(教學(xué)設(shè)計)第2章 第3節(jié) 自感現(xiàn)象與渦流2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(魯科版2019)

(教學(xué)設(shè)計)第2章第3節(jié)自感現(xiàn)象與渦流2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(魯科版2019)主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容第2章第3節(jié)自感現(xiàn)象與渦流，選自2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第二冊(魯科版2019)。本節(jié)內(nèi)容主要包括自感現(xiàn)象的定義、特點及計算，渦流的產(chǎn)生、應(yīng)用及防止。具體涉及以下知識點：

1.自感現(xiàn)象：介紹自感現(xiàn)象的定義、產(chǎn)生原因及影響自感系數(shù)的因素。

2.自感電動勢的計算：推導(dǎo)自感電動勢的表達(dá)式，并通過實例進(jìn)行分析。

3.渦流的產(chǎn)生：闡述渦流的定義、產(chǎn)生原理及渦流損耗。

4.渦流的應(yīng)用：介紹渦流在實際應(yīng)用中的優(yōu)點，如電磁爐、金屬探測器等。

5.渦流的防止：探討如何降低渦流損耗，提高設(shè)備效率。

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容旨在幫助學(xué)生深入理解自感現(xiàn)象與渦流的物理本質(zhì)，掌握相關(guān)計算方法，并了解其在實際應(yīng)用中的作用。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課程旨在培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，具體目標(biāo)如下：

1.科學(xué)思維：通過自感現(xiàn)象與渦流的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能運用物理知識解釋現(xiàn)象，培養(yǎng)邏輯思維與分析能力。

2.實踐與創(chuàng)新：鼓勵學(xué)生參與實驗與探究，設(shè)計簡單電路，激發(fā)創(chuàng)新意識，提高實踐操作能力。

3.科學(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)方法研究物理現(xiàn)象的能力，學(xué)會合作與交流，提高問題解決能力。

4.情感態(tài)度與價值觀：關(guān)注自感現(xiàn)象與渦流在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對物理學(xué)的興趣和責(zé)任感，認(rèn)識到科技進(jìn)步對社會發(fā)展的作用。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了電磁感應(yīng)的基本原理，了解法拉第電磁感應(yīng)定律，能夠運用這些知識分析簡單電路中的電磁現(xiàn)象。

2.學(xué)生對物理現(xiàn)象具有一定的興趣，具備一定的實驗操作能力和觀察分析能力。在學(xué)習(xí)風(fēng)格上，部分學(xué)生喜歡通過直觀的實驗現(xiàn)象理解抽象的物理規(guī)律，而另一部分學(xué)生則擅長通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)來解決問題。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)有：自感現(xiàn)象與渦流的理論較為抽象，學(xué)生在理解上可能存在困難；自感電動勢的計算涉及到積分，對學(xué)生數(shù)學(xué)能力要求較高；在實際操作中，學(xué)生可能對實驗器材的使用和數(shù)據(jù)處理不夠熟練，需要加強(qiáng)指導(dǎo)。此外，學(xué)生對渦流在實際應(yīng)用中的理解可能不夠深入，需要通過實例分析來提高認(rèn)識。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時第一課時師生互動設(shè)計二次備課教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

(1)講授法：通過生動的語言和形象比喻，講解自感現(xiàn)象與渦流的物理本質(zhì)，幫助學(xué)生理解抽象概念。

(2)討論法：組織學(xué)生針對自感現(xiàn)象與渦流的實際問題進(jìn)行小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識和問題解決能力。

(3)實驗法：設(shè)計相關(guān)實驗，讓學(xué)生親自動手操作，觀察自感現(xiàn)象與渦流的實際效果，提高學(xué)生的實踐能力。

2.教學(xué)手段：

(1)多媒體設(shè)備：運用PPT、動畫等展示自感現(xiàn)象與渦流的原理和實驗過程，增強(qiáng)學(xué)生對知識點的直觀感受。

(2)教學(xué)軟件：使用物理仿真軟件，模擬自感現(xiàn)象與渦流的實驗，幫助學(xué)生深入理解物理規(guī)律。

(3)網(wǎng)絡(luò)資源：利用網(wǎng)絡(luò)平臺，提供相關(guān)拓展閱讀和案例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓寬知識視野。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.復(fù)習(xí)舊知

同學(xué)們，我們在上一節(jié)課學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，知道了閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。那么，大家還能回憶起法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容嗎？哪位同學(xué)來給大家講解一下？

（請一位同學(xué)回答，給予表揚）

很好，看來大家對這部分內(nèi)容掌握得不錯。今天我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一個特殊現(xiàn)象——自感現(xiàn)象。

