3.3 变压器 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦“变压器”核心知识，通过户外配电变压器实物图导入提问，依托互感、交变电流前序知识，经结构拆解、原理探究、规律总结，为远距离输电章节搭建学习支架。 此资料以核心素养为导向，采用生活情境导入、拆装实验、控制变量探究等方法，结合变电站、无线充电实例，培养科学探究与科学态度，助学生建立知识联系，提升教师教学效率。

教学设计 课程名称 变压器 选用教材 高中物理人教版选修二 教学章节 第三章第三节 授课对象 高二学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课依托前两节互感、交变电流知识展开，开篇以户外配电变压器实物提出变压原理问题；第一部分介绍变压器构造，借助可拆变压器零部件实物认识铁芯、原副线圈，结合示意图说明互感是变压器工作核心基础，解释无导线也能传递电能；第二部分引导探究匝数与输出电压的定量关系，区分升压、降压变压器；第三部分展示变电站巨型变压器、家电小型变压器，介绍生活生产广泛应用；最后科学漫步拓展无线充电技术，说明无线充电本质是空气芯简易变压器。整体遵循 “生活变压器提问→结构拆解认识→互感工作原理→匝数电压规律→工程与家电应用→无线充电拓展” 逻辑链条，打通互感现象实际应用，为远距离输电章节铺垫核心变压工具理论。 二、学情分析 1. 知识基础 学生熟练掌握互感现象、交变电流产生、法拉第电磁感应定律；清楚变化磁场能在线圈激发感应电动势；但学生只知道两线圈靠近会产生互感，不清楚闭合铁芯可以集中磁场、大幅提升互感效率，不知道线圈匝数直接决定输出电压大小，完全不了解无线充电与变压器原理同源。 2. 能力基础 学生具备简单互感定性分析能力，但拆装器材、控制线圈匝数探究电压变化的实验操作能力薄弱；从铁芯导磁角度完整解释变压器能量传递过程的逻辑推导能力不足；将实验室小型变压器模型类比变电站巨型设备、无线充电底座的迁移建模能力零散。 3. 思维基础 学生思维局限于实验室零散线圈互感，缺少铁芯束缚磁场的整体模型思维；只能定性知道能变压，难以建立匝数、电压的定量对应关系；无法串联 “原线圈电能→铁芯磁场能→副线圈电能” 完整能量转化链条，分不清变压器只能改变交流、不能改变直流的核心限制。 三、教学目标 1. 物理观念 认识变压器由闭合铁芯、原副线圈构成；理解互感是变压器工作原理，明白仅交变电流才能让变压器变压；掌握匝数与电压的正比规律，区分升压、降压变压器；知晓电能与磁场能在铁芯内相互转化，了解无线充电属于无铁芯变压器应用，建立互感工程应用统一观念。 2. 科学思维 依托户外配电变压器实物图形成生活变压设备探究具象思维；借助变压器结构示意图形成铁芯导磁互感机理分析思维；利用可拆变压器实物形成匝数变量控制探究思维；结合无线充电拆解图形成同源原理迁移建模思维，培养实物观察、控制变量实验、能量转化链条分析、跨场景原理类比的综合科学思维。 3. 科学探究 观察户外配电变压器实物提出猜想；拆装可拆变压器识别铁芯、原副线圈；更换不同匝数线圈，测量输入、输出电压寻找匝数电压规律；对比直流、交流接入变压器的输出差异，完整经历 “生活实物提问→器材拆解认识结构→控制匝数定量探究→直流交流对照验证→无线充电拓展迁移” 探究流程。 4. 科学态度与责任 通过民用配电、变电站巨型变压器、手机无线充电实例，养成依托生活实物提出物理问题、拆装器材探究内部结构、控制变量寻找定量规律、理论对接现代电子电力设备的求真科研品格；变压器是全国电网远距离输电、家电供电、无线电子设备的核心元件，我国特高压输电配套巨型变压器实现完全自主研发，认识变压器技术支撑国家能源网络建设，树立学好互感变压器知识助力国产电力、无线充电元器件自主研发的责任意识。 