高中物理第四章第6節(jié)《互感與自感》教學(xué)設(shè)計(jì)新人教版選修32綜合文庫

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選修3-2第四章第6節(jié)互感和自感

一、教材分析

本節(jié)內(nèi)容是電磁感應(yīng)現(xiàn)象在技術(shù)中的應(yīng)用，也是同學(xué)在認(rèn)知上對(duì)電磁感應(yīng)規(guī)律的進(jìn)一步鞏固與深化。教材對(duì)互感部分內(nèi)容的編寫比較簡(jiǎn)潔，在同學(xué)熟識(shí)的法拉第的試驗(yàn)中抽象出自感的概念，然后簡(jiǎn)介其應(yīng)用和防止，《山東省學(xué)科指導(dǎo)意見》中對(duì)互感的要求僅局限于“知道互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象”，所以課堂應(yīng)把重心降落在對(duì)自感的教學(xué)中。但教材對(duì)自感的編寫挨次是：提出自感概念→演示試驗(yàn)（通電自感）→理論分析→演示試驗(yàn)（斷電自感）→理論分析→……按這樣的挨次開展教學(xué)雖然條理性比較強(qiáng)，但不能很好地激發(fā)同學(xué)探究規(guī)律的樂觀性，沒有真正發(fā)揮出對(duì)同學(xué)思維創(chuàng)新力量的培育功能。

二、學(xué)情分析

同學(xué)已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路的基本常識(shí)以及電磁感應(yīng)的相關(guān)規(guī)律，學(xué)會(huì)推斷回路是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流的方向，而且還把握了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與什么因素有關(guān)。即已經(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)概念而已，也沒有意識(shí)到當(dāng)通過線圈變化的電流時(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)象的解釋以及分析相關(guān)的自感現(xiàn)象是同學(xué)遇到的最大挑戰(zhàn)。

三、教學(xué)目標(biāo)

（一）學(xué)問與技能

1．知道什么是互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象。

2．知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的打算因素。

3．知道自感現(xiàn)象的利與弊及對(duì)它們的利用和防止。

4．能夠通過電磁感應(yīng)部分學(xué)問分析通電、斷電自感現(xiàn)象的緣由及磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化問題。

（二）過程與方法

1．通過對(duì)兩個(gè)自感試驗(yàn)的觀看和爭(zhēng)論，培育同學(xué)的觀看力量和分析推理力量。

2．通過自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí)，培育同學(xué)客觀全面熟悉問題的力量。

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，使同學(xué)初步形成特別現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律，而普遍規(guī)律中包含了特別現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點(diǎn)

四、重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)

1．自感現(xiàn)象。

2．自感系數(shù)。

教學(xué)難點(diǎn)

分析自感現(xiàn)象。

五、教學(xué)手段與策略

以“驗(yàn)為基礎(chǔ)，過程為主線，變式為手段，思維為中心”的教學(xué)模式，培育同學(xué)提出問題、分析問題和解決問題的力量。

六、課前預(yù)備

⒈自感演示儀一套，導(dǎo)線若干；

⒉自制多媒體課件。

七、課時(shí)支配：1課時(shí)

八、教學(xué)過程

（一）引入新課

提問：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？

引起回路磁通量變化的緣由有哪些？

（1）在法拉第的試驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？

（2）當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時(shí)，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)這方面的學(xué)問。

（二）進(jìn)行新課

1、互感現(xiàn)象

在法拉第的試驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？請(qǐng)同學(xué)們用學(xué)過的學(xué)問加以分析說明。

當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)就發(fā)生變化，變化的磁場(chǎng)在四周空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，在感生電場(chǎng)的作用下，另一個(gè)線圈中的自由電荷定向運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(dòng)勢(shì)。

利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈。因此，互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。請(qǐng)大家舉例說明。

變壓器，收音機(jī)里的磁性天線。

2、自感現(xiàn)象

老師：我們現(xiàn)在來思索其次個(gè)問題：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時(shí)，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？下面我們首先來觀看演示試驗(yàn)。

［試驗(yàn)1］演示通電自感現(xiàn)象。

畫出電路圖（如圖所示），A1、A2是規(guī)格完全一樣的燈泡。

閉合電鍵S，調(diào)整變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)整R1，使

兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀看到什么現(xiàn)象？

（試驗(yàn)反復(fù)幾次）

現(xiàn)象：跟變阻器串聯(lián)的燈泡A2立即正常發(fā)光，跟線圈L串

聯(lián)的燈泡A1漸漸亮起來?，F(xiàn)象

提問：為什么A1比A2亮得晚一些？試用所學(xué)學(xué)問（楞次定律）加以分析說明。

電路接通時(shí)，電流由零開頭增加，穿過線圈L的磁通量漸漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電

動(dòng)勢(shì)的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間。

［試驗(yàn)2］演示斷電自感。

畫出電路圖（如圖所示）接通電路，待燈泡A正常發(fā)光。然后斷

開電路，觀看到什么現(xiàn)象？

現(xiàn)象：S斷開時(shí)，A燈突然閃亮一下才熄滅。

提問：為什么A燈不立即熄滅？

當(dāng)S斷開時(shí)，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通量漸漸削減，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向與原電流方向相同，阻礙原電流減小。L相當(dāng)于一個(gè)電源，此時(shí)L與A構(gòu)成閉合回路，故A中還有一段持續(xù)電流。燈A閃亮一下，說明流過A的電流比原電流大。

用多媒體課件在屏幕上打出i—t變化圖，如下圖所示.

