摘 要： 在高中电磁学教学中变压器属于比较重要的教育内容,且在高考中变压器也是考试中的重点。因此在高中物理教学中就要从做好物理教学研究入手,确保学生能够真正理解变压器内容。通过对变压器教学知识点进行分析,在引入先进教育方法的基础上将抽象的变压器知识转变成为直观的教育内容,从而提高学生的学习效果。
关键词： 高中物理; 变压器; 教学;
引言:
变压器属于教学中的重点内容,也是考试命题中的热点,通过对变压器变压原理、变压比、变流比等方面进行分析,在减轻学生学习压力的基础上理解重点知识。因此教师需要及时与其他教师进行互动,学习其他教师的成功经验,确保变压器教学的顺利开展。
一、高中物理教学开展变压器教学的意义
变压器属于日常生活中比较常见的器件,而相关的知识点也是高中物理教学中学生必须要掌握的内容之一。所以在教育中教师需要针对教材进行全面分析,掌握学生具体学习情况,找准教育重点与要点,在做好全面解析与分析的基础上设计出适合的教育流程。教师通过运用多媒体技术为学生提供日常生活中常见的变压器,在坚持循序渐进原则的基础上让学生感受到变压器模型的形成过程,在参与教具自制的基础上在产生学习兴趣,逐渐形成认知冲突,从而加深对变压器的理解与认识。开展物理实验的目的就是要激发学生学习兴趣,让学生在掌握知识点的基础上来理解物理知识。因此教师需要结合教材内容,找出与生活之间的结合点,实现理论与实践知识的融合,在启发学生思维的同时理解变压器内容。由于教学对象是高中阶段的学生,所以教师可以借助实验的方式帮助学生理解变压器的原理知识、副线圈电压、匝数之间的关系,在观察变压器的基础上明确其作用。利用这一教学活动,能够帮助学生认识到电磁感应现象在日常生活中的运用情况,同时也可以认识到变压器本身属于交流电路中比较常见的设备,同时也是完成远距离输送交变电流中的装置之一。对于高中阶段的学生来讲,在学习变压器知识以前已经掌握了电流磁效应、电磁感应定律、自感现象等知识,也对交变电流特点形成了初步的认识。所以在开展变压器教学时,应当针对知识点进行全面分析,帮助学生巩固已经学习过的知识点,将相关知识点串联在一起,从而实现培养学生逻辑性学习思维的目标。从心理学上来讲,高中阶段的学生有着较强的求知欲,对于日常生活紧密联系的内容有着浓厚的兴趣,而变压器又是日常生活中比较常见的器件,所以教师需要从激发学生学习兴趣入手,转变传统教育模式中的不足,培养学生的思维发散能力。所以教师需要做好演示实验研究工作,利用生活中的变压器来吸引学生。教师只有发挥出自身的指导作用,才能激发学生学习主动性,让学生对变压器知识产生出浓厚的兴趣。但是从另一层面来讲,高中阶段的学生在知识基础、心理特点等方面还存在着一定的不足,所以教师应当主动观察学生,掌握学生的认知情况,在做好教育设计与分析的基础上提升教学质量,以此来实现教育目标。当学生的科学思维能力存在不足时,很容易在学习中出现难以理解等问题,所以教师需要做好知识点讲解工作,在做好讲懂、讲透的基础上来帮助学生理解知识,掌握共识推导方法[1]。
二、高中物理中变压器教学措施
(一)做好教学设计
首先,针对教材内容进行分析,找准教育重点,保证教学编排的合理性。通过对课程标准进行分析,在掌握实际情况的基础上从改变交流电压入手,顺势引入改变交变电压设备变压器,从而将学生带入到学习活动中。在实验中可以与学生一起利用可拆变压器,掌握变压器组成,帮助学生理解变压器符号、工作原理,探索出变压器电压与匝数之间的关系,理解理想变压器、升压变压器、降压变压器。只有讲述变压器在工作中所发生的能量损耗与理想变压器中电流、匝数之间的关系,才能让学生更好的理解这一知识。其次,做好教学内容处理。在课堂教学中教师需要从补充、完善等方面入手,做好教育内容补充工作。但是在研究中发现,由于教材中并未明确指出互感现象概念知识,使得学生很容易出现理解问题。因此为了帮助学生加深对互感现象的理解,就可以将多媒体技术引入到课堂教学中,在结合动画的基础上帮助学生理解互感现象。在课堂中教师还要运用法拉第电磁感应定律推导理想变压器的基本规律,由于教材中并未过多提及这一内容,而这一知识又是考试中比较重要的知识点,所以教师就可以与学生一起进行知识推导,帮助学生掌握远距离输电的问题[2]。最后,突出教学重点与难点。在变压器教学中应当引导学生从理论角度推导出变压器原、副线圈两端电压与匝数之间的关系,所以教师就可以引导学生针对这一部分进行探究,帮助学生解决难点与重点。在教育改革背景下,就要从培养学生核心素养入手,在整合教育目标的基础上更新教育观念,加深对变压器构造、工作原理、互感现象等之间的关系。在培养学生科学思维时,可以利用可拆变压器构造进行分析,在理解变压器结构模型的基础上来加深对知识的认识,逐渐推导其中的关系。在科学探究中则需要针对变压器的利弊进行分析,明确变压器在日常生活中的运用情况,让学生感受到物理知识与生活之间的联系,从而逐渐提升学生的物理学习意识与能力。
(二)掌握变压器原理
