高中物理自感現(xiàn)象及其應(yīng)用教案新人教版選修3

1、自感現(xiàn)象及其應(yīng)用【教學(xué)目的】1、通過邏輯推理和對實驗的觀察和分析，使學(xué)生在電磁感應(yīng)知識的基礎(chǔ)上理解自感現(xiàn)象 的產(chǎn)生的它的規(guī)律，明確自感系數(shù)的意義和決定條件2、通過分析理解在自感現(xiàn)象中能量形式的轉(zhuǎn)化情況，為進一步學(xué)習(xí)電磁振蕩打下基礎(chǔ)3、通過對兩個自感實驗的觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力4、日光燈的原理【重點難點】重點：使學(xué)生在掌握了自感現(xiàn)象與電磁感應(yīng)現(xiàn)象統(tǒng)一性的基礎(chǔ)上，把握自感現(xiàn)象的特點。難點：斷電自感現(xiàn)象中，燈泡突然閃亮一下學(xué)生很難理解，是教學(xué)中的難點?！窘叹摺侩娫矗?V）、導(dǎo)線、帶閉合鐵芯的線圈、電鍵、燈泡等【教學(xué)過程】。、復(fù)習(xí)&引入師：上節(jié)課提到了幾種不同形式的電磁感

2、應(yīng)現(xiàn)象，你們認(rèn)為引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象最重要的條 件是什么？生：穿過電路的磁通量發(fā)生變化師：對！不論采用什么方式，只要能使穿過電路的磁通量發(fā)生變化，均能引起電磁感應(yīng)現(xiàn) 象。1、揭示現(xiàn)象，提出問題實驗:（6V電源，A、B為裸露銅線，L為帶閉合鐵芯的線圈）L提出問題：在A、B觸點斷開瞬間，A、B間的高壓從何而來？A B2、分析現(xiàn)象，建立概念L_|h|一一在上圖所示的電路中，當(dāng)電犍K搭接后，線圈中存在穩(wěn)定的電流I,線圈內(nèi)部鐵心中存在很強的磁場，穿過線圈的磁通量很大：在電鍵K斷開瞬間，在很短 的時間內(nèi)，線圈中的電流迅速減小到零，穿過線圈的磁通量也迅速減小到零，磁通量的變化 量雖然不是很大。但由于時間很短，在

3、電鍵K由接通至斷開瞬間，對于線圈來說，在線圈上 產(chǎn)生了很高的感生電動勢，這就是引起試驗學(xué)生強烈觸電感覺的高壓的來源。上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，其中穿過電路磁通量的變化是由于通過導(dǎo)體本身 的電流發(fā)生變化而引起的。運種由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫做 自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感 應(yīng)電動勢,叫做自感電動勢。（板書） 演示現(xiàn)象，強化概念（課本上的實 驗）總結(jié)1：電路接通時，電流由零 開始增加，L支路中感應(yīng)電流方向與 候來電流方向相反，阻礙電流的增 加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時 間（見上左圖）。啟發(fā)學(xué)生說出這時L相當(dāng)于瞬時電源（將原電流方向及自感電流的方向在力 中標(biāo)出

4、）B原B原/NB感B感問：如果不斷地用手按動K,會發(fā)生什么現(xiàn)象？（燈1始終達(dá)不到正常發(fā)光亮度）加快按 動頻率，又有什么.現(xiàn)象？（燈1逐漸變得更暗）思考這是什么原因？總結(jié)2： K斷開，電源切斷，但燈不僅不立刻熄火，反而產(chǎn)生了更強的延時電流，這是為故燈A還有一段時間的持續(xù)電流。燈A比原來更亮地一閃，說明什么？提醒學(xué)生，這時一 定又出現(xiàn)了新電源，這個 電源在哪里？電動勢的方 向如何？K斷開時，線圈L產(chǎn)生 自h感電動勢，方向與原來 電流方向相同，阻礙電流 的減小。L相當(dāng)一瞬時電 源，此電源與燈A形成回 路（在圖中畫出電流方向）, 這瞬間電流比原來電流大。顯然這是由L產(chǎn)生的。原來L支路中電流h比A支路中

