高中物理人教版2第四章電磁感應(yīng)6互感和自感 優(yōu)秀獎(jiǎng)

互感和自感教學(xué)分析互感與自感現(xiàn)象都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象在技術(shù)中的應(yīng)用。本節(jié)對(duì)互感現(xiàn)象要求不高，只要求知道互感現(xiàn)象的產(chǎn)生，以及互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中的廣泛應(yīng)用?；ジ鞋F(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)，有些內(nèi)容可以在變壓器一節(jié)中提及。本節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn)應(yīng)放在自感的學(xué)習(xí)上，通過對(duì)自感現(xiàn)象的分析，引導(dǎo)學(xué)生理解自感的原理和規(guī)律，教學(xué)內(nèi)容涉及自感對(duì)電路電流的影響、自感系數(shù)、自感電動(dòng)勢(shì)等。教學(xué)目標(biāo)1．知道什么是互感現(xiàn)象以及互感現(xiàn)象在實(shí)際生活中的應(yīng)用。2．知道什么是自感現(xiàn)象以及自感電動(dòng)勢(shì)。3．知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，以及自感系數(shù)的單位。4．通過演示通斷電自感實(shí)驗(yàn)，結(jié)合實(shí)際生活體驗(yàn)，體會(huì)并分析自感現(xiàn)象的本質(zhì)及自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電路的影響。5．在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，對(duì)磁場(chǎng)中能量的傳遞和轉(zhuǎn)化作出合理猜測(cè)，加深對(duì)能量守恒定律的理解。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)本節(jié)重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生正確理解自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和結(jié)果，探究自感現(xiàn)象的規(guī)律。本節(jié)課的難點(diǎn)是分析自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)原電流變化產(chǎn)生的阻礙作用。在教學(xué)過程中，可以采用演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分組討論等方式分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,幫助學(xué)生驗(yàn)證結(jié)論，同時(shí)更直觀地體驗(yàn)自感的實(shí)質(zhì)。教學(xué)方法與手段以演示實(shí)驗(yàn)為先導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，運(yùn)用電磁感應(yīng)的相關(guān)知識(shí)分析互感和自感的實(shí)質(zhì)；以分組討論的方法，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極思考,得出結(jié)論。eq\o(\s\up7(),\s\do5(課前準(zhǔn)備))教學(xué)媒體兩個(gè)多匝線圈(匝數(shù)可調(diào))，開關(guān)，導(dǎo)線若干，干電池兩節(jié)，自感現(xiàn)象演示儀(通電/斷電自感)，多媒體設(shè)備，PPT課件，視頻片段知識(shí)準(zhǔn)備溫故知新1．感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件：閉合電路中______________________________。2．楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙___________________________________________________________________________________。3．法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的________成正比，表達(dá)式為________。4．能量守恒定律：能量既不會(huì)________，也不會(huì)________，它只會(huì)從一種形式________為其他形式，或者從一個(gè)物體________到另一個(gè)物體，而在________和________的過程中，能量的總和________。預(yù)習(xí)自學(xué)1．互感：兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，當(dāng)一個(gè)線圈中的________發(fā)生變化時(shí)，它所產(chǎn)生的________會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生________，這種現(xiàn)象叫做互感。2．互感電動(dòng)勢(shì)：在________過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3．