四、教学重难点 重点 变压器构造、互感工作原理，能量转化过程 原副线圈电压与匝数成正比的规律，升压、降压变压器区分 变压器只对交变电流起变压作用，直流无法变压 难点 闭合铁芯集中磁场、提升互感效率的机理分析 完整梳理 “电能 — 磁场能 — 电能” 的能量转化链条 理解无线充电与变压器原理一致，仅磁场介质由铁芯变为空气 五、教学方法 生活实物情境导入法：户外配电变压器实物抛出变压原理问题； 拆装探究实验法：拆分可拆变压器，识别铁芯与线圈结构； 控制变量实验法：更换不同匝数线圈，测量输入输出电压； 图解分析法：变压器结构示意图拆解互感磁场传递过程； 对比实验法：分别接入直流、交流电源，观察副线圈有无电压； 小组合作讨论法：合作推导匝数电压关系、梳理能量转化过程； 实例拓展法：变电站大型变压器、无线充电技术拓展应用。 六、教学资源 人教版选择性必修第二册课本；户外配电变压器实物图、变压器结构示意图、可拆变压器零部件实物图、无线充电拆解实物图；可拆变压器、学生交流电源、直流电源、电压表、不同匝数铜线圈；多媒体课件、黑板、直尺、匝数电压探究思考题。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 户外变压器实物情境导入，抛出变压核心问题 · 展示户外配电变压器实物图 · 提出教材开篇问题：生活中变压器既能升压也能降压，变压器依靠什么原理改变电压？给学生两分钟同桌交流，结合前一节互感知识自主猜想。 · 告知学生本节课先拆解变压器认识内部结构，依托互感现象讲解变压工作机理；再通过更换线圈匝数探究电压与匝数的定量关系；最后介绍变电站、家电变压器应用，拓展手机无线充电同源原理。 · 递进抛出导学思考题 1：如果给原线圈接入干电池直流电源，副线圈能否测出输出电压？预留对照实验环节验证猜想。 观看户外配电变压器实物图，结合路边配电设备交流变压原理猜想；回顾互感、变化磁场产生感应电动势相关知识；抄写课题《变压器》，带着 “无导线如何传递电能、匝数如何控制输出电压” 的疑问进入新课学习。 变压器结构、互感工作原理探究 · 展示变压器结构示意图 · 讲解基础构造：闭合铁芯、原线圈（接交流电源）、副线圈（接负载）；完整梳理互感工作过程：原线圈交变电流产生变化磁场，铁芯束缚磁场减少损耗，变化磁场穿过副线圈，激发感应电动势，实现无导线电能传递。 · 展示可拆变压器零部件实物图 · 组织拆装探究：分发拆解器材，让学生识别 U 型铁芯、不同匝数线圈、卡扣配件；组装后更换两组匝数线圈，接入恒定交流输入电压，用电压表测量副线圈输出电压，引导学生归纳：线圈匝数越多，对应电压越大，电压与匝数成正比。 · 出示配套定性思考题 1：原线圈匝数少于副线圈，属于升压还是降压变压器？带领学生结合匝数电压规律作答。 · 组织三分钟四人小组讨论：铁芯在变压器中起到什么作用，如果去掉铁芯，副线圈输出电压会变大还是变小？每组推选代表从集中磁感线、减小漏磁角度完整说明。 观看变压器结构示意图，完整记录原线圈、副线圈、铁芯三部分构造；观看可拆变压器零部件实物图，动手拆装识别器材，分组测量不同匝数对应的输出电压；独立完成升压降压变压器判断思考题，小组讨论铁芯功能，听完讲评建立变压器结构、互感原理完整定性认知。 工程家电应用、无线充电拓展、课堂总结、分层课后任务 · 展示变电站与小家电变压器实物图 · 分类介绍：变电站巨型升压变压器用于远距离输电，家电小型降压变压器为设备提供低压工作电压；举例电视机显像管升压、手机充电器降压，说明交流因变压器实现广泛应用。 · 讲解能量转化全过程：通电瞬间电源电能转化为铁芯磁场能，副线圈输出时磁场能重新转化为负载电能。 · 展示无线充电拆解实物图 · 拓展科学漫步内容：无线充电底座、手机接收线圈本质是空气芯变压器，原理与铁芯变压器完全一致，依靠空气中变化磁场传递能量。 · 整合四张配图梳理课堂主线：户外配电变压器实物图抛出变压原理问题→变压器结构示意图拆解互感工作机理→可拆变压器零部件实物图开展匝数电压探究→变电站小家电变压器实物图介绍生产生活应用，完整覆盖生活提问、结构原理、定量探究、工程应用四层核心内容。 · 按照课本行文梳理全课脉络：户外变压器实物导入提问→拆装可拆变压器认识铁芯、原副线圈结构，结合示意图讲解互感变压原理→控制线圈匝数探究，得出电压与匝数正比规律→展示变电站、家电各类变压器说明广泛应用，拓展无线充电同源原理，黑板同步思维导图，标记变压器构造、互感原理、匝数电压关系三大核心知识点。 · 分层布置贴合课本的课后任务：基础任务整理变压器构造、互感工作过程，完成 2 道升压降压定性判断题；拓展任务拆解废旧手机充电器，观察内部小型变压器结构，下节课课堂分享。 观看变电站与小家电变压器实物图，区分大型升压、小型降压变压器不同使用场景；观看无线充电拆解实物图，记录无线充电与变压器同源原理；两人一组复述完整能量转化链条（电能→磁场能→电能）；小组合作总结铁芯作用、直流无法变压的原因；整合本节课四张图文对应知识点，容易混淆互感变压条件、匝数电压比例、铁芯功能三类高频易错点；记录分层课后作业要求，规划习题书写、充电器拆解调研拓展任务。 课堂收尾 · 回扣开篇户外配电变压器实物完整总结：变压器由闭合铁芯、原副线圈组成，依靠互感现象改变交变电流电压；原副线圈电压之比等于匝数之比，匝数增多对应电压升高；铁芯集中磁感线降低能量损耗，能量在电能、磁场能之间相互转化；无线充电是无铁芯变压器的现代应用，变压器是电力输送、家电、无线电子设备必备元件，完成变压器结构、原理、定量规律、实际应用完整知识闭环。 回顾变压器构造、互感工作原理、匝数电压正比规律、无线充电拓展全部知识点，整理拆装探究、互感机理推导笔记，规划课后任务完成顺序。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托户外配电变压器实物图、变压器结构示意图、可拆变压器零部件实物图、变电站小家电变压器实物图四组素材开展生活设备情境导入、拆装器材结构探究、控制变量定量实验、电力家电工程拓展教学，培养学生借助生活电力设备提出物理探究问题、拆装实物拆解内部构造、控制线圈匝数寻找电压定量规律、理论对接国家特高压输电工程与民用电子设备的求真科研品格；变压器是远距离特高压输电、城乡配电、消费电子的核心基础元件，我国实现巨型电力变压器、无线充电芯片全产业链自主研发，支撑全国稳定供电与电子产业发展，让学生认识互感与变压器理论事关国家能源安全与民生电子制造，引导学生扎实掌握变压器工作原理与匝数规律，树立依托交变互感知识助力国产电力、无线充电元器件自主研发的责任意识。 十、教学反思和修改 教学反思：本节课使用四张教材配图完成户外变压器导入、结构互感原理讲解、匝数电压探究、电力家电应用全流程教学，但学生普遍存在三类典型认知误区：一是误认为变压器可以改变直流电压，忽略互感需要变化磁场；二是记反匝数电压比例，误以为匝数越多电压越低；三是无法完整描述铁芯作用，不清楚铁芯用于束缚磁感线、减少漏磁损耗。小组讨论时部分学生不能完整梳理 “电能 — 磁场能 — 电能” 完整能量转化过程。 修改措施：课前印制变压器构造、直流交流区分填空预习学案；播放可拆变压器拆装、无线充电磁场传递动态短视频；延长四人一组匝数电压测量、铁芯功能讨论时长，强化交直流变压差异、匝数电压比例、铁芯导磁作用三类专项训练；增加升压降压变压器判断随堂小题，课堂即时纠错。 学科网（北京）股份有限公司 $