1、1江门市 2010 年普通高中物理课堂教学设计参评课例自感和互感 人教版教材 选修 32 第四章第 6 节作者姓名：周枫 工作单位：鹤山市第一中学 联系电话：13427210532 邮 箱：2教学设计【课题】互感和自感（1 课时）【教学内容分析】1.课程标准对本节的要求：知道什么是互感现象和自感现象，能用电磁感应知识解释自感现象，理解自感系数，磁场能量。2.教材的地位和作用：本节内容是在学习法拉第电磁感应定律基础上的又一实际应用，本节内容包括四个知识点：互感、自感、自感系数、磁场的能量。教材从知识的回顾提出互感的概念，接着用电磁感应的知识分析通电、断电自感现象的原因。这样的设计能够培养学生的理
2、解能力，实验探究能力及对知识的应用能力。3教材的编写思路：本节教材有四个主题:互感现象，自感现象，自感系数，磁场的能量。互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。教材插图收音机的“磁性天线” ，使学生知道互感就在我们身边。自感现象是一种特殊的电磁感应现象，教材通过探究通电自感和断电自感，使学生明白自感现象的规律符合电磁感应现象的一般规律，导体本身电流变化引起磁通量变化，这是产生自感现象的原因，根据楞次定律，自感电动势的作用是阻碍电流变化，即电流增大时自感电动势阻碍电流增大，电流减小时，自感电动势阻碍就减小。教材利用类比，电
3、磁感应产生电动势与磁通量变化率成正比，那么自感电动势与什么因素有关？实验表明，自感电动势与电流变化率及线圈匝数，有无铁芯等有关，并提出自感系数这个概念。最后还从能量的角度分析灯泡的明暗，指出磁场具有能量。4. 教材的特点：第一，重视学生科学探究能力的培养；第二，突出互感现象和自感现象在生产和生活中的应用。5教材处理：用一节干电池能使金鱼受到电击实验引入课题。课题引入后老师就先演示课本中的两个实验，观察试验现象，然后，运用法拉第电磁感应的有关规律对试验进行分析，使学生了解自感现象产生的原因，理解自感电动势的作用。本教学适当运用 flash 动画，把问题具体化，直观化。【教学对象分析】1.学生的兴
4、趣：高二理科的学生已具有较丰富知识、对科学技作品很感兴趣，当遇到自己不清楚的物理现象特别有新奇感。教学中通过问题设计引起学生的认知冲突，产生求知欲望，从而激发学生探究学习的兴趣，使学生快速主动地进入探究新知的过程。2.学生的知识基础：学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律，学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向，而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。即已经学会对互感现象的分析，但头脑中没有互感这个概念而已，也没有意识到当通过线圈变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象是学生遇到的最大挑战。33.学生的认识特点：学生在生
5、活经验中已接触过与互感和自感现象有关的电器设备，因此，在教学过程中要以学生的前概念为切入点，通过逐步引导，让学生对互感和自感正确的认识。由于自感现象抽象难懂，学生难以理解，因此，在教学过程中，应该充分利用多媒体辅助教学的优势，运用动画、图片等，向学生介绍自感产生特点及其规律，从而化抽象为具体，启发学生思维。【教学目标】1.知识与技能（1）知道互感与自感现象都是电磁感应现象。（2）知道自感电动势的大小由什么因素决定，并理解自感电动势的作用，能解释相关现象。（3）知道自感系数的单位、决定因素。（4）会利用自感现象和互感现象解释相关问题2.过程与方法（1）通过对两个自感实验的观察、设计与分析，培养学
6、生的观察能力、实验能力和探究能力；（2）通过亲身感受断电自感的强大电压，加深对知识的理解。3.情感态度与价值观（1）通过师生之间、生生之间互动的过程，激发学生的探究热情，营造科研的氛围；（2）通过了解自感的应用与防止，体会物理知识与技术的融合之美。【教学重点】对自感现象的正确解释。【教学难点】自感现象有关规律的认识。【教学策略设计】 学生的学习是通过新信息与学生原有知识经验的相互作用而实现的，所以教学中应该充分重视学生原有的知识储备和学生获得知识的过程。基于以上原因，本课主要采用创设情景，精心设计接近学生思维发展区的问题，逐步引导学生对新知识的深入探索，重视过程教学和方法指导；以培养学生的思维
7、能力和创新能力为出发点，采用自感现象示教板能真实地探究了演示实验中电流的变化。利用多媒体辅助教学，从而化抽象为具体，启发学生思维。【教学用具】自感现象示教板，导线若干，多媒体课件4【教学流程图】创设情景 导入新课观察实验 形象感知实验探究 总结规律知识应用 拓展提高用一节干电池可以使金鱼受到电击观察通电自感与断电自感实验引出问题：自感的产生原因？自感电动势总是阻碍原电流的变化自感电动势：E=LI/t。自感现象的分析与判断巩固练习，课后作业5【教学过程设计】教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图创设情境，引入课题引入: 按照如图所示的电路将一节干电池、日光灯中的镇流器、电键用导线连接好