2.引入新課

在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象無處不在。比如，我們在使用電風(fēng)扇時，關(guān)閉開關(guān)后，電風(fēng)扇葉片還會轉(zhuǎn)動一段時間；在冶煉金屬時，通過線圈中的電流產(chǎn)生渦流，使金屬熔化。那么，這些現(xiàn)象背后的原理是什么呢？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的自感現(xiàn)象與渦流。

二、新課內(nèi)容

1.自感現(xiàn)象

（1）演示實驗

我這里有一個簡單的電路，當(dāng)開關(guān)斷開時，大家觀察燈泡的變化。

（進(jìn)行實驗，學(xué)生觀察）

實驗中，大家發(fā)現(xiàn)開關(guān)斷開后，燈泡并沒有立刻熄滅，而是逐漸變暗。這是因為在自感現(xiàn)象中，電流的變化會引起磁通量的變化，從而產(chǎn)生自感電動勢。

（2）理論講解

自感電動勢的大小與線圈的自感系數(shù)、電流變化快慢有關(guān)。自感系數(shù)越大，電流變化越快，自感電動勢就越大。

（3）例題講解

2.渦流

（1）演示實驗

（進(jìn)行實驗，學(xué)生觀察）

實驗中，大家看到鋁制圓盤在磁場中旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生了火花。這是因為鋁制圓盤中的電流形成了渦流。

（2）理論講解

渦流是由于磁場的變化在導(dǎo)電體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成的旋渦狀電流。渦流的產(chǎn)生會導(dǎo)致能量損耗，因此在一些設(shè)備中需要盡量減小渦流。

（3）應(yīng)用與防止

渦流雖然會帶來能量損耗，但在一些場合下，我們可以充分利用渦流。比如，在電磁爐、金屬探測器等設(shè)備中，渦流發(fā)揮著重要作用。

為了減小渦流損耗，我們可以采取一些措施，如使用絕緣材料、改變電路設(shè)計等。

三、課堂小結(jié)

四、作業(yè)布置

1.復(fù)習(xí)今天學(xué)習(xí)的自感現(xiàn)象與渦流的相關(guān)知識。

2.完成課后練習(xí)題。

五、課后反思

本節(jié)課通過講解、演示實驗、例題分析等方式，讓學(xué)生掌握了自感現(xiàn)象與渦流的原理和應(yīng)用。在教學(xué)過程中，要注意關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，及時解答學(xué)生的疑問，提高教學(xué)效果。同時，要注重培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力，將所學(xué)知識運用到實際生活中。知識點梳理1.自感現(xiàn)象

-自感的定義：當(dāng)電流變化時，穿過線圈產(chǎn)生的磁通量變化，在線圈自身產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

-自感系數(shù)：表示線圈產(chǎn)生自感電動勢大小的物理量，與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵芯有關(guān)。

-自感電動勢的計算：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，自感電動勢E=-L(dI/dt)，其中L為自感系數(shù)，dI/dt為電流變化率。

-自感現(xiàn)象的應(yīng)用：電感器、自感式傳感器等。

2.渦流

-渦流的定義：在導(dǎo)體內(nèi)部由于磁場變化產(chǎn)生的閉合的旋渦狀電流。

-渦流的產(chǎn)生原因：磁場的變化導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成渦流。

-渦流的特點：渦流的方向總是與感應(yīng)電流的方向相反，渦流的存在會導(dǎo)致能量的損耗。

-渦流的應(yīng)用：電磁爐、金屬探測器、感應(yīng)加熱等。

-渦流的防止：使用絕緣材料、減少磁場的波動、改變電路設(shè)計等。

3.實驗探究

-觀察自感現(xiàn)象的實驗：通過電路中的燈泡觀察開關(guān)斷開時燈泡的亮度變化，了解自感現(xiàn)象。

-渦流的產(chǎn)生實驗：通過旋轉(zhuǎn)鋁盤觀察鋁盤表面的火花，了解渦流的產(chǎn)生。

-實驗注意事項：注意實驗中的安全操作，確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.知識拓展

-自感現(xiàn)象在電路中的應(yīng)用：如濾波器、振蕩器等。

-渦流在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用：如金屬熔煉、熱處理等。

-新能源技術(shù)中的自感與渦流：如風(fēng)力發(fā)電、無線充電等。課后作業(yè)1.解釋下列現(xiàn)象中的自感現(xiàn)象，并簡要說明其工作原理：

-電風(fēng)扇關(guān)閉開關(guān)后，葉片仍會轉(zhuǎn)動一段時間。

-手電筒打開瞬間，燈泡亮度逐漸增強(qiáng)。

2.設(shè)計一個簡單的電路，使用一個電感器和一個燈泡，觀察開關(guān)斷開時燈泡的自感現(xiàn)象。

3.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，推導(dǎo)自感電動勢的表達(dá)式，并解釋各物理量的含義。

