高二物理---互感和自感教学设计.doc

《自感和互感》教学设计 1课时
教学内容分析
1.课程标准对本节的要求：知道什么是互感现象和自感现象，能用电磁感应知识解释自感现象，理解自感系数，磁场能量。
2.教材的地位和作用：本节内容是在学习法拉第电磁感应定律基础上的又一实际应用，本节内容包括四个知识点：互感、自感、自感系数、磁场的能量。教材从知识的回顾提出互感的概念，接着用电磁感应的知识分析通电、断电自感现象的原因。这样的设计能够培养学生的理解能力，实验探究能力及对知识的应用能力。
3．教材处理：用游戏与实验引入课题。课题引入后老师就先演示课本中的实验，观察试验现象，然后，运用法拉第电磁感应的有关规律对试验进行分析，使学生了解自感现象产生的原因，理解自感电动势的作用。
教学对象分析
学生已经学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向，而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。即已经学会对互感现象的分析，但头脑中没有互感这个概念而已，也没有意识到当通过线圈变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象是学生遇到的最大挑战。
教学目标
1.知识与技能
（1）知道互感与自感现象都是电磁感应现象。
（2）知道自感电动势的大小由什么因素决定，并理解自感电动势的作用，能解释相关现象。（3）知道自感系数的单位、决定因素。（4）会利用自感现象和互感现象解释相关问题
2.过程与方法
通过对两个自感实验的观察、设计与分析，培养学生的观察能力、实验能力和探究能力；
3.情感态度与价值观
（1）通过师生之间、生生之间互动的过程，激发学生的探究热情，营造科研的氛围；
（2）通过了解自感的应用与防止，体会物理知识与技术的融合之美。
教学重点 对自感现象的正确解释。
教学难点 自感现象有关规律的认识。
教学方法 引导，启发，分析，探讨，总结。
教学用具 自感现象示教板，导线若干，多媒体课件等
教学过程设计
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
[创设情境，引入课题]
游戏与实验
猜测闭合开关时会有什么现象？断开开关时又会有什么现象呢？

学生自主学习

学了今天的内容“互感和自感”我们就可以解释它。

观察
好奇
兴奋

思考

通过游戏与实验引发学生的的思维疑问和惊奇，激发学生的探究欲望和学习兴趣。
【观察实验，形象感知】
让学生回顾感应电动势的大小与哪些因数有关，并提问学生：产生电磁感应现象的条件是什么？感应电流的方向怎样判断？

提问学生：
产生电磁感应现象的条件是什么？
引导学生回答：1、是闭合电路。
2、穿过闭合电路的磁通量发生变化。
3、感应电流的方向用楞次定律判断。
回顾

思考

回答

知识准备，为接下来的学习提供知识基础。
启发学生思维，让学生大胆说出自己的想法。从而了解学生的前概念，并根据学生的前概念，调整和改进教学设计，从而打下引导学生从前概念向科学概念转变的思想基础。

【实验探究】
一、复习回顾
投影：“探究产生感应电流条件”的实验，改变通过小线圈M的电流大小，让学生分析大线圈N产生感应电流的情况。

二、进行新课
⒈互感现象
像上述实验，两个线圈之间并没有导线连接，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。
利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。请大家举例说明。

2、自感现象
［实验1］演示通电自感现象。
画出电路图（如图所示），A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R，使A1、A2亮度相同，再调节R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合S，观察到什么现象？（实验反复几次）

［实验2］演示断电自感。
画出电路图（如图所示）接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？

结论：
导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
师生共同得出以下规律：① 如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
I原↑，则E自(I自)与I原相反
② 如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。
 I原↓，则E自(I自)与I原相同

3、自感系数
提问：感应电动势的大小跟什么因素有关？
(感应电动势的大小跟磁通量的变化快慢有关。)
自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。

4、磁场的能量
开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。
【知识应用】
一、自感现象的分析与判断
【例】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键K原来是合上的，在K断开后，分析：
（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？
（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？

二、巩固练习
1．下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ ）
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3．如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是 （ ）
A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数

提问学生：请同学们用学过的知识加以分析说明。
引导学生回答：
小线圈的电流变化→小线圈中电流激发的磁场变化→穿过大线圈的磁通量发生变化→大线圈产生感应电动势→闭合回路产生感应电流

问：同学们能说出互感现象在生活中的应用吗？
引导学生回答：变压器，收音机里的磁性天线。

学生观察结果：
A1逐渐变亮，A2立即变亮，最后两灯一样亮。

提问：A1逐渐变亮的原因是什么？最后两灯一样亮的原因又是什么？（请学生分组讨论）
学生讨论，得到结论：
电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。

学生观察结果：
灯闪亮一下再熄灭。

提问：灯闪亮一下，其中的“闪亮”能说明什么问题？（请学生分组讨论）

学生讨论，得到结论：
当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L相当于一个电源，此时L与A构成闭合回路，故A中还有一段持续电流。灯A闪亮一下，说明流过A的电流比原电流大。

引导学生归纳自感现象的特点：自感电动势总是     导体中原来电流的     。

理论分析表明：
   E=L△I/△t。
式中L称为线圈的自感系数，简称自感或电感。自感表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利(H)   1H=103mH=106μH

引导学生阅读教材，了解电场能的概念。

引导学生思考回答：
（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。
（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。

提示学生：
从自感的概念，自感现象的特点，自感系数的的决定因素去着想

让学生思考完成，请学生回答

1ACD、2D、3BD

回顾

思考

回答

思考

回答：

观察

回答

讨论

思考

回答

根据实验现象和课件图示进行总结
思考
深化理解

阅读

思考

理解

记忆

思考

回答

思考

回答

由浅入深，层层递进，引导学生动脑思考，培养学生的逻辑思维能力和口头表达能力
通过老师的引导，使学生在观察的过程中思维得到启发。
让学生自己开口说出实验现象，培养学生的表达能力。让学生对物体进行受力分析，培养学生的理论分析能力。
利用多媒体课件解释感应电流条件，将抽象的物理情境清晰地展现出来，有利于让学生的把感性认识上升到理性认识。

通过总结让学生对自感现象的产生原因及其规律有了系统的了解。通过进一步提问，加深学生对自感现象规律的认识，让学生明确自感电动势的特点、自感电动势的大小。

发挥学生的主体作用，充分调动了他们学习的积极性和热情，启发学生思维能力，培养学生独立思考的能力和自学能力，减轻学生课后作业负担，提高全体学生学习质量。

培养学生学以致用的能力，增长学生的见闻，丰富课堂，强化学生对互感与自感深刻的认识，进步突出重点。

巩固和消化所学的知识，并使知识转化为技能。培养学生独立学习的能力和习惯，发展学生的智力和创造力。通过检查作业，可以反馈教情、学情，对教师调整教学方式、内容和手段起到了重要的作用。

【板书设计】
§6 互感和自感
1、互感现象
当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。
2、自感现象
导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
3、自感系数
自感电动势大小：E =L
L叫自感系数，是用来表示线圈的自感特性的物理量。
（1）线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。
（2）带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
自感系数的单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）
1H=103 mH 1H=106μH
4、磁场的能量

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