8、，并将导线的两头放入金鱼缸中。猜测闭合开关时会有什么现象？断开开关时又会有什么现象呢？问：为什么在开关闭合时鱼儿没有特别的变化，但是开关断开时反而鱼儿跳动起来呢？ 学了今天的内容“互感和自感”我们就可以解释它。观察好奇兴奋思考用生活的例子引入课题，提出要解决的问题，激发学生学习兴趣。通过演示一节干电池能使金鱼受到电击，引发学生的的思维疑问和惊奇，激发学生的探究欲望。【观察实验，形象感知】让学生回顾感应电动势的大小与哪些因数有关，并提问学生：产生电磁感应现象的条件是什么？感应电流的方向怎样判断？提问学生：产生电磁感应现象的条件是什么？引导学生回答：1、是闭合电路。2、穿过闭合电路的磁通量发生变化
9、。3、感应电流的方向用楞次定律判断。回顾思考回答知识准备，为接下来的学习提供知识基础。启发学生思维，让学生大胆说出自己的想法。从而了解学生的前概念，并根据学生的前概念，调整和改进教学设计，从而打下引导学生从前概念向科学概念转变的思想基础。6【实验探究】一、复习回顾投影 Flash（下图）：“探究产生感应电流条件”的实验，移动滑动变阻器动片改变通过小线圈A 的电流大小，让学生分析大线圈 B 产生感应电流的情况。二、进行新课互感现象像上述实验，两个线圈之间并没有导线连接，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互
10、感电动势。利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。请大家举例说明。2、自感现象实验 1演示通电自感现象。画出电路图（如图所示），A1、A2 是规格完全一样的灯泡。闭合电键 S，调节变阻器 R，使A1、A2 亮度相同，再调节 R1，使两灯正常发光，然后断开开关S。重新闭合 S，观察到什么现象？（实验反复几次）提问学生：请同学们用学过的知识加以分析说明。引导学生回答：小线圈的电流变化小线圈中电流激发的磁场变化穿过大线圈的磁通量发生变化大线圈产生感应电动势闭合回路产生感应电流问：同学们能说出互感现象在生活中的应用吗？引导学生回答：变压器，
11、收音机里的磁性天线。学生观察结果：A1 逐渐变亮，A2 立即变亮，最后两灯一样亮。提问：A1 逐渐变亮的原因是什么？最后两灯一样亮的原因又是什么？（请学生分组讨论）回顾思考回答思考回答：由浅入深，层层递进，引导学生动脑思考，培养学生的逻辑思维能力和口头表达能力通过老师的引导，使学生在观察的过程中思维得到启发。让学生自己开口说出实验现象，培养学生的表达能力。让学生对物体进行受力分析，培养学生的理论分析能力。利用多媒体课件解释感应电流条件，将抽象的物理情境清晰地展现出来，有利于让学生的把感性认识上升到理性认识。7实验 2演示断电自感。画出电路图（如图所示）接通电路，待灯泡 A 正常发光。然后断开电
12、路，观察到什么现象？结论：导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。师生共同得出以下规律： 如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。I 原 ，则 自 (I 自 )与 I 原相反 如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。I 原 ，则 自 (I 自 )与 I 原相同学生讨论，得到结论：电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈 L 的磁通量逐渐增加，L 中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍 L 中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。学生观察结果：灯闪亮一下再熄灭。提问：灯闪亮一下，其中的“闪
13、亮”能说明什么问题？（请学生分组讨论）学生讨论，得到结论：当 S 断开时，L 中的电流突然减弱，穿过 L 的磁通量逐渐减少，L 中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。L 相当于一个电源，此时 L 与 A构成闭合回路，故 A 中还有一段持续电流。灯 A 闪亮一下，说明流过 A 的电流比原电流大。引导学生归纳自感现象的特点：自感电动势总是 导体中原来电流的 的。观察回答讨论思考回答根据实验现象和课件图示进行总结思考深化理解阅读通过总结让学生对自感现象的产生原因及其规律有了系统的了解。通过进一步提问，加深学生对自感现象规律的认识，让学生明确自感电动势的特点、自感电动势的大小。 83
14、、自感系数提问：感应电动势的大小跟什么因素有关？(感应电动势的大小跟磁通量的变化快慢有关。)自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。4、磁场的能量开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成电能。【知识应用】一、自感现象的分析与判断【例】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键 K原来是合上的，在 K 断开后，分析：（1）若 R1 R2，灯泡的亮度怎样变化？（2）若 R1 R2，灯泡的亮度怎样
