2022年人教版高中物理選修32第四章電磁感應(yīng)《第6節(jié)互感和自感》教案

1、互感和自感教學(xué)設(shè)計(jì)岳陽市十五中 何小河一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路“ 自感和互感”是人教版選修3-2 第 4 章電磁感應(yīng) 第 6 節(jié)的內(nèi)容, 兩者是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩個(gè)重要實(shí)例,本質(zhì)上都是由于電流變化引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象；本節(jié)課為了讓同學(xué)經(jīng)受必要的認(rèn)知過程,嘗試?yán)锰骄拷虒W(xué)策略,適當(dāng)改進(jìn)演示試驗(yàn),變陳述性問題為設(shè)計(jì)性問題,讓同學(xué)積極參加物理規(guī)律的發(fā)覺和推理過程,主要的特色表達(dá)在以下幾個(gè)方面：1對(duì)于“ 互感” 的教學(xué),采納小試驗(yàn)“ 無線輸電” 引出互感的概念,再讓同學(xué)摸索并動(dòng)手做 “ 無線傳遞音樂”這個(gè)試驗(yàn), 明白互感能傳遞能量和信息,充分激發(fā)同學(xué)探究規(guī)律的積極性；2對(duì)于“ 自感” 的教學(xué),把演示試驗(yàn)改進(jìn)為設(shè)計(jì)

2、探究型試驗(yàn)；采納“ 積木式” 的結(jié)構(gòu),在教學(xué)過程中隨著問題的綻開,逐步“ 裝備” 其試驗(yàn)裝置,讓同學(xué)在質(zhì)疑、推測(cè)和不斷探究中明白試驗(yàn)中發(fā)生的物理過程；二、學(xué)情分析本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括互感現(xiàn)象、自感現(xiàn)象和磁場(chǎng)的能量三個(gè)部分,是在同學(xué)學(xué)習(xí)了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件、 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律后才學(xué)習(xí)的,是電磁感應(yīng)現(xiàn)象詳細(xì)運(yùn)用的兩個(gè)實(shí)例；因此,對(duì)互感、自感現(xiàn)象的爭(zhēng)論,既是對(duì)電磁感應(yīng)規(guī)律的鞏固和深化,也為以后學(xué)習(xí)溝通電、電磁波奠定了學(xué)問基礎(chǔ)；同時(shí),互感、自感現(xiàn)象學(xué)問與人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)技術(shù)有著親密的關(guān)系,因此,學(xué)習(xí)該部分學(xué)問有著重要的現(xiàn)實(shí)意義；同學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)了分析電路結(jié)構(gòu),知道了判定產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件、判定感

3、應(yīng)電流的方向,以及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小的運(yùn)算等電磁感應(yīng)的規(guī)律,已經(jīng)學(xué)會(huì)對(duì)互感現(xiàn)象的分析,但頭腦中沒有互感這個(gè)概念, 也沒有意識(shí)到當(dāng)線圈通過變化的電流時(shí),線圈本身也會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象；學(xué)習(xí)中對(duì)自感現(xiàn)象的說明以及分析相關(guān)的自感現(xiàn)象的特點(diǎn)是同學(xué)遇到的最大挑戰(zhàn)；同學(xué)已經(jīng)具備肯定的探究、合作學(xué)習(xí)的才能,已經(jīng)把握了肯定的科學(xué)方法和試驗(yàn)技能；重點(diǎn)與難點(diǎn)：1教學(xué)重點(diǎn)： 自感現(xiàn)象；2教學(xué)難點(diǎn)： 分析自感現(xiàn)象產(chǎn)生的緣由和特點(diǎn)；三、教學(xué)目標(biāo)1學(xué)問與技能（1）知道互感和自感現(xiàn)象；（2）能夠利用電磁感應(yīng)有關(guān)規(guī)律分析斷電、通電時(shí)自感現(xiàn)象的緣由；（3）能說出自感電動(dòng)勢(shì)大小的影響因素、自感系數(shù)的單位及其打算因素；（4）會(huì)運(yùn)用互感

