高中物理中變壓器教學(xué)的相關(guān)思考

裘忠興

摘 要：在高中電磁學(xué)教學(xué)中變壓器屬于比較重要的教育內(nèi)容，且在高考中變壓器也是考試中的重點。因此在高中物理教學(xué)中就要從做好物理教學(xué)研究入手，確保學(xué)生能夠真正理解變壓器內(nèi)容。通過對變壓器教學(xué)知識點進行分析，在引入先進教育方法的基礎(chǔ)上將抽象的變壓器知識轉(zhuǎn)變成為直觀的教育內(nèi)容，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：高中物理;變壓器;教學(xué)

引言：變壓器屬于教學(xué)中的重點內(nèi)容，也是考試命題中的熱點，通過對變壓器變壓原理、變壓比、變流比等方面進行分析，在減輕學(xué)生學(xué)習(xí)壓力的基礎(chǔ)上理解重點知識。因此教師需要及時與其他教師進行互動，學(xué)習(xí)其他教師的成功經(jīng)驗，確保變壓器教學(xué)的順利開展。

一、高中物理教學(xué)開展變壓器教學(xué)的意義

變壓器屬于日常生活中比較常見的器件，而相關(guān)的知識點也是高中物理教學(xué)中學(xué)生必須要掌握的內(nèi)容之一。所以在教育中教師需要針對教材進行全面分析，掌握學(xué)生具體學(xué)習(xí)情況，找準(zhǔn)教育重點與要點，在做好全面解析與分析的基礎(chǔ)上設(shè)計出適合的教育流程。教師通過運用多媒體技術(shù)為學(xué)生提供日常生活中常見的變壓器，在堅持循序漸進原則的基礎(chǔ)上讓學(xué)生感受到變壓器模型的形成過程，在參與教具自制的基礎(chǔ)上在產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，逐漸形成認(rèn)知沖突，從而加深對變壓器的理解與認(rèn)識。開展物理實驗的目的就是要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在掌握知識點的基礎(chǔ)上來理解物理知識。因此教師需要結(jié)合教材內(nèi)容，找出與生活之間的結(jié)合點，實現(xiàn)理論與實踐知識的融合，在啟發(fā)學(xué)生思維的同時理解變壓器內(nèi)容。由于教學(xué)對象是高中階段的學(xué)生，所以教師可以借助實驗的方式幫助學(xué)生理解變壓器的原理知識、副線圈電壓、匝數(shù)之間的關(guān)系，在觀察變壓器的基礎(chǔ)上明確其作用。利用這一教學(xué)活動，能夠幫助學(xué)生認(rèn)識到電磁感應(yīng)現(xiàn)象在日常生活中的運用情況，同時也可以認(rèn)識到變壓器本身屬于交流電路中比較常見的設(shè)備，同時也是完成遠距離輸送交變電流中的裝置之一。對于高中階段的學(xué)生來講，在學(xué)習(xí)變壓器知識以前已經(jīng)掌握了電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)定律、自感現(xiàn)象等知識，也對交變電流特點形成了初步的認(rèn)識。所以在開展變壓器教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)針對知識點進行全面分析，幫助學(xué)生鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識點，將相關(guān)知識點串聯(lián)在一起，從而實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生邏輯性學(xué)習(xí)思維的目標(biāo)。從心理學(xué)上來講，高中階段的學(xué)生有著較強的求知欲，對于日常生活緊密聯(lián)系的內(nèi)容有著濃厚的興趣，而變壓器又是日常生活中比較常見的器件，所以教師需要從激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣入手，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育模式中的不足，培養(yǎng)學(xué)生的思維發(fā)散能力。所以教師需要做好演示實驗研究工作，利用生活中的變壓器來吸引學(xué)生。教師只有發(fā)揮出自身的指導(dǎo)作用，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，讓學(xué)生對變壓器知識產(chǎn)生出濃厚的興趣。但是從另一層面來講，高中階段的學(xué)生在知識基礎(chǔ)、心理特點等方面還存在著一定的不足，所以教師應(yīng)當(dāng)主動觀察學(xué)生，掌握學(xué)生的認(rèn)知情況，在做好教育設(shè)計與分析的基礎(chǔ)上提升教學(xué)質(zhì)量，以此來實現(xiàn)教育目標(biāo)。當(dāng)學(xué)生的科學(xué)思維能力存在不足時，很容易在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)難以理解等問題，所以教師需要做好知識點講解工作，在做好講懂、講透的基礎(chǔ)上來幫助學(xué)生理解知識，掌握共識推導(dǎo)方法[1]。