15、变化？(引导学生阅读教材 P24 第 2、3段。)理论分析表明：E=LI/t。式中 L 称为线圈的自感系数，简称自感或电感。自感表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。L 的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利(H) 1H=10 3mH=106H引导学生阅读教材，了解电场能的概念。引导学生思考回答：（1）因 R1 R2，即 I1 I2，所以小灯泡在 K 断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。（2）因 R1 R2，即 I1 I2，小灯泡在 K 断开后电流从原来的 I2突变到 I1（方向相反） ，然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K 断开后先变得比原来更亮，再逐渐
16、变暗到熄灭。思考理解记忆思考回答发挥学生的主体作用，充分调动了他们学习的积极性和热情，启发学生思维能力，培养学生独立思考的能力和自学能力，减轻学生课后作业负担，提高全体学生学习质量。培养学生学以致用的能力，增长学生的见闻，丰富课堂，强化学生对互感与自感深刻的认识，进步突出重点。9二、巩固练习1下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ）A自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大2关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ ）A线圈的自
17、感系数越大，自感电动势一定越大B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C线圈中电流变化越快，自感系数越大D线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定3如图所示电路中， A1、 A2是两只相同的电流表，电感线圈 L 的直流电阻与电阻 R 阻值相等.下面判断正确的是 （ ）A开关 S 接通的瞬间，电流表A1的读数大于 A2的读数B开关 S 接通的瞬间，电流表A1的读数小于 A2的读数C开关 S 接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表 A1的读数大于A2的读数D开关 S 接通电路稳定后再断提示学生：从自感的概念，自感现象的特点，自感系数的的决定因素去着想让学生思考完成，请学生回答1ACD、2D、3BD布
18、置作业：1、认真阅读教材。2、思考并完成“问题与练习”中的习题。思考回答巩固和消化所学的知识，并使知识转化为技能。培养学生独立学习的能力和习惯，发展学生的智力和创造力。通过检查作业，可以反馈教情、学情，对教师调整教学方式、内容和手段起到了重要的作用。10开的瞬间，电流表 A1数等于 A2的读数 11【板书设计】6 互感和自感1、互感现象当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。互感现象产生的感应电动势，称为互感电动势。2、自感现象导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感现象中产生的电动势叫自感电动势。3、自感系数自感电动势大小： E =L tIL 叫自
19、感系数，是用来表示线圈的自感特性的物理量。（1）线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。（2）带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。自感系数的单位：亨利，符号 H，更小的单位有毫亨（mH） 、微亨（H）1H=103 mH 1H=106H4、磁场的能量【学案设计】4.6 互感和自感学案【学习目标】（1）知道互感现象和互感电动势。（2）知道自感现象和自感电动势。（3）知道自感系数。（4）会利用自感现象和互感现象解释相关问题【学习重点】自感现象产生的原因及特点。【学习难点】运用自感知识解决实际问题。【学习方法】讨论法、探究法、实验法【学习过程】一、复习旧课，引入新课1、引起电磁感应现象最重要的
20、条件是什么？2、楞次定律的内容是什么？二、新课学习问题：移动滑动变阻器动片改变通过小线圈 A 的电流大小，为什么大线圈 B 产生感应电流呢？（一）互感现象两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做 ，这种感应电动势叫做 。12利用互感现象可以把 由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。如下图所示。在电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法 电路间的互感现象。例如在电路板的刻制时就要设法减小电路间的 现象。(2)、自感现象实验 1：演示通电自感现象。实验电路如图。开关接通时
