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

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)的重點和難點應(yīng)放在自感的學(xué)習(xí)上，通過對自感現(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)容涉及自感對電路電流的影響、自感系數(shù)、自感電動勢等。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)象以及自感電動勢。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驗，結(jié)合實際生活體驗，體會并分析自感現(xiàn)象的本質(zhì)及自感電動勢對電路的影響。5．在實驗探究的過程中，對磁場中能量的傳遞和轉(zhuǎn)化作出合理猜測，加深對能量守恒定律的理解。教學(xué)重點難點本節(jié)重點是引導(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)課的難點是分析自感電動勢對原電流變化產(chǎn)生的阻礙作用。在教學(xué)過程中，可以采用演示實驗、學(xué)生分組討論等方式分析實驗現(xiàn)象,幫助學(xué)生驗證結(jié)論，同時更直觀地體驗自感的實質(zhì)。教學(xué)方法與手段以演示實驗為先導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生在實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，運用電磁感應(yīng)的相關(guān)知識分析互感和自感的實質(zhì)；以分組討論的方法，調(diào)動學(xué)生積極思考,得出結(jié)論。eq\o(\s\up7(),\s\do5(課前準備))教學(xué)媒體兩個多匝線圈(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，視頻片段知識準備溫故知新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)電流的磁場總要阻礙___________________________________________________________________________________。3．法拉第電磁感應(yīng)定律：電路中的感應(yīng)電動勢的大小，跟穿過這一電路的________成正比，表達式為________。4．能量守恒定律：能量既不會________，也不會________，它只會從一種形式________為其他形式，或者從一個物體________到另一個物體，而在________和________的過程中，能量的總和________。預(yù)習(xí)自學(xué)1．互感：兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，當(dāng)一個線圈中的________發(fā)生變化時，它所產(chǎn)生的________會在另一個線圈中產(chǎn)生________，這種現(xiàn)象叫做互感。2．互感電動勢：在________過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。3．自感：當(dāng)一個線圈中________發(fā)生變化時，它產(chǎn)生的________不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，同樣也在________激發(fā)出感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感。4．自感電動勢：由于________而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢，表達式________。5．自感系數(shù)L：與線圈的________、________、________、________有關(guān)，單位是________(符號________)，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：實驗導(dǎo)入：演示兩個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，運用已經(jīng)學(xué)過的知識來解釋看到的現(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：兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，當(dāng)一個線圈中的電流發(fā)生變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫做互感。在互感過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫互感電動勢?；ジ鞋F(xiàn)象可以使能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，盡管兩個線圈之間沒有導(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。推進新課[事件2]教學(xué)任務(wù)：自感現(xiàn)象的引入。師生活動：【演示】連接電路如圖，調(diào)節(jié)滑動變阻器電阻與線圈的直流電阻相等，保證開關(guān)閉合后兩個燈泡亮度相同。先引導(dǎo)學(xué)生分析推測將會看到什么現(xiàn)象，然后進行實驗。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，電路中的電流要從無到有，線圈的自感電動勢阻礙原電流增加，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)電動勢，叫做自感電動勢。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“自”是什么意思？(自身)過渡：當(dāng)電路中電流增大，自感電動勢的作用是什么？當(dāng)電路中電流減小，自感電動勢的作用又是什么？下面我們來研究這些問題。[事件3]教學(xué)任務(wù)：實驗探究斷電自感的現(xiàn)象和規(guī)律。師生活動：【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開關(guān)斷開瞬間燈泡會發(fā)生什么現(xiàn)象，然后再進行實驗，觀察現(xiàn)象。觀察與描述：學(xué)生觀察實驗，描述實驗現(xiàn)象，由其他學(xué)生補充和修正。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：如何解釋上述實驗現(xiàn)象？學(xué)生分組討論上述問題，總結(jié)結(jié)論并分組匯報。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?！窬€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，由于線圈的自感電動勢阻礙原電流變化，所以線圈中的電流并沒有立即變?yōu)榱悖且^續(xù)流過與線圈組成的這個閉合回路，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。此時線圈相當(dāng)于電源，將以磁場形式儲存的能量轉(zhuǎn)化為電能后提供給小燈泡。思維拓展：為什么會閃亮？什么情況下燈泡會閃亮？若原來流過線圈的電流比流過燈泡的電流大，也就是穩(wěn)定時線圈電阻(線圈的直流電阻)比燈泡小，自感現(xiàn)象發(fā)生時，原來線圈中的電流流入燈泡，此時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)：實驗探究自感系數(shù)與哪些物理量有關(guān)。師生活動：交流與討論：自感電動勢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)——自感電動勢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，分別將觸電實驗的線圈匝數(shù)減少，抽出鐵芯，用滑動變阻器將電流緩慢變?yōu)榱?，用傳感器觀察感應(yīng)電動勢的變化情況。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??；沒鐵芯的時候比有鐵芯的時候L小很多。斷開開關(guān)，有強烈的觸電感覺，正是因為電流變化快，自感系數(shù)大，從而自感電動勢較大造成的。電動機，變壓器都有較大線圈，斷電時會產(chǎn)生很大的自感電動勢，有讓人觸電的危險(剛才實驗用的線圈都會產(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)，從而避免斷電時巨大的自感電動勢引發(fā)事故。交流與討論：請同學(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是兩個相同的小燈泡。(1)當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時，A、B兩個燈泡亮度如何變化？(2)當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，A、B兩個燈泡亮度又將如何變化？eq\o(\s\up7(),\s\do5(設(shè)計說明))本節(jié)課作為電磁感應(yīng)在實際生活中的應(yīng)用，對學(xué)生進一步理解和應(yīng)用電磁感應(yīng)原理有著重要意義。在教學(xué)中，應(yīng)用多種實驗手段，在參與和體會中，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。為達到上述目的，要讓學(xué)生盡量多地參與到課堂活動中來，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，通過實驗現(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。重點理解線圈這個主要角色，會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)于電源對與他組成閉合回路的用電器供電，線圈能儲存能量。通過實驗講解現(xiàn)象，通過例題鞏固知識，總體效果較好。存在不足：互感現(xiàn)象講解時間過長，演示變壓器實驗和討論相互靠近的電路之間都