二、高中物理中變壓器教學(xué)措施

（一）做好教學(xué)設(shè)計

首先，針對教材內(nèi)容進行分析，找準(zhǔn)教育重點，保證教學(xué)編排的合理性。通過對課程標(biāo)準(zhǔn)進行分析，在掌握實際情況的基礎(chǔ)上從改變交流電壓入手，順勢引入改變交變電壓設(shè)備變壓器，從而將學(xué)生帶入到學(xué)習(xí)活動中。在實驗中可以與學(xué)生一起利用可拆變壓器，掌握變壓器組成，幫助學(xué)生理解變壓器符號、工作原理，探索出變壓器電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系，理解理想變壓器、升壓變壓器、降壓變壓器。只有講述變壓器在工作中所發(fā)生的能量損耗與理想變壓器中電流、匝數(shù)之間的關(guān)系，才能讓學(xué)生更好的理解這一知識。其次，做好教學(xué)內(nèi)容處理。在課堂教學(xué)中教師需要從補充、完善等方面入手，做好教育內(nèi)容補充工作。但是在研究中發(fā)現(xiàn)，由于教材中并未明確指出互感現(xiàn)象概念知識，使得學(xué)生很容易出現(xiàn)理解問題。因此為了幫助學(xué)生加深對互感現(xiàn)象的理解，就可以將多媒體技術(shù)引入到課堂教學(xué)中，在結(jié)合動畫的基礎(chǔ)上幫助學(xué)生理解互感現(xiàn)象。在課堂中教師還要運用法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)理想變壓器的基本規(guī)律，由于教材中并未過多提及這一內(nèi)容，而這一知識又是考試中比較重要的知識點，所以教師就可以與學(xué)生一起進行知識推導(dǎo)，幫助學(xué)生掌握遠距離輸電的問題[2]。最后，突出教學(xué)重點與難點。在變壓器教學(xué)中應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生從理論角度推導(dǎo)出變壓器原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)之間的關(guān)系，所以教師就可以引導(dǎo)學(xué)生針對這一部分進行探究，幫助學(xué)生解決難點與重點。在教育改革背景下，就要從培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)入手，在整合教育目標(biāo)的基礎(chǔ)上更新教育觀念，加深對變壓器構(gòu)造、工作原理、互感現(xiàn)象等之間的關(guān)系。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維時，可以利用可拆變壓器構(gòu)造進行分析，在理解變壓器結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上來加深對知識的認(rèn)識，逐漸推導(dǎo)其中的關(guān)系。在科學(xué)探究中則需要針對變壓器的利弊進行分析，明確變壓器在日常生活中的運用情況，讓學(xué)生感受到物理知識與生活之間的聯(lián)系，從而逐漸提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)意識與能力。

（二）掌握變壓器原理

對于變壓器來講，其原、副線圈有著共同的鐵芯，而這也就造成了穿過的磁通量、以及其變化時刻也是完全一致的，加之變壓器原、副線圈中存在著交變電流出現(xiàn)互感現(xiàn)象，所以也就造成了電能可以借助磁場從原線圈轉(zhuǎn)移到副線圈中。由于原線圈、副線圈中電流所產(chǎn)生的磁通量是一樣的，所以線圈的每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也是相等的。因此在教學(xué)中就可以組織學(xué)生針對變壓器工作原理進行分析，并引導(dǎo)學(xué)生針對公式進行推導(dǎo)得出：E1=n1，E2=n2從而得出=通過這一過程，能夠培養(yǎng)學(xué)生的自感現(xiàn)象，掌握原線圈中感應(yīng)電動勢E1阻礙電流變化的作用，與加載原線圈兩端中的電壓U1的作用是相反的，且在電阻方面也是相對較小的，所以也就出現(xiàn)了E1=U1并得到=在這一教育模式下，能夠讓學(xué)生參與到公式推導(dǎo)中去，同時也可以讓學(xué)生從能量的層面來理解變壓器知識，認(rèn)識到變壓器并不能夠產(chǎn)生出電能，而是在交變磁場中完成電能傳輸?shù)腫3]。

（三）加深對變壓器的理解

首先，變壓器能夠完成交流電工作，且對于一般的直流電來講也可以進行工作。在高中物理變壓器教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生認(rèn)識到變壓器并不單純是開展交流電工作的，對于一般直流電也能夠開展相應(yīng)的工作。所以在變壓器原線圈中連接交流電時，鐵芯很容易產(chǎn)生出變化磁場，而對于副線圈來講，則可以產(chǎn)生出感生電動勢，達到對外供電要求。因此教師需要著重向?qū)W生展示這一內(nèi)容，讓學(xué)生認(rèn)識到在變壓器原線圈中引入一般直流電以后，雖然脈動直流電方向上并未發(fā)生相應(yīng)的變化，但是從大小上來講卻會發(fā)生相應(yīng)的變化，造成副線圈可以產(chǎn)生感生電動勢，達到對外進行供電的目標(biāo)，且對于這一電流來講屬于交流電。當(dāng)出現(xiàn)特殊直流電時，因電流大小、方向等是固定不變的，且磁場也是比較穩(wěn)定的，所以副線圈中的磁通量并未發(fā)生相應(yīng)的變化，從而也就沒有感生電動勢的出現(xiàn)，難以實現(xiàn)對外供電要求，且變壓器也不會進行工作。

