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(diǎn)。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(guò)對(duì)變壓器教學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分析，在引入先進(jìn)教育方法的基礎(chǔ)上將抽象的變壓器知識(shí)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(diǎn)內(nèi)容，也是考試命題中的熱點(diǎn)，通過(guò)對(duì)變壓器變壓原理、變壓比、變流比等方面進(jìn)行分析，在減輕學(xué)生學(xué)習(xí)壓力的基礎(chǔ)上理解重點(diǎn)知識(shí)。因此教師需要及時(shí)與其他教師進(jìn)行互動(dòng)，學(xué)習(xí)其他教師的成功經(jīng)驗(yàn)，確保變壓器教學(xué)的順利開(kāi)展。

一、高中物理教學(xué)開(kāi)展變壓器教學(xué)的意義

變壓器屬于日常生活中比較常見(jiàn)的器件，而相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)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(duì)教材進(jìn)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(diǎn)與要點(diǎn)，在做好全面解析與分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出適合的教育流程。教師通過(guò)運(yùn)用多媒體技術(shù)為學(xué)生提供日常生活中常見(jiàn)的變壓器，在堅(jiān)持循序漸進(jìn)原則的基礎(chǔ)上讓學(xué)生感受到變壓器模型的形成過(guò)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(duì)變壓器的理解與認(rèn)識(shí)。開(kāi)展物理實(shí)驗(yàn)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(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上來(lái)理解物理知識(shí)。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(diǎn)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐知識(shí)的融合，在啟發(fā)學(xué)生思維的同時(shí)理解變壓器內(nèi)容。由于教學(xué)對(duì)象是高中階段的學(xué)生，所以教師可以借助實(shí)驗(yàn)的方式幫助學(xué)生理解變壓器的原理知識(shí)、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(dòng)，能夠幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到電磁感應(yīng)現(xiàn)象在日常生活中的運(yùn)用情況，同時(shí)也可以認(rèn)識(shí)到變壓器本身屬于交流電路中比較常見(jiàn)的設(shè)備，同時(shí)也是完成遠(yuǎn)距離輸送交變電流中的裝置之一。對(duì)于高中階段的學(xué)生來(lái)講，在學(xué)習(xí)變壓器知識(shí)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(shí)，也對(duì)交變電流特點(diǎn)形成了初步的認(rèn)識(shí)。所以在開(kāi)展變壓器教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)針對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行全面分析，幫助學(xué)生鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)在一起，從而實(shí)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(lái)講，高中階段的學(xué)生有著較強(qiáng)的求知欲，對(duì)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(jiàn)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(shí)驗(yàn)研究工作，利用生活中的變壓器來(lái)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(dòng)性，讓學(xué)生對(duì)變壓器知識(shí)產(chǎn)生出濃厚的興趣。但是從另一層面來(lái)講，高中階段的學(xué)生在知識(shí)基礎(chǔ)、心理特點(diǎn)等方面還存在著一定的不足，所以教師應(yīng)當(dāng)主動(dòng)觀察學(xué)生，掌握學(xué)生的認(rèn)知情況，在做好教育設(shè)計(jì)與分析的基礎(chǔ)上提升教學(xué)質(zhì)量，以此來(lái)實(shí)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(shí)，很容易在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)難以理解等問(wèn)題，所以教師需要做好知識(shí)點(diǎn)講解工作，在做好講懂、講透的基礎(chǔ)上來(lái)幫助學(xué)生理解知識(shí)，掌握共識(shí)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(jì)

首先，針對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行分析，找準(zhǔn)教育重點(diǎn)，保證教學(xué)編排的合理性。通過(guò)對(duì)課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，在掌握實(shí)際情況的基礎(chǔ)上從改變交流電壓入手，順勢(shì)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(dòng)中。在實(shí)驗(yàn)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(hào)、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(shí)。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(bǔ)充、完善等方面入手，做好教育內(nèi)容補(bǔ)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(shí)，使得學(xué)生很容易出現(xiàn)理解問(wèn)題。因此為了幫助學(xué)生加深對(duì)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(dòng)畫(huà)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(yùn)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(guò)多提及這一內(nèi)容，而這一知識(shí)又是考試中比較重要的知識(shí)點(diǎn)，所以教師就可以與學(xué)生一起進(jìn)行知識(shí)推導(dǎo)，幫助學(xué)生掌握遠(yuǎn)距離輸電的問(wèn)題[2]。最后，突出教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)。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(duì)這一部分進(jìn)行探究，幫助學(xué)生解決難點(diǎn)與重點(diǎn)。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(duì)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(shí)，可以利用可拆變壓器構(gòu)造進(jìn)行分析，在理解變壓器結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上來(lái)加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)，逐漸推導(dǎo)其中的關(guān)系。在科學(xué)探究中則需要針對(duì)變壓器的利弊進(jìn)行分析，明確變壓器在日常生活中的運(yùn)用情況，讓學(xué)生感受到物理知識(shí)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(shí)與能力。