5、電流iA大 很多（如上右圖），K斷開時，iA立即減為零，而止由原原值逐漸減為零，推遲了減到零的時間, 可見在一段時間內(nèi)，流過A的電流還大于原來的電流iA，故而發(fā)出更亮的光。板書:自感電動勢的方向總是阻礙原來電流的變化。自感現(xiàn)象既然也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)然仍然遵守楞次定律，即自感電動勢的方向總是 阻礙原來電流的變化。3、自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化電能 ；磁場能4、自感系數(shù)演示“千人震”實驗，折掉鐵芯，觸電感覺消失，說明線圈中產(chǎn)生的自感電動勢還與線圈 本身有關(guān)。自感系數(shù)反映了線圈對電流變化阻礙作用的大小，不同線圈，自感系數(shù)不同，它 由線圈本身決定（S、n、密集、鐵心）1）單位：享利2）大?。?#163

6、; = L Ar【鞏固練習(xí)】1、在如圖所示的電路（a）, （b）中，電阻/?和自感線圈1的電阻值都很小.接通K,使 電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡S發(fā)光.（A、D）（A）在電路（a）中，斷開K S將漸漸變暗.（B）在電路（a）中，一斷開K, S將先變得更 亮，然后漸漸變暗.（C）在電路（b）中，斷開K, S將漸漸變暗.（D）在電路（b）中，斷開K S將先變得更亮， 然后漸漸變暗.2、在如圖所示的電路中，S：和S：是兩個相同的小燈泡，上是一個自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈,其直流電阻值與燈相等.在電鍵S接通和斷開時，燈泡S：和S,亮暗的順序是（A）(A)(B)(C)(D)接通時,接通時,接通時,接通時,S,先達(dá)到最亮

7、,S二先達(dá)到最亮,S，先達(dá)到最亮,，先達(dá)到最亮,斷開時,斷開時,斷開時,斷開時,S,后暗 S二后暗 S,先暗 S二先暗分析與解答：從等效的觀點看，在S接通時， 表現(xiàn)為很大的電阻，故，先達(dá)到最亮.選項A正確.3、如圖所示，多匝線圈L的電阻和電源內(nèi)阻都很小，可 忽略不計，電路中兩個電阻器的電阻均為R,開始時K電鍵S斷開.此時電路中電流強度為I。,現(xiàn)將電鍵S閉合、線圈L中有自感電動勢產(chǎn)生,下列說法中正確的是（D）（A）由于自感電動勢有阻礙電流的作用，電路中電流最終由I。減 小到零.（B）由于自感電動勢有阻礙電流的作用.，電路中電流最終總小于 Io-（C）由于自感電動勢有阻礙電流的作用，電路中電流將保

8、持I。不 變.（D）自感電，動勢有阻礙電流增大的作用,但電路中電流最終還要增大到2 104、右圖中°、b燈分別標(biāo)有“36V40W和“36V25W”,閉合電鍵調(diào)行R,能使b都正常發(fā)光.，斷開電鍵后重做實驗：電鍵閉合后看到的現(xiàn)象是什么？穩(wěn)定后那只燈較亮？再斷開電鍵，又將看到什么現(xiàn)象？分析：閉合瞬間，a將慢慢亮起來，b立即變亮.穩(wěn)定后兩 燈都正常發(fā)光，a的功率大，較亮.這時L的作用相當(dāng)于一只普 通的電阻（就是該線圈的內(nèi)阻）；斷開瞬間，通過a的電流將逐漸 減小，。漸漸變暗到熄滅，而ab/? L組成同一個閉合回路，所以 b燈也將逐漸變暗到熄火，而且開始還會閃亮一下，這時L相當(dāng)于一個電源.（二）

9、日光燈的主要組成日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器組成。分別將燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器的實物模型展示在投影儀上，對其結(jié)構(gòu)及其原理進行講解.教師出示碎日光燈，如右圖，向?qū)W生介紹 燈管的構(gòu)造及發(fā)光原理。教師講解：燈管內(nèi)充有微量的惰性氣體 （如：氫）和稀薄的汞蒸氣，兩個燈絲之間的 氣體導(dǎo)電時發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光 粉發(fā)出柔和的可見光。教師說明：管內(nèi)所充氣體不同、管壁所 涂的熒光粉不同，發(fā)光的顏色就不同：日光 燈開始點燃時，要激發(fā)汞蒸氣導(dǎo)電需要一個高 出.電源電壓很多的電壓，而正常發(fā)光時，燈管 的電阻變得很?。ㄒ驗闅怏w導(dǎo)電的電阻?。?， 只允許通過不大的電流，這時要求加在燈管上 的電壓低于電源電壓.教