21、，可以看到，灯泡 A2立即 ，而灯泡 A1是 问：为什么会出现这种现象呢？问：为什么自感电动势不是使灯泡 1 突然变得很亮，而是使它慢慢变亮呢？实验 2：演示断电自感现象。实验电路如图。实验电路如图所示。接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关，可以看到灯泡 。问 1：灯泡闪亮一下，说明了什么问题？问 2：在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。将与灯泡并联的线圈取掉。再演示上述实验，这时灯泡不再闪亮。问 3：线圈本身并不是电源，它又是如何提供高电压的呢？2、分析现象，建立概念上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，发生电磁感应的原因是由于通过导体 的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象
22、称为 。自感现象：由于 发生变化而产生的电磁感应现象。自感电动势：在 现象中产生的感应电动势。练习如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。电键 K 原来是合上的，在 K 断开后，分析：（1）若 R1 R2，灯泡的亮度怎样变化？13（2）若 R1 R2，灯泡的亮度怎样变化？（三）自感系数问：感应电动势的大小跟什么因素有关？自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。(阅读教材)理论分析表明：E= 。L 称为线圈的自感系数，简称自感或 。自感表示线圈产生 本领大小的物
23、理量。L 的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。单位：亨利(H)1H= mH= H（四）磁场中的能量开关闭合时线圈中有电流，电流产生磁场，能量储存在磁场中，开关断开时，线圈作用相当于电源，把磁场中的能量转化成 。【课堂练习】1下列关于自感现象的说法中，正确的是 （ ）A自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大2关于线圈的自感系数，下面说法正确的是 （ ）A线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B线圈中电流等于零时，自感系数
24、也等于零C线圈中电流变化越快，自感系数越大D线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定3如图所示电路中， A1、 A2是两只相同的电流表，电感线圈 L 的直流电阻与电阻 R 阻值相等.下面判断正确的是 （ ）A开关 S 接通的瞬间，电流表 A1的读数大于 A2的读数B开关 S 接通的瞬间，电流表 A1的读数小于 A2的读数C开关 S 接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表 A1的读数大于 A2的读数D开关 S 接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表 A1数等于 A2的读数 【学习小结】【教学反思】学生能从电磁感应现象和楞次定律来理解自感和互感，例题的正确率也很高，但在判断电流大小和方向的变化上还需加
25、强，特别是在灯是否闪亮一下上存在很多问题。例如说自感系数很大的线圈，我们能等效的看成一个电阻非常大的电阻，这样来解释现象学生会更容易懂一些。所以充分利用学生已有的知识去解释新问题是提高课堂效率的有效方法。14【专家点评】一、导入新奇具有创新性用一节干电池能够电击金鱼作为本节课的引入，学生体验深刻，能很好地激起学生的探究热情，又引出本节课要解决的问题，更激发了学生的学习欲望。用贴近时事例子引入课题，不仅体现“从生活走向物理，由物理走向社会”的新课程理念，而且增强学生学习自信心。二、充分考虑了学生的心理特点和认知水平，做到因材施教苏联著名教育实践家和教育理论家苏霍姆林斯基曾经说过：“求知欲，好奇心
26、这是人的永恒的，不可改变的特性。哪里没有求知欲，哪里便没有学校。”在本教学设计中，充分考虑学生的心理发展水平，以学生的好奇心为切入点，激发学生的学习兴趣，引导学生一步步获取知识。首先，用一节干电池能够电击金鱼的实验，激起学生的探究欲望和认知需要。其次，在分析自感现象时为了使得问题形象具体，充分利用多媒体辅助教学的优势，把抽象的问题具体化，启发学生的思维。三、充分体现“教师为主导，学生为主体”的原则本教学设计打破了传统的“满堂灌”的单一形式。在整个教学过程中，始终体现以教师为指导，以学生为主体，以实验为基础，以能力方法为主线的原则，让学生亲历规律的构建过程，从而真正把知识内化，而不是教师把知识“喂”给学生。因此，本节课把教学过程设计成一个师生之间的对话交流的过程。通过师生之间的对话交流，凝造轻松和谐的教学气氛，便于激发学生的思维活动，把课堂充分地归还给学生，而且有利于于提高课堂教学质量。
