2.4互感和自感 教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

2.4互感和自感教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課選自人教版物理選擇性必修第二冊(cè)第二章第四節(jié)“互感和自感”，主要內(nèi)容包括：

1.互感的概念及其產(chǎn)生條件；

2.互感的方向；

3.自感的概念及其產(chǎn)生條件；

4.自感的方向；

5.互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子。

本節(jié)課通過(guò)對(duì)互感和自感的概念、產(chǎn)生條件和方向的講解，幫助學(xué)生理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象在實(shí)際生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生的物理素養(yǎng)和實(shí)際應(yīng)用能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.理解互感和自感的概念，掌握其產(chǎn)生條件和方向，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力；

2.學(xué)會(huì)分析實(shí)際生活中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，提高學(xué)生的應(yīng)用能力和實(shí)踐能力；

3.培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，通過(guò)小組討論和實(shí)驗(yàn)探究，提高學(xué)生的交流和溝通能力；

4.激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣和好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探究精神。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）互感的概念及其產(chǎn)生條件

互感是指兩個(gè)電路相互感應(yīng)的現(xiàn)象，其產(chǎn)生條件是兩個(gè)電路之間存在磁場(chǎng)耦合。例如，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

（2）互感的方向

互感電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)右手定則來(lái)確定。具體來(lái)說(shuō)，將右手四指彎曲成與兩個(gè)線圈平行的方向，然后讓四指指向電流的流向，大拇指指向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向就是互感電動(dòng)勢(shì)的方向。

（3）自感的概念及其產(chǎn)生條件

自感是指線圈在電流變化時(shí)，線圈本身產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。其產(chǎn)生條件是線圈中的電流發(fā)生變化。例如，當(dāng)電流突然斷開(kāi)時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這就是自感電動(dòng)勢(shì)。

（4）自感的方向

自感電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)右手定則來(lái)確定。具體來(lái)說(shuō)，將右手四指彎曲成與線圈平行的方向，然后讓四指指向電流的流向，大拇指指向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向就是自感電動(dòng)勢(shì)的方向。

（5）互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子

互感和自感在實(shí)際生活中有很多應(yīng)用，例如變壓器、電感器、電機(jī)等。變壓器就是利用互感原理來(lái)改變電壓的設(shè)備，而電感器則是利用自感原理來(lái)控制電流的設(shè)備。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）互感和自感的概念及其產(chǎn)生條件

互感和自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的重要概念，但其產(chǎn)生條件和原理較為抽象，學(xué)生可能難以理解和掌握。

（2）互感和自感方向的理解

互感和自感電動(dòng)勢(shì)的方向判斷需要運(yùn)用右手定則，這對(duì)一些學(xué)生來(lái)說(shuō)可能比較困難。

（3）互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子

雖然變壓器、電感器等設(shè)備在日常生活中比較常見(jiàn)，但學(xué)生可能并不清楚其內(nèi)部的工作原理，因此理解互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子可能有一定的難度。

針對(duì)以上難點(diǎn)，教師可以通過(guò)以下方法進(jìn)行教學(xué)：

（1）通過(guò)實(shí)物演示和動(dòng)畫模擬，幫助學(xué)生直觀地理解互感和自感的產(chǎn)生條件和原理。

（2）通過(guò)大量的實(shí)例和實(shí)際應(yīng)用，幫助學(xué)生理解互感和自感在生活中的應(yīng)用。

（3）通過(guò)小組討論和實(shí)驗(yàn)探究，幫助學(xué)生深入理解和掌握互感和自感的概念和方向。

（4）通過(guò)練習(xí)題和問(wèn)題解答，幫助學(xué)生鞏固和提高對(duì)互感和自感的理解和應(yīng)用能力。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法

（1）講授法

（2）討論法

采用討論法，教師可以組織學(xué)生針對(duì)互感和自感的問(wèn)題進(jìn)行小組討論，激發(fā)學(xué)生的思考和交流，提高學(xué)生的理解和應(yīng)用能力。

（3）案例研究法

（4）實(shí)驗(yàn)法

2.教學(xué)活動(dòng)

（1）角色扮演

教師可以組織學(xué)生進(jìn)行角色扮演，模擬變壓器或電感器的工作原理，讓學(xué)生通過(guò)扮演不同角色來(lái)理解和掌握互感和自感的概念。

（2）實(shí)驗(yàn)探究

教師可以組織學(xué)生進(jìn)行互感和自感的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作來(lái)體驗(yàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，加深對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力。

（3）游戲設(shè)計(jì)

教師可以設(shè)計(jì)一些與互感和自感相關(guān)的游戲，如互感電動(dòng)勢(shì)的方向判斷游戲，讓學(xué)生在游戲中學(xué)習(xí)和鞏固知識(shí)。

3.教學(xué)媒體和資源

（1）PPT

教師可以使用PPT來(lái)展示互感和自感的概念、產(chǎn)生條件和方向，幫助學(xué)生建立完整的知識(shí)體系。

（2）視頻

教師可以播放一些與互感和自感相關(guān)的視頻，如變壓器的工作原理視頻，幫助學(xué)生直觀地理解互感和自感在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