4、和自感的原理應(yīng)用和防止；2過程與方法（1）通過對(duì)試驗(yàn)的觀看爭(zhēng)論和體驗(yàn),說明試驗(yàn)中發(fā)生的物理過程,具備觀看、分析和 推理才能；（2）通過分析電路結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)探究,體會(huì)比較爭(zhēng)論這一物理學(xué)常用的重要方法；3情感與價(jià)值觀（1）熟悉互感和自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩種現(xiàn)象,體驗(yàn)特別現(xiàn)象的普遍性；（2）領(lǐng)會(huì)科學(xué)家對(duì)科學(xué)執(zhí)著和對(duì)名利的淡漠的科學(xué)獻(xiàn)身精神；四、教學(xué)預(yù)備 自制無線輸電器材、線圈如干、小燈泡、手機(jī)、音箱、自感現(xiàn)象演示儀以及同學(xué)電源、自制音頻導(dǎo)線等；五、教學(xué)過程 1. 互感現(xiàn)象 試驗(yàn)引入： 無線輸電將一有鐵芯的線圈通入溝通電,將另一個(gè)與小燈泡連接的自制線圈套在鐵芯上,發(fā)覺燈泡發(fā)光了；提出問題： 兩個(gè)線圈沒有

5、直接用導(dǎo)線相連,為什么小燈泡會(huì)亮？引導(dǎo)同學(xué)利用所學(xué)學(xué)問分析試驗(yàn)現(xiàn)象,提出互感概念, 指出互感是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象；一、互感 1、當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化時(shí),在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象,叫互感現(xiàn)象 2、互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),稱為互感電動(dòng)勢(shì)；同學(xué)體驗(yàn)試驗(yàn)：無線傳遞音樂 提出問題： 不直接用導(dǎo)線與手機(jī)連接,能否利用互感學(xué)問讓音箱響起手機(jī)中悅耳的歌曲 呢？你覺得仍需要什么器材？怎么做？（讓同學(xué)參加本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作）列舉變壓器、 磁性天線等生活實(shí)例讓同學(xué)感覺到互感現(xiàn)象在生活中隨處可見,通過互感實(shí)現(xiàn)了能量和信息的傳遞；3、互感現(xiàn)象能傳遞能量和信息2. 自感現(xiàn)象為了讓試驗(yàn)電路的結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)中所發(fā)生

6、的物理過程清晰地展現(xiàn),從互感中拆除一個(gè)線圈后的原始電路講起,先理論分析通電時(shí)是否存在電磁感應(yīng),再設(shè)計(jì)試驗(yàn)電路進(jìn)行驗(yàn)證,然后通過激發(fā)同學(xué)的認(rèn)知沖突,爭(zhēng)論并改進(jìn)試驗(yàn)電路,并利用所學(xué)的學(xué)問說明試驗(yàn)現(xiàn)象,從而引出自感的概念,斷電自感的教學(xué)也用類似方法；（1）通電自感提出猜想問：互感現(xiàn)象中有一個(gè)共同的特點(diǎn)是A 線圈中電流的變化引起B(yǎng)線圈中產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象,那么,假如拿掉其中一個(gè)線圈,另一個(gè)線圈自身仍會(huì)顯現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象嗎？引導(dǎo)同學(xué)利用所學(xué)的學(xué)問得出：磁通量變化電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生；設(shè)計(jì)電路自身電流變化線圈自身內(nèi)部磁場(chǎng)變化線圈自身內(nèi)部能否用試驗(yàn)的方法來驗(yàn)證呢？我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)試驗(yàn)電路讓我們能觀看到這個(gè)線圈的電 磁