10、師出示拆開的鎮(zhèn)流器，如右圖，向?qū)W生介紹鎮(zhèn)流器的構(gòu)造一一是一個帶鐵芯的線圈,自感系數(shù)很大。教師出示拆開的起動器，如右圖，要求學(xué)生觀察并總結(jié)啟動器的主要構(gòu)造:啟動器主要是一個充有嵐氣的小 玻璃泡，里面裝有兩個電極，一個是靜 觸片，一個是由兩個膨脹系數(shù)不同的金 屬制成的u形動觸片。教師演示雙金屬片受熱彎曲的實驗，同時講述溫度升高時，動觸片與靜夕聊 觸片接通的原理。平常動觸片與靜觸片之間不接觸，有小絳隙，雙金屬片受熱時，兩金屬片膨脹程度不同,下層的膨脹大一些，使u形動觸片稍伸開一點，與靜觸片接觸。教師說明：啟動器中與動、靜觸片并接的電容器只是起一個使 動、靜觸片在分離時不產(chǎn)生火花，以免燒壞觸點。即使沒

11、有電容器， 啟動器也能工作。（二）電路連接教師利用投影儀出示日光燈的電路連接圖。如右圖。（三）日光燈的工作過程引導(dǎo)學(xué)生分析并掌握日光燈工作的全過程。1、K閉合，啟動器的動、靜觸片先接通，后分離。K閉合時，電源將電壓加在起動器兩極間，使定氣放電發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生熱量使U形動 觸片膨脹伸長，與靜觸片接通。于是在鎮(zhèn)流器線圈和燈管的r燈絲間有電流通過。電路接通后， 起動器的制氣停止放電，U形動觸片冷卻收縮，兩觸片分離，電路自動斷開。2、啟動器的動、靜觸片分離的瞬間，鎮(zhèn)流器由于自感產(chǎn)生一個力舜時高壓并與電源電壓一 起加在燈管的兩燈絲間，使燈管中的汞蒸氣導(dǎo)電，氣體導(dǎo)電時發(fā)出的紫外線，使涂在管壁的 熒光粉發(fā)

12、出柔和的可見光。3、日光燈啟動后，鎮(zhèn)流器由于自感作用使加在燈管上的電壓低于電源電壓，使燈管正常 工作。日光燈點燃后，只允許通過不大的電流。由于燈管正常工作時，因為是氣體導(dǎo)電，電阻小，故要求加在燈管兩端的電壓不能太大（低于電源電壓220V）。日光燈用交變電源供電，正 常工作時，在鎮(zhèn)流器中產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流變化，鎮(zhèn)流器等效于一個大電阻并與一個小電阻（燈管）串聯(lián)在220V的電源電壓兩端，使燈管兩端所加的電壓較小而正常工作。教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)鎮(zhèn)流器在日光燈工作過程中的作用：啟動時，產(chǎn)生瞬時高壓。正常工作時，降壓限流。要求學(xué)生思考下面的問題并作出回答。問題1:日光燈的可見光是誰發(fā)出呢？是不是汞蒸氣發(fā)出？ 問題2：日光燈為什么能在電?學(xué)生回答：1 .汞蒸氣導(dǎo)電時發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的可見光。不是汞蒸氣發(fā) 出。2 .日光燈由于靠離子導(dǎo)電，電阻很小，故電流的熱效應(yīng)很小，這樣日光燈能節(jié)約電能。 三、鞏固練習(xí)1.如圖所示，L是自感系數(shù)很大，直流電阻很小的線圈，電表的零刻度都在表盤的中央，且量程均較大，閉合電鍵S,各表的指針都偏向零刻度的右邊，則在斷開電鍵的瞬間，哪幾個表(CD )指針偏向零刻度的左邊？A.A,表 B.A：表 C.As表 D.V表2.在日光燈的連接線路中，關(guān)于啟動器的作