小电能损失的方法”这一问题的分析讨论，培养学生分析问题，解决问题的能力．
2、通过远距离输电原理分析，具体计算，使学生学会分析解决实际问题的两种基本方法：理论分析、计算推理。
3、通过电能输送的流程图的设计，以及各物理量之间关系的总结，培养学生的总结能力，综合运用知识的能力．
情感态度与价值观：
1、让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想．
2、培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度
3、通过对我国远距离输电挂图展示，结合我国行政村村村通电报导及个别违法分子偷盗电线造成严重后果的现象的介绍，教育学生爱护公共设施，做一个合格公民．
4、教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯．

【情境】
实验室内教师ppt演示，学生电脑

【任务与预期成果】
通过“减小电能损失的方法”这一问题的分析讨论，很好的培养学生的分析问题的能力、解决问题的能力
通过电能输送的流程图的设计，以及各物理量之间关系的总结培养学生的总结能力、知识迁移能力。

【过程】（过程要体现研究性学习的主要环节）
课时二
活动一：
1、让学生观察一组精美的临沂各大广场的夜景图片吸引学生的眼球，感觉电的奇妙。观察并通过分析大型发电站的地理位置，
2、提出问题：电能当然要输到远方要用电的城市去，该如何输送？
3、很多学生凭生活经验及在教师的启发下学生可以回答：是通过架设很高的、很粗的电线输送的．
活动二：
1、 通过一道电能直接通过电线输送的计算题，让学生计算输电线路上的功率损失及用户得到的电能，发现电能损失太大，这样太浪费了，该如何办？
2、 学生展开讨论，寻找解决减小电能的损失的办法
　　提问：为什么远距离输电要用高电压呢？学生思考片刻之后，教师说：这个实际问题就是我们今天要讨论的重点．
分析：由焦耳定律 ，减小发热 ,有以下三种方法：一是减小输电时间 ，二是减小输电线电阻 ，三是减小输电电流 ．
3、问题：哪种方法更有效？
4、学生展开讨论：第一种方法等于停电，没有实用价值；第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难．适用的超导材料还没有研究出来．排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了．从焦耳定律公式可以看出．第三种办法是很有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一．
根据公式P=UI ，要使输电电流 减小，而输送功率 不变（足够大），就必须提高输电电压 ．
5、问题：如何获得高电压？到用户处又如何获得低电压？
6、学生分析得出：在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电．但是我们用户使用的是低压电，所以在用户附近又要安装降压的变压器．
7、学生汇总并画出输电流程理解（结合教材图）

活动三：
1、学生小组讨论分析电路中各个物理量之间的关系：
功率关系：
电压关系：
电流关系：
2、展示小组成果
3、教师汇总
4、巩固练习
活动四：
1、 提问：是不是输电电压越高越好?
2、 学生质疑，讨论
3、 学生阅读课本或上网搜寻明确：
（1）、电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建设费用越高。
（2）、输电线上的电压损失，除了与输电线的电阻有关，还与感抗和容抗有关。当输电线路电压较高、导线截面积较大时，电抗造成的电压损失比电阻造成的还要大。
（3） 实际输送会综合考虑各种因素，选择合适的输电电压。
活动五：
课堂达标练习
活动六：
学生进行课堂小结及反思
小结
1．为何要高压输电-----电能输送时减小能量损失的方法
2．电能输送的过程图
3．各个物理量之间的关系
[学后反思]
今天这节课，我的收获有：

【评价设计】
1、 通过分组讨论明确为何要高压输电，在分析问题表达能力、归纳总结等方面很好的评价学生。
2、 在学习了变压器的知识以后，学生很自然的将电能输送的过程图设计出来，根据能量守恒也就很容易的将各个物理量之间的关系找出了。这很好的培养了学生的总结能力、知识迁移能力、总结能力。
3、 通过“是不是输电电压越高越好?”这一问题的解决培养了学生的阅读能力和上网查找资料的能力
【资源列表】
实验室的：学生电脑
网络上的：图片
多媒体投影仪