《互感和自感》教學(xué)設(shè)計(jì)m

1、金太陽(yáng)新課標(biāo)資源網(wǎng) 互感與自感教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】知識(shí)與技能知道互感與自感現(xiàn)象都是常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。知道自感電動(dòng)勢(shì)的大小由什么因素決定，并理解自感電動(dòng)勢(shì)的作用，能解釋相關(guān)現(xiàn)象。知道自感系數(shù)的單位、決定因素。過(guò)程與方法利用已知知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出問(wèn)題以及設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的方法，產(chǎn)生創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的沖動(dòng)。情感態(tài)度價(jià)值觀體驗(yàn)用已知知識(shí)去探索未知規(guī)律的樂趣，增強(qiáng)成就感?！窘虒W(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：自感電動(dòng)勢(shì)的作用。教學(xué)難點(diǎn)：斷電自感過(guò)程對(duì)小燈泡閃亮一下的原因解釋?！窘虒W(xué)手段和策略】以“驗(yàn)為基礎(chǔ)，過(guò)程為主線，變式為手段，思維為中心”的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力

2、。【課前準(zhǔn)備】自感演示儀一套，導(dǎo)線若干；自制多媒體課件?！窘虒W(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】復(fù)習(xí)回顧在“探究產(chǎn)生感應(yīng)電流條件”的實(shí)驗(yàn)中，改變通過(guò)小線圈A的電流大小，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)大線圈B就能產(chǎn)生感應(yīng)電流。對(duì)這個(gè)現(xiàn)象我們是如何解釋的？生：小線圈的電流變化小線圈中電流激發(fā)的磁場(chǎng)變化穿過(guò)大線圈的磁通量發(fā)生變化大線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)閉合回路產(chǎn)生感應(yīng)電流。新課教學(xué) 互感現(xiàn)象師：像上述實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)線圈之間并沒有導(dǎo)線連接，但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它所產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)會(huì)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感。說(shuō)明：互感現(xiàn)象的本質(zhì)就是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做互感電動(dòng)勢(shì)。師：我們?cè)賮?lái)關(guān)注上述的電路：在A線圈

3、中的電流變化時(shí)，B線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，是因?yàn)榇┻^(guò)B線圈的磁通量發(fā)生了變化，但我們發(fā)現(xiàn)，A線圈是插在B線圈中的，根據(jù)這個(gè)情況，你還能想到什么？生：在B線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的同時(shí)，A線圈是否也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流？自感現(xiàn)象師：這是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性性的問(wèn)題。大家一起來(lái)說(shuō)說(shuō)，A線圈中究竟會(huì)不會(huì)發(fā)生感應(yīng)電流，請(qǐng)說(shuō)明原因。生（在討論的基礎(chǔ)上）：當(dāng)小線圈內(nèi)的電流大小變化時(shí)，穿過(guò)它自身的的磁通量也發(fā)生變化，再根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，推斷小線圈內(nèi)也應(yīng)該產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象（有感應(yīng)電流產(chǎn)生）。師：大家的意見在理論上完全成立！那么我們能否用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)驗(yàn)證我們的猜想呢？該怎么做？A1s圖2討論得到可行的方案：在接有小線圈的電路中串

4、聯(lián)一個(gè)小燈泡，改變電路中的電流（斷開或閉合開關(guān)即可），觀察小燈泡的發(fā)光情況，從而來(lái)判斷線圈中有無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。師投影學(xué)生設(shè)計(jì)的電路，出示自感演示儀，介紹裝置，并演示。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的描述分為兩派：沒有什么特別，跟平常電路一樣，開關(guān)合燈泡就亮；在開關(guān)閉合的瞬間，小燈泡似乎并沒有立即變亮。師：小燈泡到底是立即變亮還是逐漸變亮，大家的感覺各不相同，無(wú)法取得一致的意見。這到底是一部分同學(xué)的錯(cuò)覺還是現(xiàn)象本身就不明顯引起的呢？（略停頓，生遲疑）想想看，我們有沒有更好的方法來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)sA1A2圖3師生討論得到可行的方案：在原電路中并聯(lián)另一個(gè)規(guī)格相同的小燈泡作比較。合上開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡A2亮，而A

5、1不亮。師：怎么會(huì)這樣？ 師生分析電路結(jié)構(gòu)：推斷線圈有電阻，導(dǎo)致兩燈電壓不等，亮度不一。因而無(wú)法進(jìn)行有效的比較。師：如何改進(jìn)？生：在A2支路上接一滑動(dòng)變阻器。教師及時(shí)投影修改后的電路按要求重新連接自感演示儀線路，調(diào)節(jié)電路中的滑動(dòng)變阻器，直到兩燈一樣亮，然斷開電路，重新合上開關(guān)。請(qǐng)學(xué)生描述現(xiàn)象。生：A1逐漸變亮，A2立即變亮，最后兩燈一樣亮。師：A1逐漸變亮的原因是什么？最后兩燈一樣亮的原因又是什么？ 學(xué)生討論，得到結(jié)論：開關(guān)閉合瞬間：通過(guò)線圈L的電流增大線圈激發(fā)的磁場(chǎng)變化線圈本身的磁通量變化線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向與原電路的電流方向相反（阻礙電流增大）通過(guò)燈泡A1的電流不能立刻增大燈泡逐漸變亮