（二）掌握變壓器原理

對(duì)于變壓器來(lái)講，其原、副線圈有著共同的鐵芯，而這也就造成了穿過(guò)的磁通量、以及其變化時(shí)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(chǎng)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(dòng)勢(shì)也是相等的。因此在教學(xué)中就可以組織學(xué)生針對(duì)變壓器工作原理進(jìn)行分析，并引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)公式進(jìn)行推導(dǎo)得出：E1=n1，E2=n2從而得出=通過(guò)這一過(guò)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(dòng)勢(shì)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(duì)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(shí)也可以讓學(xué)生從能量的層面來(lái)理解變壓器知識(shí)，認(rèn)識(shí)到變壓器并不能夠產(chǎn)生出電能，而是在交變磁場(chǎng)中完成電能傳輸?shù)腫3]。

（三）加深對(duì)變壓器的理解

首先，變壓器能夠完成交流電工作，且對(duì)于一般的直流電來(lái)講也可以進(jìn)行工作。在高中物理變壓器教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到變壓器并不單純是開(kāi)展交流電工作的，對(duì)于一般直流電也能夠開(kāi)展相應(yīng)的工作。所以在變壓器原線圈中連接交流電時(shí)，鐵芯很容易產(chǎn)生出變化磁場(chǎng)，而對(duì)于副線圈來(lái)講，則可以產(chǎn)生出感生電動(dòng)勢(shì)，達(dá)到對(duì)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(shí)到在變壓器原線圈中引入一般直流電以后，雖然脈動(dòng)直流電方向上并未發(fā)生相應(yīng)的變化，但是從大小上來(lái)講卻會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，造成副線圈可以產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，達(dá)到對(duì)外進(jìn)行供電的目標(biāo)，且對(duì)于這一電流來(lái)講屬于交流電。當(dāng)出現(xiàn)特殊直流電時(shí)，因電流大小、方向等是固定不變的，且磁場(chǎng)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(méi)有感生電動(dòng)勢(shì)的出現(xiàn)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)外供電要求，且變壓器也不會(huì)進(jìn)行工作。

其次，變壓器并不能夠?qū)涣麟娭械谋碚髁窟M(jìn)行改變。對(duì)于變壓器來(lái)講，利用轉(zhuǎn)變交流電的最大值等，能夠提升其運(yùn)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(dòng)勢(shì)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(shí)，受到變壓器變壓的影響，所輸出的波形依然為正弦波，同時(shí)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(shí)，原線圈直接連接交流電源兩側(cè)，雖然在直流電阻上相對(duì)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(duì)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(fù)載。對(duì)于感抗來(lái)講，其實(shí)就是原線圈接入到變化的交流電時(shí)，受到其自感作用的影響，會(huì)產(chǎn)生出自感電動(dòng)勢(shì)，而這也勢(shì)必會(huì)對(duì)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(guò)高電流，避免了短路的出現(xiàn)。

（四）完善教學(xué)過(guò)程

在開(kāi)展變壓器教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好各個(gè)環(huán)節(jié)劃分工作，確保時(shí)間上的合理性，同時(shí)在各個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，利用問(wèn)題來(lái)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(dòng)手實(shí)踐，掌握知識(shí)點(diǎn)。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(duì)電器的額定電壓進(jìn)行分析，并針對(duì)電氣額定電壓、家庭電路電壓之間的區(qū)別進(jìn)行分析，在提出問(wèn)題的基礎(chǔ)上順勢(shì)引入變壓器知識(shí)。設(shè)計(jì)這一部分的目的就是要讓學(xué)生在動(dòng)手操作中認(rèn)識(shí)到生活中的電氣額定電壓并不都是220V以此來(lái)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到變壓器對(duì)生活的影響與意義，從而產(chǎn)生出疑問(wèn);第二、觀察結(jié)果主動(dòng)思考，通過(guò)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(shí)。在這一環(huán)節(jié)中學(xué)生能夠在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入思考，為后偶徐的認(rèn)知沖突提供支持;第三、進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，做好觀察與分析。通過(guò)組織學(xué)生進(jìn)行變壓器儀器自制，在驗(yàn)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(kāi)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(qiáng)，能夠幫助學(xué)生曝保持注意力的高度集中，同時(shí)也可以結(jié)合已經(jīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)交變電流特點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)到變壓器其實(shí)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(guò)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(jìn)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(shí)驗(yàn)與探究中掌握變壓器知識(shí)[5]。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高中物理教學(xué)中開(kāi)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(jì)與研究工作，在幫助學(xué)生掌握物理基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)掌握變壓器電壓關(guān)系，同時(shí)也可以理順電磁感應(yīng)原理知識(shí)，明確電流關(guān)系等。教師也要給學(xué)生提供繼續(xù)探索機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生之間進(jìn)行互動(dòng)，在參與實(shí)驗(yàn)的同時(shí)理解變壓器知識(shí)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]許耀平、宋白珂.高中物理教學(xué)中有關(guān)變壓器的討論[J].中學(xué)教學(xué)參考，2017，（06）：49-50.

[2]魏致遠(yuǎn).對(duì)“變壓器”教學(xué)的思考[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2003，（05）：14-15.

[3]李衛(wèi)志.關(guān)于“變壓器”難點(diǎn)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(jìn)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)——以《變壓器》教學(xué)為例[J].物理教學(xué)探討，2019，（12）：26-29.