人教版(新教材)高中物理選擇性必修2教學(xué)設(shè)計2：2 4互感和自感教案

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊PAGEPAGE12.4互感和自感教學(xué)目標(biāo)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決定因素。3.知道自感現(xiàn)象的利與弊及對它們的利用和防止。4.能夠通過電磁感應(yīng)部分知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象原因及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。重點自感現(xiàn)象。2．自感系數(shù)。難點分析自感現(xiàn)象器材多媒體課件教學(xué)過程備注新課導(dǎo)入（一）引入新課問題：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？析：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.問題：引起回路磁通量變化的原因有哪些？析：磁場的變化；回路面積的變化；電流的變化引起磁場的變化等。問題：這里有兩個問題需要我們?nèi)ニ伎迹海?）在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？（2）當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？本節(jié)課我們學(xué)習(xí)這方面的知識。新課講解1、互感現(xiàn)象問題：我們現(xiàn)在來思考第一個問題：在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？請同學(xué)們用學(xué)過的知識加以分析說明。學(xué)生：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化，變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?？偨Y(jié)：當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。舉例：變壓器，收音機里的磁性天線。析：互感現(xiàn)象有其有利的一面，也有其不利的一面。任何兩個相互靠近的電路之間都會存在互感現(xiàn)象?；ジ鞋F(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這是就要設(shè)法減小電路間的互感。2、自感現(xiàn)象問題：我們現(xiàn)在來思考第二個問題：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？下面我們首先來觀察演示實驗。［實驗1］演示通電自感現(xiàn)象。出示示教板，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)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？（實驗反復(fù)幾次）析：跟變阻器串聯(lián)的燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。問題：為什么A1比A2亮得晚一些？試用楞次定律加以分析說明。析：分組討論（可以提醒學(xué)生這時出現(xiàn)了新電源，電源在哪里？電動勢方向又如何？）總結(jié)：電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢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)到正常值的時間。［實驗2］演示斷電自感。出示示教板，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，觀察到什么現(xiàn)象？析：S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。問題：為什么A燈不立刻熄滅？分組討論（可以提醒學(xué)生這時出現(xiàn)了新電源，電源在哪里？電動勢方向又如何？）師生共同活動：當(dāng)S斷開時，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，方向與原電流方向相同，阻礙原電流減小。L相當(dāng)于一個電源，此時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。在黑板上畫出i—t變化圖，如下圖所示.（師生共同活動：總結(jié)上述兩個實驗得出結(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)生的電動勢叫自感電動勢。問題：自感現(xiàn)象有其有利的一面，也有其有害的一面。請同學(xué)們課下查閱資料，舉出自感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有哪些應(yīng)用，又有哪些需要避免的實例。3、自感系數(shù)問題：自感電動勢大小決定于哪些因素呢？說出自感電動勢的大小的計算公式。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。結(jié)論：自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比，與線圈的自感系數(shù)L成正比。寫成公式為E=L問題：電流的變化率是什么？(與磁通量的變化率相似，電流的變化率反映電流變化的快慢，其值等于電流的變化與所用時間的比值。)問題：什么叫自感系數(shù)呢？(自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。)問題：線圈的自感系數(shù)與哪些因素有關(guān)？(線圈的自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)、是否帶有鐵芯等因素有關(guān)。)(實驗表明，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)比沒有鐵芯時大得多。)問題：自感系數(shù)的單位是什么？(亨利，符號H，更小的單位有毫亨（mH）、微亨（μH）1H=103mH1H=106μH)4、磁場的能量問題：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以討論。師生共同活動：推斷出能量可能存儲在磁場中。說明：以上只能是一種推斷，電磁場具有能量還需要進(jìn)一步實驗驗證。問題：教材最后一段說，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？電的“慣性”大小與什么有關(guān)？分析：當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零，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，這個現(xiàn)象越明顯，可見，電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)。鞏固練習(xí)自感現(xiàn)象的分析與判斷例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將逐漸變暗B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗〖答案〗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？〖解析〗燈泡的亮度由它的實際功率I2R即流過燈泡中的電流來決定。因而必須從題設(shè)條件出發(fā)討論在各種情況下流過燈泡中的電流。K斷開后，原來電源提供給小燈泡的電流立即消失，但L中因自感而產(chǎn)生逐漸減弱的電流流過小燈泡，使小燈泡逐漸變暗到熄滅。（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)，再逐漸變暗到最后熄滅。（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），然后再漸漸變小，最后為零，所以燈泡在K斷開后先變得比原來更亮，再逐漸變暗到熄滅。課堂小結(jié)1.當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。2.