陈名
人大附中深圳学校 广东省 深圳市 518119
摘要：《变压器》是人教版选修3-2第五章第4节的内容，本节通过实验探究并结合理论分析，认识变压器的结构，原理和变压器基本规律，是本章的重点之一；从整个高中物理来看，本节既联系电磁感应，又为下一节电能输送做了铺垫，起到承上启下的作用，是高考的热点之一。变压器这一节课不仅涉及物理模型的建立，也涉及物理规律的探索与验证，因此可以作为很好的物理实验课。
关键词： 变压器 实验探究
一、教材分析
1、教学重点：1.变压器的结构和变压原理
2.变压器两端电压与匝数的关系。
2、教学难点：变压器原副线圈电压与匝数的关系
二、学情分析
学生已经掌握了电磁感应的知识，学习了法拉第电磁感应定律，了解了互感现象，为学习变压器原理打下了基础。学生已经具备了基本的电学实验能力，并且在验证牛顿第二定律实验过程中对控制变量法有较深体会，为本节课实验探究变压器的基本规律做好了准备。
三、实验教学目标分析
1、知识与技能
1）理解变压器的结构
2）掌握变压器的工作原理和基本规律
2、过程与方法
1）提高学生观察、推理和分析能力
2）提高合作交流的能力。
3、情感态度与价值观
1）培养严谨的科学态度
2）培养独立自主的探索精神
本节课设计亮点
通过探索性实验，培养学生探索物理知识的能力。中学物理实验有大量的验证性实验，旨在让学生通过实验去验证某一规律。为了培养学生探索物理知识的能力，在教师反复尝试，确定难度适中，实验可行性强之后，多让学生进行探索性实验，这正是新课改的理念所倡导的。
四、教学过程
环节一：新课引入
生活用电有效电压是220V，而我们使用的各种用电器额定电压各不相同，学生们很自然地联想到本节课的标题，意识到变压器在生活中的重要作用。教师展示不同的变压器，并向学生说明，别看它们的体积差异巨大、且外形各异，他们的基本结构和变压原理都是一样的。这样很自然地将物理学习融入生活情景中，并很好地激发了学生学习探究变压器原理的好奇心。
环节二：头脑风暴与实验验证
教师利用多媒体展示，让学生进行思维实验，重点复习两个电磁感应的问题：
1.产生感应电流的条件
2.如何增大感应电流
通过演示实验，学生增强了对电磁感应现象的认识，巩固了之前学习的法拉第电磁感应定律，接下来教师会让学生通过拆装可拆式变压器，自主阐述可拆式变压器的主要结构原线圈，副线圈和闭合铁芯，并得到结论，变压器的工作原理是我们学习过的互感现象。这一过程对接下来探究变压器电压和匝数的关系做好了准备。
环节三：探究变压器电压和匝数间的关系
在最初的老教材中，这一部分内容是理论推导得出的，学生较不容易理解，容易养成只记结论的习惯。新教材中增加了探究性实验，对学生而言，较之老教材更为直观和具有可操作性，然而其探究过程教材中并未具体给出指导意见，为了让学生能够更好地从理论过度到实践，并从实践中获得能力的提升，需要教师的进一步引导。
1.科学猜想 教师首先让学生猜想——变压器副线圈输出电压U2和哪些因素有关系？大多数学生可得：U2与U1、n1 、n2都有关。
2.确定研究方法 教师提醒学生，这里我们要研究的变量有三个，如何研究？引导学生类比牛顿第二定律实验方法，得到实验方案——控制变量法，即每次控制两个变量，研究第三个变量和输出电压的关系。
3.实验探究 教师进一步引导学生进行实验探究原副线圈的电压和匝数间的关系。经过小组讨论，学生可以得出以下实验过程：
（a） n1 ,n2一定，探究U1对U2的影响：
（b） U1, n1一定，探究n2对U2的影响：
（c） U1, n2一定，探究n1对U2的影响：
教师首先演示（a）组实验，即原副线圈匝数不变时，改变输入电压U1对输出电压U2的影响，数字演示器上的数字便于学生观察并记录。接下来让学生自行探究（b）、（c）两组情况，学生对所得到的多组数据进行分析，得到结论：
Ｕ1／Ｕ2n1/n2
通过第一步科学猜想，第二步确定研究方法，第三步进行实验探究，层层递进的方式，让学生通过与变压器“零距离接触”，再在此基础上进行科学猜想，教师引导下学生自主得出可行的探究方式，最后通过实验探究和数据分析得到结论，培养了学生的推理能力、分析综合能力、实验能力以及合作精神，体现了新课改的要求。
环节四：理想变压器模型的建立
教师展示三个问题
1.原副线圈没有通电，电能是如何从原线圈转移到副线圈的？
2.为什么我们实验得到的结果是Ｕ1／Ｕ2n1/n2，U2总是偏小，而不是教材上我们看到的Ｕ1／Ｕ2n1/n2呢？
3.变压过程中有哪些可能的能量损失？
学生通过讨论分析得到其原因。教师由此介绍理想变压器，并由学生小组讨论推导理想变压器的功率、电流关系。
这个教学设计让学生基于实验现象得出建立理想模型的重要性，强调理想物理模型的建立突出了事物的主要因素、忽略了事物的次要因素。建立理想模型不仅可以使问题简化、处理方便，也能够反映和突出事物的本质特征。最后将理想变压器模型和之前学习的质点模型，点电荷模型，光滑平面，不计空气阻力等理想模型并提，让学生体会物理研究中建模这一重要方法。
环节五：与实际结合，设计电压互感器和电流互感器
问题一：如果需要测量很高的电压，为保证测量者安全，该怎么办？
问题二：如果需要测量很大的电流，为保证测量者安全，该怎么办？
这两个问题是变压器原理的延伸，再一次将物理学和实际生活紧密地联系在一起，让学生再一次感受生活中处处有物理，感受物理学的魅力所在。对于学生来说，在掌握了本节课的内容后，要设计出电压、电流互感器并不困难，从中学生能再一次感受到成功的喜悦，从而提高学习物理的积极性。
五、教学成效分析
本节课在新教材的基础上，进一步细化了探究实验的过程，强调了控制变量法，与之前的学习遥相呼应，实验步骤清晰，可行性强，大大降低了学生实验探究的难度，也使学生在探究过程中体会到了成功的喜悦，对变压器的变压原理和本章难点掌握得更加牢固。比起教材上理想变压器的结论，实际实验结果中输出电压U2比理想值小的情况进行了分析，培养了学生学习探究的兴趣和实事求是的精神。
针对难点问题，通过教师引导，学生分组讨论，分三步递进，即科学猜想，确定研究方法和实验探究，可以很好的突破难点。这样做，有利于学生深入了解物理现象、理解物理概念和规律、掌握物理公式的使用条件。通过学生小组讨论，使学生消除头脑中的片面的、错误的认识，对物理规律的理解和掌握更加牢固，同时培养了学生的推理能力，分析综合能力以及合作精神。
参考文献：王辉生 .浅谈变压器的探究性教学设计 《中学教学参考.理科版》[J]2010.05