6、。此時(shí)，線圈相當(dāng)于一個(gè)電源。當(dāng)通過(guò)線圈的電流穩(wěn)定后線圈激發(fā)的磁場(chǎng)不變線圈本身的磁通量不變線圈不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)線圈相當(dāng)于一個(gè)電阻兩燈一樣亮。師：像上述實(shí)驗(yàn)，當(dāng)一個(gè)線圈的電流發(fā)生變化時(shí)，而使本身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(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)。自感現(xiàn)象的本質(zhì)也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象 師：上述實(shí)驗(yàn)電路中，如果把開關(guān)斷開，線圈會(huì)發(fā)生自感現(xiàn)象嗎？為什么？生：會(huì)。因?yàn)閿嚯娝查g線圈中的電流經(jīng)歷從有到無(wú)的變化過(guò)程，就會(huì)激發(fā)自感電動(dòng)勢(shì)。師：在開關(guān)斷開的瞬間，可能會(huì)看到什么現(xiàn)象？生：A1慢慢熄滅，A2逐漸熄滅。教師不急于反駁，在電路中把開關(guān)s斷開。結(jié)果觀察不到預(yù)期的現(xiàn)象。跟著學(xué)生一起做困惑狀，問(wèn)

7、學(xué)生原因。討論結(jié)果整理：從電路結(jié)構(gòu)的角度看：在開關(guān)斷開時(shí)，線圈、A1、A2串聯(lián)，電流即使有變化，但變化的情況應(yīng)該一樣，所以看不到明顯現(xiàn)象（細(xì)心的同學(xué)會(huì)回憶起來(lái)，其實(shí)教師在前面調(diào)試A1、A2亮度相同后，也斷開過(guò)開關(guān)，也沒發(fā)現(xiàn)什么特別現(xiàn)象）。實(shí)際上真正要比較的是開關(guān)斷開和燈泡熄滅有無(wú)先后，因此，A2就失去比較的意義了，R2也就失去存在的價(jià)值。如果把這條支路去掉，開關(guān)斷開時(shí)不管線圈有沒有自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，燈A1肯定會(huì)馬上熄滅?？尚械姆桨浮A1圖5教師演示：先合上開關(guān)，等亮，再閉合開關(guān)，燈熄滅。似乎又沒有特別的現(xiàn)象。師：當(dāng)開關(guān)從閉合到斷開的瞬間，電路中的電流從有到無(wú)，我們可以肯定，這時(shí)的線圈應(yīng)該有感應(yīng)

8、電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，根據(jù)我們的推測(cè)，燈應(yīng)該不會(huì)馬上熄滅。但現(xiàn)在我們卻似乎沒有看到期待的現(xiàn)象。到底是什么原因？（師停頓，學(xué)生一片惘然）。我們的電路設(shè)計(jì)應(yīng)該沒問(wèn)題的，看不到現(xiàn)象是不是表明現(xiàn)象沒發(fā)生呢？生（思索片刻）：不一定，也可能是現(xiàn)象不明顯。師：很對(duì)。在電路不變的情況下，可試著用什么辦法來(lái)使現(xiàn)象更明顯？生：可更換元件。師：你愿意先更換誰(shuí)？生：線圈。因?yàn)樗墚a(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)。教師按學(xué)生的思路，在自感演示儀中，調(diào)換自感線圈，再演示，請(qǐng)學(xué)生敘述現(xiàn)象：燈閃亮一下再熄滅。師：燈閃亮一下，其中的“閃亮”能說(shuō)明什么問(wèn)題？生：“閃亮一下”說(shuō)明燈的熄滅被演示；還說(shuō)明斷電瞬間，線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)比較大。師生共同分析燈延時(shí)熄

9、滅的原因：應(yīng)用楞次定律知，此時(shí)通過(guò)線圈的感應(yīng)電流方向與原電流同向（通過(guò)燈泡的感應(yīng)電流與原電流相反），對(duì)電路中的電流減小起“彌補(bǔ)”（阻礙）作用。并歸納以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，得到一些結(jié)論性的知識(shí)：自感線圈在電流變化時(shí)，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，其功能相當(dāng)于電源。自感電動(dòng)勢(shì)的作用：阻礙電流的變化（阻礙的具體手段是“增反減同”），但不能阻止電流的變化。自感現(xiàn)象的本質(zhì)也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也可以用楞次定律來(lái)判斷感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。師：剛才我們更換了自感線圈，就能產(chǎn)生較大的自感電動(dòng)勢(shì)。那么自感電動(dòng)勢(shì)的大小跟什么因素有關(guān)呢？ 自感系數(shù)從自感現(xiàn)象的本質(zhì)是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生回憶法拉第電磁感應(yīng)定律，得出自感電動(dòng)勢(shì)的大小也正比于磁通量的變化率。結(jié)合教師投影問(wèn)題，學(xué)生自學(xué)教材P24，自感系數(shù)部分內(nèi)容：自感電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式如何？式中各符號(hào)的代表什么？自感系數(shù)的大小與什么因素有關(guān)？它的主單位是什么？常用單位還有哪些？各單位的符號(hào)怎么寫？剛才我們?cè)谧鰯嚯娮愿械臅r(shí)候更換了一個(gè)線圈，結(jié)果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯，試分析可能的原因是什么？課堂小結(jié)（兼板書設(shè)計(jì)）互感：通過(guò)一個(gè)線圈的電流變化，引起另一個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。自感：通過(guò)一個(gè)線圈的電流變化，引起這個(gè)線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。 常見的自感現(xiàn)象：通電自感與斷電自感 自感線圈的作用：當(dāng)電流變化時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)電源；當(dāng)電流穩(wěn)定時(shí)