（3）在線工具

教師可以使用一些在線工具，如電路模擬軟件，讓學(xué)生通過(guò)模擬電路來(lái)理解和掌握互感和自感的概念。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：激發(fā)學(xué)生對(duì)互感和自感的興趣和好奇心

過(guò)程：教師通過(guò)展示一些與互感和自感相關(guān)的實(shí)際應(yīng)用，如變壓器和電感器，來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。

2.互感的概念及其產(chǎn)生條件（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生理解互感的概念及其產(chǎn)生條件

過(guò)程：教師通過(guò)PPT展示互感的概念和產(chǎn)生條件，并進(jìn)行講解。

3.互感的方向（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生掌握互感的方向判斷方法

過(guò)程：教師通過(guò)PPT展示互感電動(dòng)勢(shì)的方向判斷方法，并進(jìn)行講解。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：加深學(xué)生對(duì)互感和自感概念的理解

過(guò)程：教師組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，讓學(xué)生通過(guò)討論來(lái)加深對(duì)互感和自感概念的理解。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：展示學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)

過(guò)程：教師組織學(xué)生進(jìn)行課堂展示，展示他們的學(xué)習(xí)成果，并進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容

過(guò)程：教師通過(guò)PPT總結(jié)本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)。教學(xué)資源拓展1.互感和自感的應(yīng)用實(shí)例

-變壓器的工作原理

-電感器的應(yīng)用場(chǎng)景

-電機(jī)中的互感和自感現(xiàn)象

-無(wú)線充電技術(shù)中的互感和自感原理

2.互感和自感的實(shí)驗(yàn)探究

-互感和自感的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

-互感和自感的實(shí)驗(yàn)操作步驟

-互感和自感的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和解釋

3.互感和自感的數(shù)學(xué)表達(dá)式

-互感電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式

-自感電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式

-互感和自感在電路中的數(shù)學(xué)分析

4.互感和自感的實(shí)際應(yīng)用案例

-電力系統(tǒng)中的互感和自感現(xiàn)象

-電子設(shè)備中的互感和自感應(yīng)用

-工業(yè)控制中的互感和自感應(yīng)用

-電動(dòng)汽車中的互感和自感應(yīng)用

2.拓展建議

1.組織學(xué)生進(jìn)行互感和自感的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)加深對(duì)互感和自感概念的理解。

2.引導(dǎo)學(xué)生查閱互感和自感的應(yīng)用實(shí)例，了解其在實(shí)際生活中的應(yīng)用，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

3.組織學(xué)生進(jìn)行互感和自感的數(shù)學(xué)分析，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力。

4.引導(dǎo)學(xué)生查閱互感和自感的實(shí)際應(yīng)用案例，了解其在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。

5.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行互感和自感的創(chuàng)新性研究和設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探究精神。板書設(shè)計(jì)1.互感的概念及其產(chǎn)生條件

-互感：兩個(gè)電路相互感應(yīng)的現(xiàn)象

-產(chǎn)生條件：兩個(gè)電路之間存在磁場(chǎng)耦合

2.互感的方向

-方向判斷：右手定則

-方向：電流流向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向

3.自感的概念及其產(chǎn)生條件

-自感：線圈在電流變化時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)

-產(chǎn)生條件：線圈中的電流發(fā)生變化

4.自感的方向

-方向判斷：右手定則

-方向：電流流向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向

5.互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子

-變壓器：利用互感原理改變電壓

-電感器：利用自感原理控制電流重點(diǎn)題型整理1.互感和自感的概念及其產(chǎn)生條件

（1）題目：解釋互感的概念及其產(chǎn)生條件。

答案：互感是指兩個(gè)電路相互感應(yīng)的現(xiàn)象，其產(chǎn)生條件是兩個(gè)電路之間存在磁場(chǎng)耦合。

（2）題目：解釋自感的概念及其產(chǎn)生條件。

答案：自感是指線圈在電流變化時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，其產(chǎn)生條件是線圈中的電流發(fā)生變化。

2.互感和自感的方向

（1）題目：判斷互感電動(dòng)勢(shì)的方向。

答案：互感電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷，具體來(lái)說(shuō)，將右手四指彎曲成與兩個(gè)線圈平行的方向，然后讓四指指向電流的流向，大拇指指向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向就是互感電動(dòng)勢(shì)的方向。

（2）題目：判斷自感電動(dòng)勢(shì)的方向。

答案：自感電動(dòng)勢(shì)的方向也可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷，具體來(lái)說(shuō)，將右手四指彎曲成與線圈平行的方向，然后讓四指指向電流的流向，大拇指指向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向就是自感電動(dòng)勢(shì)的方向。

3.互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子

（1）題目：舉例說(shuō)明變壓器的工作原理。

答案：變壓器是利用互感原理來(lái)改變電壓的設(shè)備。當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而改變電壓。

（2）題目：舉例說(shuō)明電感器的作用。

答案：電感器是利用自感原理來(lái)控制電流的設(shè)備。當(dāng)電流通過(guò)電感器時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，從而減緩電流的變化速度。