其次，變壓器并不能夠?qū)涣麟娭械谋碚髁窟M行改變。對于變壓器來講，利用轉(zhuǎn)變交流電的最大值等，能夠提升其運用效果。但是也應(yīng)當(dāng)要明確的是，由于原線圈、副線圈中所存在的電流是相同的，所以副線圈中所發(fā)生的感應(yīng)電動勢所產(chǎn)生的變化也是一樣的，從而也就那奴役轉(zhuǎn)變交流電周期、頻率等方面。如當(dāng)周期為正弦交流電，且為0.02秒且頻率為50赫茲時，受到變壓器變壓的影響，所輸出的波形依然為正弦波，同時也是交流電周期，在頻率上與輸出前一致[4]。

最后，明確變壓器在工作狀態(tài)是原線圈并不是短路。當(dāng)變壓器處于正常工作狀態(tài)時，原線圈直接連接交流電源兩側(cè)，雖然在直流電阻上相對較小，但是在接入到交流電以后，很容易產(chǎn)生出感抗，從而對交流電產(chǎn)生了阻礙，而這也就等同于在原線圈中增加了負載。對于感抗來講，其實就是原線圈接入到變化的交流電時，受到其自感作用的影響，會產(chǎn)生出自感電動勢，而這也勢必會對電路中的電流變化產(chǎn)生出直接的影響，造成電路中難以出現(xiàn)過高電流，避免了短路的出現(xiàn)。

（四）完善教學(xué)過程

在開展變壓器教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)做好各個環(huán)節(jié)劃分工作，確保時間上的合理性，同時在各個環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)加強教師與學(xué)生之間的互動，利用問題來吸引學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生的物理思維，讓學(xué)生在參與推導(dǎo)的基礎(chǔ)上動手實踐，掌握知識點。第一、做好引入工作。在課堂教學(xué)中教師需要組織學(xué)生針對電器的額定電壓進行分析，并針對電氣額定電壓、家庭電路電壓之間的區(qū)別進行分析，在提出問題的基礎(chǔ)上順勢引入變壓器知識。設(shè)計這一部分的目的就是要讓學(xué)生在動手操作中認(rèn)識到生活中的電氣額定電壓并不都是220V以此來讓學(xué)生認(rèn)識到變壓器對生活的影響與意義，從而產(chǎn)生出疑問;第二、觀察結(jié)果主動思考，通過展示相關(guān)的圖片與道具，讓學(xué)生在觀察變壓器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成初步認(rèn)識。在這一環(huán)節(jié)中學(xué)生能夠在已有知識的基礎(chǔ)上進行深入思考，為后偶徐的認(rèn)知沖突提供支持;第三、進行對比實驗，做好觀察與分析。通過組織學(xué)生進行變壓器儀器自制，在驗證猜想的基礎(chǔ)上啟發(fā)學(xué)生的思維，讓學(xué)生找出燈泡發(fā)亮的方法，探討在開關(guān)閉合的瞬間燈泡出現(xiàn)閃亮的原因。在這一環(huán)節(jié)中由于教學(xué)直觀性較強，能夠幫助學(xué)生曝保持注意力的高度集中，同時也可以結(jié)合已經(jīng)掌握的知識點，針對交變電流特點進行分析，找出燈泡常亮的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力;第四、進行實驗探究，做好歸納與總結(jié)。在這一環(huán)節(jié)中教師需要讓學(xué)生認(rèn)識到變壓器其實就是轉(zhuǎn)變交變電壓的設(shè)備，從而理解變壓器原線圈、副線圈電壓比的影響因素。通過分析誤差原因，在保持學(xué)生注意力集中的基礎(chǔ)上引入理想變壓器;第四、得出最終結(jié)論。借助法拉第電磁感應(yīng)定律能夠幫助學(xué)生進一步理解理想變壓器中電壓與匝數(shù)之間存在的關(guān)系，從而也就可以得出最終的結(jié)果，在實驗與探究中掌握變壓器知識[5]。

結(jié)束語

綜上所述，在高中物理教學(xué)中開展變壓器教學(xué)就需要從具體情況出發(fā)，做好教學(xué)設(shè)計與研究工作，在幫助學(xué)生掌握物理基礎(chǔ)知識的同時掌握變壓器電壓關(guān)系，同時也可以理順電磁感應(yīng)原理知識，明確電流關(guān)系等。教師也要給學(xué)生提供繼續(xù)探索機會，鼓勵學(xué)生之間進行互動，在參與實驗的同時理解變壓器知識點。

參考文獻

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[3]李衛(wèi)志.關(guān)于“變壓器”難點教學(xué)的反思[J].物理教師：高中版，2005，（09）：67-67.

[4]勞賢修.高中物理中變壓器教學(xué)探究[J].廣西教育B（中教版），2018，（06）：107-107.

[5]胡嘉瑩、陳振東、張軍朋.緊密聯(lián)系生活的漸進式實驗教學(xué)設(shè)計——以《變壓器》教學(xué)為例[J].物理教學(xué)探討，2019，（12）：26-29.