自感：當(dāng)一個(gè)線圈中________發(fā)生變化時(shí)，它產(chǎn)生的________不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同樣也在________激發(fā)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為自感。4．自感電動(dòng)勢(shì)：由于________而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做自感電動(dòng)勢(shì)，表達(dá)式________。5．自感系數(shù)L：與線圈的________、________、________、________有關(guān)，單位是________(符號(hào)________)，常用單位有________、________。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學(xué)過程))導(dǎo)入新課[事件1]教學(xué)任務(wù)：學(xué)習(xí)互感的概念，為后面變壓器的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。師生活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入：演示兩個(gè)相互靠近的線圈之間的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，重走法拉第的發(fā)現(xiàn)之路。引入新課：經(jīng)歷前輩科學(xué)家發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程，運(yùn)用已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)來解釋看到的現(xiàn)象。圖4-6-1圖4-6-1ABSGCD圖4-6-2現(xiàn)象：當(dāng)開關(guān)閉合或斷開的瞬間，電流表有示數(shù)。結(jié)論：兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感。在互感過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫互感電動(dòng)勢(shì)。互感現(xiàn)象可以使能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，盡管兩個(gè)線圈之間沒有導(dǎo)線相連。交流與討論：互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用，但也有危害，請(qǐng)學(xué)生課后搜集相關(guān)的資料，為后面變壓器的學(xué)習(xí)作好鋪墊。推進(jìn)新課[事件2]教學(xué)任務(wù)：自感現(xiàn)象的引入。師生活動(dòng)：【演示】連接電路如圖，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器電阻與線圈的直流電阻相等，保證開關(guān)閉合后兩個(gè)燈泡亮度相同。先引導(dǎo)學(xué)生分析推測(cè)將會(huì)看到什么現(xiàn)象，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。觀察與描述：A1立即亮，A2慢慢變亮。交流與討論：學(xué)生分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？該過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？結(jié)論：通電時(shí)，電路中的電流要從無到有，線圈的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流增加，所以有線圈的這一支路的燈泡亮得稍慢一些；當(dāng)電流穩(wěn)定后，線圈相當(dāng)于直流電阻，兩燈泡的亮度就相同了。電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能由于導(dǎo)體本身的電流變化，而在導(dǎo)體自身產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做自感。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做自感電動(dòng)勢(shì)。由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可以斷定，在通電和斷電瞬間，線圈中都會(huì)發(fā)生自感現(xiàn)象。開關(guān)閉合，燈逐漸變亮應(yīng)該也是一種自感現(xiàn)象的表現(xiàn)。交流與討論：自感中的這個(gè)“自”是什么意思？(自身)過渡：當(dāng)電路中電流增大，自感電動(dòng)勢(shì)的作用是什么？當(dāng)電路中電流減小，自感電動(dòng)勢(shì)的作用又是什么？下面我們來研究這些問題。[事件3]教學(xué)任務(wù)：實(shí)驗(yàn)探究斷電自感的現(xiàn)象和規(guī)律。師生活動(dòng)：【演示】電源、開關(guān)、小燈泡和線圈用導(dǎo)線連成如圖所示電路，即用燈泡代替剛才人的位置，提示學(xué)生由剛才的感受猜測(cè)開關(guān)斷開瞬間燈泡會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。觀察與描述：學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由其他學(xué)生補(bǔ)充和修正。參考描述：開關(guān)斷開瞬間，燈泡不是立即熄滅，而是閃亮一下才滅。討論與交流：如何解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？