結(jié)論：

導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)

象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。

3．自感系數(shù)

自感電動(dòng)勢(shì)的大小打算于哪些因素呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀教

材內(nèi)容。然后用自己的語言加以概括，并回答有關(guān)問題。

自感電動(dòng)勢(shì)的大小打算于哪些因素？說出自感電動(dòng)勢(shì)的大小的計(jì)算公式。自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中電流的變化率

t

I??成正比，與線圈的自感系數(shù)L成正比。寫成公式為E=L

tI??

L叫自感系數(shù)呢，自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。

試驗(yàn)表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。

自感系數(shù)的單位：亨利，符號(hào)H，更小的單位有毫亨（mH）、微亨（μH）

1H=103mH1H=106μH

4．磁場(chǎng)的能量

提問：在斷電自感的試驗(yàn)中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段時(shí)間？甚至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以?zhēng)論。

同學(xué)分組爭(zhēng)論。

師生共同活動(dòng)：推斷出能量可能存儲(chǔ)在磁場(chǎng)中。

以上只能是一種推斷，電磁場(chǎng)具有能量還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。

教材最終一段說，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)當(dāng)怎樣理解？電的“慣性”大小與什么有關(guān)？

當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動(dòng)勢(shì)都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能馬上增大到最大值或不能馬上減小為零，因此可以借用力學(xué)中的術(shù)語，說線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”。線圈的自感系數(shù)越大，這個(gè)現(xiàn)象越明顯，可見，電的“慣性”大小打算于線圈的自感系數(shù)。

（四）實(shí)例探究

自感現(xiàn)象的分析與推斷

【例1】如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。則

A．在電路甲中，斷開S，D將漸漸變暗

B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后

慢慢變暗

C．在電路乙中，斷開S，D將慢慢變暗

D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后慢慢變暗

正確選項(xiàng)為AD

【例2】如圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來是合上的，在K

斷開后，分析：

（1）若R1＞R2，燈泡的亮度怎樣變化？

（2）若R1＜R2，燈泡的亮度怎樣變化？

（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小燈泡在K斷開后先突然變到某一

較暗狀態(tài)，再漸漸變暗到最終熄滅。

（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小燈泡在K斷開后電流從原來的I2突變到I1（方向相反），然后再慢慢變小，最終為零，所以燈泡在K斷開后先變得比原來更亮，再漸漸變暗到熄滅。

（五）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)

老師組織同學(xué)反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。

九、板書設(shè)計(jì)

§4.6互感和自感

一、互感現(xiàn)象

當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為互感電動(dòng)勢(shì)。

二、自感現(xiàn)象

導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。

三、自感系數(shù)

自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫自感電動(dòng)勢(shì)。

公式：E=Lt

I??L叫自感系數(shù)，是用來表示線圈的自感特性的物理量。

（1）線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。

（2）帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)大得多。

自感系數(shù)的單位：亨利，符號(hào)H，更小的單位有毫亨（mH）、微亨（μH）

1H=103mH1H=106μH

四．磁場(chǎng)的能量

當(dāng)堂檢測(cè)

1、無線電技術(shù)的進(jìn)展，極大地便利了人們的生活.在無線電技術(shù)中常有這樣的要求：一個(gè)線圈中電流變化時(shí)對(duì)另一個(gè)線圈中的電流影響最小，如圖所示，兩個(gè)線圈安裝位置最符合該要求的是

①

②③

A.①

B.②

C.③

D.④

2、如圖所示電路，線圈L電阻不計(jì)，則

（）

A、S閉合瞬間，A板帶正電，

B板帶負(fù)電

B、S保持閉合，A板帶正電，B板帶負(fù)電

C、S斷開瞬間，B板帶正電，A板帶負(fù)電

D、由于線圈電阻不計(jì)，電容被短路，上述三種狀況電容器兩板都不帶電

3、在下圖電壓互感器的接線圖中，接線正確的是（）

答案：1.D2.D3.B

鞏固練習(xí)

1．下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的是

A．自感現(xiàn)象是由于導(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

B．線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的方向總與引起自感的原電流的方向相反

C．線圈中自感電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)

D．加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時(shí)要大

2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是

A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動(dòng)勢(shì)肯定越大

B．線圈中電流等于零時(shí)，自感系數(shù)也等于零

C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大

D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯打算

3．如圖所示，L為一個(gè)自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀看到的現(xiàn)象分別是

A．小燈漸漸變亮，小燈馬上熄滅

B．小燈馬上亮，小燈馬上熄滅

C．小燈漸漸變亮，小燈比原來更亮一下再漸漸熄滅

D．小燈馬上亮，小燈比原來更亮一下再漸漸熄滅

4．如圖所示是一演示試驗(yàn)的電路圖。圖中L是一帶鐵芯的

線圈，A是一燈泡。起初，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，電路是接通的。

現(xiàn)將開關(guān)斷開，則在開關(guān)斷開的瞬間，通過燈泡A的電流方向

是從_____端經(jīng)燈泡到_____端.這個(gè)試驗(yàn)是用來演示_____現(xiàn)象

的。

5．如圖所示的電路中，燈泡A1、A2的規(guī)格完全相同，自感線圈L的電阻可以忽視，下列說法中正確的是

A．當(dāng)接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最終A2比A1亮

B．當(dāng)接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮

C．當(dāng)斷開電路時(shí)，A1和A2都過一會(huì)兒熄滅

D．當(dāng)斷開電路時(shí)，A2馬上熄滅，A1過一會(huì)兒熄滅

A2是兩只相同的電流表，電感線

6．如圖所示電路中，A

圈L的直流電阻與電阻R阻值相等.下面推斷正確的是

A．開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的讀數(shù)

B．開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)小于A2的讀數(shù)

C．開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的讀數(shù)

D．開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1數(shù)等于A2的讀數(shù)

7．如圖所示，L是電感足夠大