4.解釋渦流的產(chǎn)生原理，并列舉至少三個渦流的應(yīng)用實例。

5.分析以下情況中，渦流可能帶來的影響，并提出減少渦流損耗的措施：

-金屬制成的變壓器芯在交流磁場中工作。

-鋼鐵廠中使用感應(yīng)爐進(jìn)行金屬熔煉。

補(bǔ)充和說明：

1.電風(fēng)扇關(guān)閉開關(guān)后，葉片仍轉(zhuǎn)動一段時間的原因是電機(jī)中的線圈在電流突然斷開時產(chǎn)生了自感電動勢，這個電動勢對線圈中的電流產(chǎn)生阻礙，使得電流不能立即消失，從而驅(qū)動葉片繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

答案：自感現(xiàn)象；工作原理是線圈中的電流變化產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的減小，使葉片繼續(xù)轉(zhuǎn)動。

2.設(shè)計電路時，可以將一個電感器與一個燈泡串聯(lián)，通過開關(guān)控制電路的通斷。當(dāng)開關(guān)斷開時，觀察燈泡是否會逐漸變暗，這是因為電感器中的自感電動勢阻礙了電流的減小。

答案：自感現(xiàn)象；電路設(shè)計為電感器與燈泡串聯(lián)，開關(guān)斷開時，電感器產(chǎn)生自感電動勢，使燈泡逐漸變暗。

3.自感電動勢的表達(dá)式為E=-L(dI/dt)，其中E為自感電動勢，L為自感系數(shù)，dI/dt為電流變化率。

答案：E=-L(dI/dt)；E表示自感電動勢，L表示自感系數(shù)，dI/dt表示電流變化率。

4.渦流的應(yīng)用實例：

-電磁爐：通過渦流在鍋底產(chǎn)生熱量，進(jìn)行烹飪。

-金屬探測器：通過渦流檢測金屬物體。

-感應(yīng)加熱：在金屬部件表面產(chǎn)生渦流，實現(xiàn)快速加熱。

答案：渦流的應(yīng)用實例包括電磁爐、金屬探測器、感應(yīng)加熱等。

5.在金屬變壓器芯和感應(yīng)爐中，渦流會導(dǎo)致能量損耗，降低設(shè)備效率。減少渦流損耗的措施包括：

-使用絕緣材料包裹變壓器芯，減少渦流的產(chǎn)生。

-設(shè)計變壓器時，采用分裂芯或交錯繞制，降低渦流損耗。

-在感應(yīng)爐中，合理設(shè)計線圈形狀和尺寸，減少磁場的波動。

答案：渦流可能帶來的影響是能量損耗，減少渦流損耗的措施有使用絕緣材料、改變設(shè)計等。反思改進(jìn)措施（一）教學(xué)特色創(chuàng)新

1.實驗教學(xué)與理論講解相結(jié)合：通過設(shè)計相關(guān)實驗，讓學(xué)生在觀察自感現(xiàn)象與渦流的過程中，更直觀地理解抽象的物理概念，提高學(xué)生的實踐操作能力。

2.案例分析與拓展閱讀相結(jié)合：引入生活中的實例，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時提供相關(guān)拓展閱讀資源，拓寬學(xué)生的知識視野。

（二）存在主要問題

1.教學(xué)組織方面：在課堂討論環(huán)節(jié)，部分學(xué)生參與度不高，可能是因為對知識點掌握不扎實，導(dǎo)致無法融入討論。

2.教學(xué)方法方面：在教學(xué)過程中，可能過于依賴講授法，缺乏與學(xué)生的互動，使得學(xué)生對知識點的理解不夠深入。

（三）改進(jìn)措施

1.針對教學(xué)組織方面的問題，今后我會加強(qiáng)對學(xué)生的個別輔導(dǎo)，關(guān)注他們的學(xué)習(xí)進(jìn)度，提高他們對知識點的掌握程度，從而提高課堂討論的參與度。

2.在教學(xué)方法方面，我將嘗試更多互動式的教學(xué)手段，如小組合作、學(xué)生講解等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的課堂參與度。同時，注重引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

此外，我還將關(guān)注以下幾個方面進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)：

1.定期進(jìn)行教學(xué)評價，了解學(xué)生對課堂教學(xué)的反饋，以便及時調(diào)整教學(xué)策略。

2.加強(qiáng)校企合作，邀請企業(yè)專家來校講座，讓學(xué)生了解自感現(xiàn)象與渦流在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

3.不斷更新教學(xué)資源，結(jié)合現(xiàn)代教育技術(shù)，提高教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更好地掌握所學(xué)知識。板書設(shè)計1.自感現(xiàn)象

-定義：電流變化引起的磁通量變化，在線圈自身產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。

-自感系數(shù)：L，與線圈的大小、形狀、圈數(shù)及有無鐵芯有關(guān)。

-自感電動勢：E=-L(dI/dt)，與電流變化率有關(guān)。

2.渦流

-定義：磁場變化在