（3）題目：舉例說(shuō)明電機(jī)中的互感和自感現(xiàn)象。

答案：電機(jī)中的互感和自感現(xiàn)象體現(xiàn)在電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的相互作用。當(dāng)定子中的電流變化時(shí)，會(huì)在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。

（4）題目：舉例說(shuō)明無(wú)線充電技術(shù)中的互感和自感原理。

答案：無(wú)線充電技術(shù)利用了互感和自感的原理。發(fā)射線圈中的電流變化會(huì)在接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)線能量傳輸。

4.互感和自感的數(shù)學(xué)表達(dá)式

（1）題目：寫出互感電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

答案：互感電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

\[e_m=M\cdot\frac{di_1}{dt}\]

其中，\(e_m\)是互感電動(dòng)勢(shì)，\(M\)是互感系數(shù)，\(i_1\)是第一個(gè)線圈的電流，\(t\)是時(shí)間。

（2）題目：寫出自感電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

答案：自感電動(dòng)勢(shì)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

\[e_L=L\cdot\frac{di_2}{dt}\]

其中，\(e_L\)是自感電動(dòng)勢(shì)，\(L\)是自感系數(shù)，\(i_2\)是第二個(gè)線圈的電流，\(t\)是時(shí)間。

（3）題目：寫出互感和自感在電路中的數(shù)學(xué)分析。

答案：互感和自感在電路中的數(shù)學(xué)分析可以通過(guò)以下方程來(lái)表示：

\[L_1\cdot\frac{di_1}{dt}+M\cdot\frac{di_2}{dt}=e_m\]

\[L_2\cdot\frac{di_2}{dt}+M\cdot\frac{di_1}{dt}=e_L\]

其中，\(L_1\)和\(L_2\)分別是兩個(gè)線圈的自感系數(shù)，\(e_m\)和\(e_L\)分別是互感電動(dòng)勢(shì)和自感電動(dòng)勢(shì)。教學(xué)反思與總結(jié)在教學(xué)互感和自感這一節(jié)時(shí)，我采用了講授、討論、實(shí)驗(yàn)和游戲等多種教學(xué)方法，旨在幫助學(xué)生更好地理解和掌握這一概念。通過(guò)實(shí)物演示和動(dòng)畫模擬，我盡量讓抽象的概念變得形象易懂。在小組討論中，我鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，相互交流，以提高他們的合作能力和交流能力。

然而，我也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題和不足。例如，在講解互感和自感的方向時(shí)，有些學(xué)生仍然感到困惑。這可能是因?yàn)槲以谥v解時(shí)沒(méi)有充分考慮到學(xué)生的實(shí)際理解和接受能力。因此，我計(jì)劃在未來(lái)的教學(xué)中，采用更多的實(shí)例和實(shí)際應(yīng)用來(lái)幫助學(xué)生理解這個(gè)概念。

在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)有些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中不夠細(xì)心，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我計(jì)劃加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的指導(dǎo)和監(jiān)督，以確保每位學(xué)生都能正確地完成實(shí)驗(yàn)，并從實(shí)驗(yàn)中獲得更深入的理解。

在未來(lái)的教學(xué)中，我將繼續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時(shí)，我也會(huì)繼續(xù)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和反饋，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，提高教學(xué)效果。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測(cè)1.課堂小結(jié)

本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了互感和自感的概念及其產(chǎn)生條件，以及互感和自感在實(shí)際應(yīng)用中的例子。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們了解到互感是指兩個(gè)電路相互感應(yīng)的現(xiàn)象，其產(chǎn)生條件是兩個(gè)電路之間存在磁場(chǎng)耦合?；ジ须妱?dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷，即電流流向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向。自感是指線圈在電流變化時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，其產(chǎn)生條件是線圈中的電流發(fā)生變化。自感電動(dòng)勢(shì)的方向也可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷，即電流流向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向。互感和自感在實(shí)際生活中有很多應(yīng)用，例如變壓器、電感器、電機(jī)等。變壓器就是利用互感原理來(lái)改變電壓的設(shè)備，而電感器則是利用自感原理來(lái)控制電流的設(shè)備。

2.當(dāng)堂檢測(cè)

（1）題目：解釋互感的概念及其產(chǎn)生條件。

答案：互感是指兩個(gè)電路相互感應(yīng)的現(xiàn)象，其產(chǎn)生條件是兩個(gè)電路之間存在磁場(chǎng)耦合。

（2）題目：解釋自感的概念及其產(chǎn)生條件。

答案：自感是指線圈在電流變化時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，其產(chǎn)生條件是線圈中的電流發(fā)生變化。

（3）題目：判斷互感電動(dòng)勢(shì)的方向。

答案：互感電動(dòng)勢(shì)的方向可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷，即電流流向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向。

（4）題目：判斷自感電動(dòng)勢(shì)的方向。

答案：自感電動(dòng)勢(shì)的方向也可以通過(guò)右手定則來(lái)判斷，即電流流向的線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)方向。

（5）題目：舉例說(shuō)明變壓器的工作原理。

答案：變壓器是利用互感原理來(lái)改變電壓的設(shè)備。當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，