7、感應(yīng)現(xiàn)象呢？挑選什么測(cè)量器材更便于我們觀測(cè)？引導(dǎo)同學(xué)依據(jù)上述的問題得出需要接入一個(gè)更直觀反映電流變化的器件 小燈泡,根 據(jù)它的亮度變化來反映電流的變化；激發(fā)思維要讓電流變化不難,比如將開關(guān)閉合 （便利且變化明顯）,你認(rèn)為通電瞬時(shí)可能觀看到什么試驗(yàn)現(xiàn)象？小燈泡的亮度如何變化？是瞬時(shí)變亮仍是逐步變亮呢？你做出這種推測(cè)的 依據(jù)是什么？啟示同學(xué)利用楞次定律去分析,引發(fā)思維沖突；改進(jìn)電路 從試驗(yàn)中看到推遲現(xiàn)象了嗎？為什么？大家分析一下,談?wù)勛约旱目捶ǎ?線圈中究竟有 我們?nèi)?沒有電磁感應(yīng)現(xiàn)象？當(dāng)我們信任理論分析應(yīng)當(dāng)沒問題時(shí),那是不是推遲的時(shí)間太短,眼觀看不出來呢？應(yīng)當(dāng)怎么辦呢？你覺得應(yīng)當(dāng)通過什么方法來改

8、進(jìn)試驗(yàn)？利用生活中賽跑的實(shí)例引導(dǎo)同學(xué)用比較法改進(jìn)試驗(yàn)電路；再次進(jìn)行試驗(yàn)并說明現(xiàn)象利用楞次定律分析,強(qiáng)調(diào)線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源,正是線圈的這種阻礙作用,推遲 A燈變亮的時(shí)間；得出概念指出自感也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象；二、自感1、由于線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,叫自感現(xiàn)象2、自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),稱為自感電動(dòng)勢(shì)；（2）斷電自感推測(cè)現(xiàn)象問：線圈中電流增大時(shí),會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),那么線圈中電流減小時(shí),又會(huì)怎么樣呢？我想答案是確定的,是否也能用試驗(yàn)的方法得到證明呢？要達(dá)到電流減小的目的,只需要斷開開關(guān),此時(shí)從電路結(jié)構(gòu)上看,A、B 兩燈組成一個(gè)回路,當(dāng)電流減小時(shí),假如線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),

9、 依據(jù)楞次定律勢(shì)必將阻礙電流的減小,你能推測(cè)一下斷電瞬時(shí)可能觀看到的實(shí) 驗(yàn)現(xiàn)象嗎？?jī)蔁羰且黄鹚矔r(shí)熄滅仍是一起推遲熄滅呢？引導(dǎo)同學(xué)利用楞次定律去分析,為再次引發(fā)思維沖突做預(yù)備；改進(jìn)電路 我們沒有觀看到預(yù)期的試驗(yàn)現(xiàn)象,小燈泡熄滅真的沒有顯現(xiàn)推遲嗎？是不是我們觀看的 方法有缺陷,如何改進(jìn)試驗(yàn)電路讓我們能觀看到更明顯的試驗(yàn)現(xiàn)象？引導(dǎo)同學(xué)分析電路結(jié)構(gòu),綜合考慮（構(gòu)成回路又安全）想到將A 燈移到導(dǎo)線回路,與線圈一起并聯(lián)在電源兩端的改進(jìn)試驗(yàn)電路；說明現(xiàn)象 A燈顯現(xiàn)了“ 閃亮” 說明什么？既然與開關(guān)已經(jīng)斷開,為什么通過 A 燈的電流能比原先 仍要亮呢？究竟誰在起作用呢？線圈相當(dāng)于一個(gè)電源,阻礙電流的減小,起到