學(xué)生分組討論上述問題，總結(jié)結(jié)論并分組匯報(bào)。提示問題：●開關(guān)斷開，電源不給燈泡供電，但燈泡沒有立即熄滅，這時(shí)誰在給燈泡供電？●由于自感，斷電后線圈中的電流怎樣？●斷電后通過燈泡的電流方向是否與原來一致？說明你的理由。●線圈能阻礙電流立即消失，能否阻止電流最終消失？●斷電后至燈泡熄滅，電源不再給燈泡供電，燈泡中的能量從何而來？斷電時(shí)，由于線圈的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流變化，所以線圈中的電流并沒有立即變?yōu)榱?，而是要繼續(xù)流過與線圈組成的這個(gè)閉合回路，因此，電燈沒有立即熄滅。斷電后通過燈泡的電流方向與原來通過燈泡的電流方向相反。此時(shí)線圈相當(dāng)于電源，將以磁場(chǎng)形式儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為電能后提供給小燈泡。思維拓展：為什么會(huì)閃亮？什么情況下燈泡會(huì)閃亮？若原來流過線圈的電流比流過燈泡的電流大，也就是穩(wěn)定時(shí)線圈電阻(線圈的直流電阻)比燈泡小，自感現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，原來線圈中的電流流入燈泡，此時(shí)流過燈泡的電流比原來大，所以燈泡比原來亮，出現(xiàn)的現(xiàn)象就是閃亮。[事件4]教學(xué)任務(wù)：實(shí)驗(yàn)探究自感系數(shù)與哪些物理量有關(guān)。師生活動(dòng)：交流與討論：自感電動(dòng)勢(shì)的大小與哪些因素有關(guān)？由法拉第電磁感應(yīng)定律：E∝eq\f(ΔΦ,Δt)∵ΔΦ∝ΔB，ΔB∝ΔI∴ΔΦ∝ΔI∴E∝eq\f(ΔI,Δt)——自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率寫成等式：E＝Leq\f(ΔI,Δt)其中L——自感系數(shù)(單位：亨利)【演示】以控制變量的方式，保持其他量不變，分別將觸電實(shí)驗(yàn)的線圈匝數(shù)減少，抽出鐵芯，用滑動(dòng)變阻器將電流緩慢變?yōu)榱?，用傳感器觀察感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化情況。結(jié)論：L——自感系數(shù)(也稱自感或電感)，取決于線圈的大小、形狀、匝數(shù)，有無鐵芯。單位：H、mH、μH。匝數(shù)越少，E越小，即L越小；沒鐵芯的時(shí)候比有鐵芯的時(shí)候L小很多。斷開開關(guān)，有強(qiáng)烈的觸電感覺，正是因?yàn)殡娏髯兓?，自感系?shù)大，從而自感電動(dòng)勢(shì)較大造成的。電動(dòng)機(jī)，變壓器都有較大線圈，斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)，有讓人觸電的危險(xiǎn)(剛才實(shí)驗(yàn)用的線圈都會(huì)產(chǎn)生電火花)，所以在生產(chǎn)和生活中，我們常常把開關(guān)浸在絕緣油中，做成油浸開關(guān)，從而避免斷電時(shí)巨大的自感電動(dòng)勢(shì)引發(fā)事故。交流與討論：請(qǐng)同學(xué)們課后查閱資料，看一看在生產(chǎn)和生活中還有哪些地方可以應(yīng)用自感現(xiàn)象，在哪些方面必須防止自感現(xiàn)象發(fā)生？課堂訓(xùn)練1．如下圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零。A、B是兩個(gè)相同的小燈泡。(1)當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，A、B兩個(gè)燈泡亮度如何變化？(2)當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時(shí)，A、B兩個(gè)燈泡亮度又將如何變化？eq\o(\s\up7(),\s\do5(設(shè)計(jì)說明))本節(jié)課作為電磁感應(yīng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生進(jìn)一步理解和應(yīng)用電磁感應(yīng)原理有著重要意義。在教學(xué)中，應(yīng)用多種實(shí)驗(yàn)手段，在參與和體會(huì)中，充分激起學(xué)生的濃厚興趣，是本節(jié)教學(xué)的根本出發(fā)點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，要讓學(xué)生盡量多地參與到課堂活動(dòng)中來，充分展開自主、探究、合作的學(xué)習(xí)方式，加深學(xué)生對(duì)概念的理解，訓(xùn)練學(xué)生分析問題和解決問題的能力。教學(xué)反思：本節(jié)課重點(diǎn)是引導(dǎo)學(xué)生正確理解自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因和結(jié)果，探究自感現(xiàn)象的規(guī)律，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的演示和講解，讓同學(xué)們理解通電自感和斷電自感現(xiàn)象。重點(diǎn)理解線圈這個(gè)主要角色，會(huì)分析各種通電自感和斷電自感現(xiàn)象中線圈所起的作用。通電瞬間，線圈相當(dāng)于斷路，畫出等效電路圖。斷電瞬間線圈相當(dāng)于電源對(duì)與他組成閉合回路的用電器供電，線圈能儲(chǔ)存能量。通過實(shí)驗(yàn)講解現(xiàn)象，通過例題鞏固知識(shí)，總體效果較好。存在不足：互感現(xiàn)象講解時(shí)間過長(zhǎng)，演示變壓器實(shí)驗(yàn)和討論相互靠近的電路之間都