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)生的電動勢叫自感電動勢。3.線圈的自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)、是否帶有鐵芯等因素有關(guān)。4.電磁場具有能量板書設(shè)計2.4互感和自感1、互感現(xiàn)象2、自感現(xiàn)象3．自感系數(shù)4．磁場的能量教學(xué)反思2.4互感和自感教學(xué)目標(biāo)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決定因素。3.知道自感現(xiàn)象的利與弊及對它們的利用和防止。4.能夠通過電磁感應(yīng)部分知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象原因及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。重點自感現(xiàn)象。2．自感系數(shù)。難點分析自感現(xiàn)象器材多媒體課件教學(xué)過程備注新課導(dǎo)入（一）引入新課問題：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？析：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.問題：引起回路磁通量變化的原因有哪些？析：磁場的變化；回路面積的變化；電流的變化引起磁場的變化等。問題：這里有兩個問題需要我們?nèi)ニ伎迹海?）在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？（2）當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？本節(jié)課我們學(xué)習(xí)這方面的知識。新課講解1、互感現(xiàn)象問題：我們現(xiàn)在來思考第一個問題：在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？請同學(xué)們用學(xué)過的知識加以分析說明。學(xué)生：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化，變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生感生電場，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢?？偨Y(jié)：當(dāng)一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。舉例：變壓器，收音機里的磁性天線。析：互感現(xiàn)象有其有利的一面，也有其不利的一面。任何兩個相互靠近的電路之間都會存在互感現(xiàn)象?；ジ鞋F(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這是就要設(shè)法減小電路間的互感。2、自感現(xiàn)象問題：我們現(xiàn)在來思考第二個問題：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？下面我們首先來觀察演示實驗。［實驗1］演示通電自感現(xiàn)象。出示示教板，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)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？（實驗反復(fù)幾次）析：跟變阻器串聯(lián)的燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。問題：為什么A1比A2亮得晚一些？試用楞次定律加以分析說明。析：分組討論（可以提醒學(xué)生這時出現(xiàn)了新電源，電源在哪里？電動勢方向又如何？）總結(jié)：電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢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)到正常值的時間。［實驗2］演示斷電自感。出示示教板，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，觀察到什么現(xiàn)象？析：S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。問題：為什么A燈不立刻熄滅？分組討論（可以提醒學(xué)生這時出現(xiàn)了新電源，電源在哪里？電動勢方向又如何？）師生共同活動：當(dāng)S斷開時，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，方向與原電流方向相同，阻礙原電流減小。L相當(dāng)于一個電源，此時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。在黑板上畫出i—t變化圖，如下圖所示.（師生共同活動：總結(jié)上述兩個實驗得出結(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)生的電動勢叫自感電動勢。問題：自感現(xiàn)象有其有利的一面，也有其有害的一面。請同學(xué)們課下查閱資料，舉出自感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有哪些應(yīng)用，又有哪些需要避免的實例。3、自感系數(shù)問題：自感電動勢大小決定于哪些因素呢？說出自感電動勢的大小的計算公式。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。結(jié)論：自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比，與線圈的自感系數(shù)L成正比。寫成公式為E=L問題：電流的變化率是什么？(與磁通量的變化率相似，電流的變化率反映電流變化的快慢，其值等于電流的變化與所用時間的比值。)問題：什么叫自感系數(shù)呢？(自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。)問題：線圈的自感系數(shù)與哪些因素有關(guān)？(線圈的自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)、是否帶有鐵芯等因素有關(guān)。)(實驗表明，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)比沒有鐵芯時大得多。)問題：自感系數(shù)的單位是什么？(亨利，符號H，更小的單位有毫亨（mH）、微亨（μH）1H=103mH1H=106μH)4、磁場的能量問題：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至?xí)仍瓉砀?？試從能量的角度加以討論。師生共同活動：推斷出能量可能存儲在磁場中。說明：以上只能是一種推斷，電磁場具有能量還需要進(jìn)一步實驗驗證。問題：教材最后一段說，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？電的“慣性”大小與什么有關(guān)？分析：當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零，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，這個現(xiàn)象越明顯，可見，電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)。鞏固練習(xí)自感現(xiàn)象的分析與判斷例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將逐漸變暗B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗〖答案〗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？〖解析〗燈泡的亮度由它的實際功率I2R即流過燈泡中的電流來決定。因而必須從題設(shè)條件出發(fā)討論在各種情況下流過燈泡中的電流。K斷開后，原來電源提供給小燈泡的電流立即消失，但L中因自感而產(chǎn)生逐漸減弱的電流流過小燈泡，使小燈泡逐漸變暗到熄滅。（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)，再逐漸變暗到最后熄滅。（2）因R1＜