10、讓 A燈推遲熄滅的作用；閃亮恰好說明延遲；哪位同學(xué)能說明這一現(xiàn)象的緣由？引導(dǎo)同學(xué)利用楞次定律分析,強(qiáng)調(diào)線圈此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)電源,正是線圈中產(chǎn)生的這種阻礙作用,推遲A 燈熄滅的時(shí)間；引出新知 既然與電源已經(jīng)斷絕關(guān)系,但我們?nèi)允悄軌蚩吹綗襞蒿@現(xiàn)閃亮,推遲熄滅, 那么這個(gè)能 量從哪里來呢？引導(dǎo)能量很可能儲(chǔ)存于磁場(chǎng)中（磁場(chǎng)能） ,開關(guān)斷開時(shí), 線圈中的電流從有 到無, 其中的磁場(chǎng)也是從有到無,此時(shí)線圈充當(dāng)電源,阻礙電流削減,把磁場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化 成電能；（3）自感電動(dòng)勢(shì)及自感系數(shù) 規(guī)律總結(jié)通過試驗(yàn)和分析,發(fā)覺線圈中電流發(fā)生變化時(shí),線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),那么自感電動(dòng)勢(shì)在電路中究竟起到了什么作用？引導(dǎo)同學(xué)體會(huì)

11、當(dāng)原電流增加時(shí),自感電動(dòng)勢(shì)起到“ 抵抗” 作用；當(dāng)原電流削減時(shí),自感 電動(dòng)勢(shì)起到“ 補(bǔ)償” 作用,總結(jié)得到自感電動(dòng)勢(shì)的作用是阻礙原電流的變化；啟示同學(xué)“ 線 圈不答應(yīng)通過它的電流發(fā)生突變” ,這一點(diǎn)有點(diǎn)像力學(xué)中物體的“ 慣性” ；并強(qiáng)調(diào)“ 阻礙”不是“ 阻擋” ,增加的最終仍是得增加,削減的最終仍是要削減,自感電動(dòng)勢(shì)延緩了電流變 化的時(shí)間,表達(dá)了它“ 賴皮” 的特性；3、自感電動(dòng)勢(shì)總是阻礙原電流的變化；理論探究 自感電動(dòng)勢(shì)的大小與什么因素有關(guān)呢？引導(dǎo)同學(xué)運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律,對(duì)于給定的線圈回路（面積不變） ,磁通量的變化是由于磁場(chǎng)變化引起的,而磁場(chǎng)變化又是由于電流變化而變化,得到；4、ELI

12、單位：亨利tL：自感系數(shù)自主學(xué)習(xí) 自感系數(shù)大小的物理意義、打算因素、單位及科學(xué)家亨利的介紹；（4）用傳感器爭(zhēng)論自感現(xiàn)象啟示同學(xué)知道通過燈泡亮度的變化定性地來爭(zhēng)論自感現(xiàn)象,但是不能精確地反映這一短暫過程中的電流大小如何變化、電流的方向有沒有變化,通過借助傳感器可以精確直觀地反映電流大小和方向變化的規(guī)律；同學(xué)活動(dòng)：在通電自感電路中,假設(shè)在 t0 時(shí)刻閉合開關(guān) S,請(qǐng)?jiān)谕蛔鴺?biāo)中畫出線圈和燈泡中的i-t 圖像在斷電自感電路中,假設(shè)在 t0 時(shí)刻斷開開關(guān) S,請(qǐng)?jiān)谕蛔鴺?biāo)中畫出線圈和燈泡中的i-t 圖像展現(xiàn)臺(tái)展現(xiàn)同學(xué)所畫 i-t 圖像,特別是斷電自感中燈泡的閃亮如何在 i-t 圖像中的表現(xiàn)問題；（5）自感的應(yīng)用和防止生活中關(guān)于自感的應(yīng)用和防止；應(yīng)用：煤氣灶的電子點(diǎn)火器,日光燈中的鎮(zhèn)流器防止：油浸開關(guān),繞線電阻的雙線繞法3課堂小結(jié)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的兩個(gè)實(shí)例 互感和自感,知道什么是互感, 通過互感實(shí)現(xiàn)能量與信息的傳遞； 知道什么是自感, 明確自感電動(dòng)勢(shì)的作用和大小由自感系數(shù)和電流變化快慢共同打算； 但不管互感、 自感都是由于變化的磁場(chǎng)所引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,都可以結(jié)合電路結(jié)構(gòu)和利用楞次定律去分析說明；六、問題與練習(xí)課本問題與練習(xí)第 1 題：延時(shí)繼