对于变压器来讲,其原、副线圈有着共同的铁芯,而这也就造成了穿过的磁通量、以及其变化时刻也是完全一致的,加之变压器原、副线圈中存在着交变电流出现互感现象,所以也就造成了电能可以借助磁场从原线圈转移到副线圈中。由于原线圈、副线圈中电流所产生的磁通量是一样的,所以线圈的每匝产生的感应电动势也是相等的。因此在教学中就可以组织学生针对变压器工作原理进行分析,并引导学生针对公式进行推导得出:E1=n1,E2=n2从而得出=通过这一过程,能够培养学生的自感现象,掌握原线圈中感应电动势E1阻碍电流变化的作用,与加载原线圈两端中的电压U1的作用是相反的,且在电阻方面也是相对较小的,所以也就出现了E1=U1并得到在这一教育模式下,能够让学生参与到公式推导中去,同时也可以让学生从能量的层面来理解变压器知识,认识到变压器并不能够产生出电能,而是在交变磁场中完成电能传输的[3]。
(三)加深对变压器的理解
首先,变压器能够完成交流电工作,且对于一般的直流电来讲也可以进行工作。在高中物理变压器教学时,应当让学生认识到变压器并不单纯是开展交流电工作的,对于一般直流电也能够开展相应的工作。所以在变压器原线圈中连接交流电时,铁芯很容易产生出变化磁场,而对于副线圈来讲,则可以产生出感生电动势,达到对外供电要求。因此教师需要着重向学生展示这一内容,让学生认识到在变压器原线圈中引入一般直流电以后,虽然脉动直流电方向上并未发生相应的变化,但是从大小上来讲却会发生相应的变化,造成副线圈可以产生感生电动势,达到对外进行供电的目标,且对于这一电流来讲属于交流电。当出现特殊直流电时,因电流大小、方向等是固定不变的,且磁场也是比较稳定的,所以副线圈中的磁通量并未发生相应的变化,从而也就没有感生电动势的出现,难以实现对外供电要求,且变压器也不会进行工作。
其次,变压器并不能够对交流电中的表征量进行改变。对于变压器来讲,利用转变交流电的最大值等,能够提升其运用效果。但是也应当要明确的是,由于原线圈、副线圈中所存在的电流是相同的,所以副线圈中所发生的感应电动势所产生的变化也是一样的,从而也就那奴役转变交流电周期、频率等方面。如当周期为正弦交流电,且为0.02秒且频率为50赫兹时,受到变压器变压的影响,所输出的波形依然为正弦波,同时也是交流电周期,在频率上与输出前一致[4]。
最后,明确变压器在工作状态是原线圈并不是短路。当变压器处于正常工作状态时,原线圈直接连接交流电源两侧,虽然在直流电阻上相对较小,但是在接入到交流电以后,很容易产生出感抗,从而对交流电产生了阻碍,而这也就等同于在原线圈中增加了负载。对于感抗来讲,其实就是原线圈接入到变化的交流电时,受到其自感作用的影响,会产生出自感电动势,而这也势必会对电路中的电流变化产生出直接的影响,造成电路中难以出现过高电流,避免了短路的出现。
(四)完善教学过程
在开展变压器教学时,应当做好各个环节划分工作,确保时间上的合理性,同时在各个环节中应当加强教师与学生之间的互动,利用问题来吸引学生,启发学生的物理思维,让学生在参与推导的基础上动手实践,掌握知识点。第一、做好引入工作。在课堂教学中教师需要组织学生针对电器的额定电压进行分析,并针对电气额定电压、家庭电路电压之间的区别进行分析,在提出问题的基础上顺势引入变压器知识。设计这一部分的目的就是要让学生在动手操作中认识到生活中的电气额定电压并不都是220V以此来让学生认识到变压器对生活的影响与意义,从而产生出疑问;第二、观察结果主动思考,通过展示相关的图片与道具,让学生在观察变压器结构的基础上形成初步认识。在这一环节中学生能够在已有知识的基础上进行深入思考,为后偶徐的认知冲突提供支持;第三、进行对比实验,做好观察与分析。通过组织学生进行变压器仪器自制,在验证猜想的基础上启发学生的思维,让学生找出灯泡发亮的方法,探讨在开关闭合的瞬间灯泡出现闪亮的原因。在这一环节中由于教学直观性较强,能够帮助学生曝保持注意力的高度集中,同时也可以结合已经掌握的知识点,针对交变电流特点进行分析,找出灯泡常亮的方法,培养学生的科学思维能力;第四、进行实验探究,做好归纳与总结。在这一环节中教师需要让学生认识到变压器其实就是转变交变电压的设备,从而理解变压器原线圈、副线圈电压比的影响因素。通过分析误差原因,在保持学生注意力集中的基础上引入理想变压器;第四、得出最终结论。借助法拉第电磁感应定律能够帮助学生进一步理解理想变压器中电压与匝数之间存在的关系,从而也就可以得出最终的结果,在实验与探究中掌握变压器知识[5]。
结束语
综上所述,在高中物理教学中开展变压器教学就需要从具体情况出发,做好教学设计与研究工作,在帮助学生掌握物理基础知识的同时掌握变压器电压关系,同时也可以理顺电磁感应原理知识,明确电流关系等。教师也要给学生提供继续探索机会,鼓励学生之间进行互动,在参与实验的同时理解变压器知识点。
[1]许耀平、宋白珂.高中物理教学中有关变压器的讨论[J].中学教学参考,2017,(06):49-50.
[2]魏致远.对“变压器”教学的思考[J].中学物理教学参考,2003,(05):14-15.
[3]李卫志.关于“变压器”难点教学的反思[J].物理教师:高中版,2005,(09):67-67.
[4]劳贤修.高中物理中变压器教学探究[J].广西教育B(中教版),2018,(06):107-107.
[5]胡嘉莹、陈振东、张军朋.紧密联系生活的渐进式实验教学设计——以《变压器》教学为例[J].物理教学探讨,2019,(12):26-29.