电感和电容对交变电流的影响教学设计

1、 “电感和电容对交变电流的影响”教学设计新课程理念下物理课堂实验教学的实践探索北京市第十三中学 物理教研组 张 林一教学背景分析“电感和电容对交变电流的影响”是人教社高中物理第二册（必修加选修）第十七章交变电流的内容，本节教学的重点在于突出交流与直流的区别，关于感抗与容抗的知识介绍地比较浅显，使学生了解到，电感器和电容器在交流电路和直流电路可以有不同的表现，进一步加深学生对交流电特点的认识。但是从初中以来，大多数学生对电学知识的理解和掌握都是以“恒定电流”作为基础，对电容、电感类元器件的作用缺乏直接的感知，思维意识受直流电知识的影响很大，日常生活中他们很少注意交流电路和直流电路的区别。在这种背

2、景下，学生不容易接受交流电中才有的感抗和容抗特性，更谈不上对这一知识的理解。从学科知识点来说，电感和电容对交变电流的阻碍能力的大小不但跟电感、电容本身的物理结构有关，还跟交变电流的频率有关。这种关系可以简单概括为：电感“通直流、阻交流，通低频、阻高频”；“自感系数越大，频率越高，感抗越大”。电容是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”；“电容量越大，频率越高，容抗越小”这里面涉及了四组对应关系：感抗与容抗对应、直流与交流对应，高频与低频对应，通与阻对应，两者的规律非常容易混淆。如果缺乏感性认识，这些知识在学生的头脑中形成了“情景真空”，即使当时记住，过一段时间也会忘记。“物理，见物说理”，所以课上

3、应该让学生观察到电感、电容对于交流电的“通、阻”实例，进而在头脑中留下这部分知识所对应的实验事实，有了事实，印象深刻了，自然会对这几句话的理解上升到更高的层次。通过前期的学习，学生基本能够理解电磁感应的原理，知道自感现象，了解自感系数的概念，所以课堂通过适当复习或回忆已学过的知识，学生能够理解感抗的概念和影响感抗大小的因素；在学习电场知识的时候，我们讨论了电容器的充放电原因，这对学生理解电容器能过“通过”交流电是有帮助的。课堂上要做的是根据所设计的系列实验，层层推进，让现象和事实说话，突破难点，落实重点，帮助学生建构知识树。二教学内容的框架设计结合教学大纲的要求，根据本节课的地位和知识特点，设

4、计教学目标及重难点如下：【教学目标】1知识与技能（1）知道电感线圈和电容器对交变电流的阻碍能力可以用感抗和容抗来表征。（2）知道影响感抗、容抗大小的因素。（3）理解交变电流通过电容器的实质是电容器的充放电。2过程与方法（1）观察演示实验，理解实验过程中控制变量的方法。（2）启发学生采用类比联系的方法来研究物理问题。（3）重视知识的前后联系，教给学生运用已有知识去分析新问题，寻找新规律。3情感态度与价值观（1）借助实验进行教学，激发学生对物理学习的兴趣。（2）了解电感和电容在生活中的应用，体会“科技创造美好生活”的内涵。（3）结合电感、电容在交、直流电路中的不同特性，培养学生辩证、统一的唯物主义

5、思想。【教学重点】1电感与电容对交变电流具有阻碍作用2影响感抗、容抗大小的因素【教学难点】1交变电流的频率对感抗与容抗大小的影响2对交变电流“通过”电容器的理解三教学过程设计与组织为了上好这节课，我利用学生交直流电源、音频信号发生器、低频功率放大器和小灯泡、变压器线圈、电容器等设计了一系列实验，贯穿在整个教学过程中。为帮助学生理清学习思路，把各个实验电路利用PPT在大屏幕上展示。整个教学过程以实验为手段，以结果为依据，对比分析、层层推进，组织学生进行归纳总结，完成对知识的建构。1、 教学资源的准备实验设备，如图1所示： 图1【实验器材清单】（1）高中学生交直流电源；（2）低频信号发生器；（3）

6、音频功率放大器（带交流10V输出）；（4）双刀双掷开关；（5）小灯泡2只(6.2V、0.7A）；（6）20滑动变阻器一只；（7）电感线圈3个（J2423教学小型变压器原、副线圈替代）；（8）4700F、470F、220F、100F电容器各一只；（9）导线若干；（10）笔记本电脑、多媒体投影系统。说明：三个电感线圈的自感系数大小关系为L1>L2>L3实验内容及目的如表1所示。表1实验序号实 验 内 容备 注实验1电阻对交流电和直流电的影响情况相同阻碍规律一致实验2、3自感系数越大，电感线圈对交变电流的阻碍能力越强自感系数对感抗有影响实验4、5交变电流频率越高，电感线圈对交变电流的阻碍

7、能力越强电流频率对感抗有影响实验6、7电容量越大，电容器对交变电流的阻碍能力越弱电容大小对容抗有影响实验8交变电流频率越高，电容器对交变电流的阻碍能力越弱电流频率对容抗有影响实验电路如图2所示：图22、教学过程的组织实验电路、实验操作及现象、实验结论如以下方框图所示R分别接入交、直流6V电源，两灯泡的亮度基本相同，改变滑动变阻器的阻值，灯泡亮度的变化趋势一致电阻对交、直流的影响效果基本一致，遵循欧姆定律。现象结论实验1将R换为L2，接1、2端，发现接直流电时灯泡相对亮些，接交变电流时，灯泡变暗了。电感通直流、阻交流感抗电感对交变电流的阻碍作用现象结论实验2增加L2匝数（改接1、3端），再插入铁

8、芯，灯泡依次变得更暗学生讨论得出：同一交流电，线圈自感系数越大，感抗越大现象结论实验3放大音频信号并输出6V，更换小电感L3，在2KHZ20 KHZ，提高信号频率（监听音调变高），灯泡明显变暗。交变电流的频率越高，电感线圈的感抗越大现象结论实验4接L3，在2KHZ以下改变频率灯泡亮度变化不明显。在20HZ200HZ，接L1频率越高，灯泡越暗；200HZ20 KHZ范围内改变频率，灯泡几乎不亮。L3具有高频扼流圈的特点，（自感系数很小，通低频阻高频）L1具有低频扼流圈的特点，（自感系数很大，阻低频更阻高频）现象结论实验5图片展示常见的高频与低频扼流圈（渗透科技创造美好生活的思想）归纳总结电感对交

9、变电流的影响通直流、阻交流，通低频、阻高频。自感系数越大，频率越高，感抗越大选择220F电容器，接直流时灯泡不亮，接50Hz交流电，灯泡亮，但亮度很暗。电容器对交变电流也有阻碍作用容抗现象结论实验6将电容分别换接470F 、4700F，重复实验，灯泡越来越亮电容器的电容越大，其容抗越小现象结论实验7把6V音频信号通过100F电容接到小灯泡，选择20HZ200HZ范围，发现降低信号频率，灯泡暗；提高信号频率，灯泡变亮交变电流的频率越高，电容器的容抗越小现象结论实验8归纳电容对交变电流的影响通交流、隔直流，通高频、阻低频。电容量越大，频率越高，容抗越小讨论：为什么交变电流能够通过电容器 （课件演示加深理解） 小结：电感、电容对交变电流的影响；阅读教材后三段和旁注：了解分布电容在交变电路的影响。 板书设计：电感和电容对交变电流的影响 直流交流 低频 高频影响：L 通 阻 通 阻C 隔 通 阻 通 阻碍能力：L越大，f越高感抗越大C越大，f越高容抗越小四教学效果评价通过实验辅助，本节课取得了良好的效果，一方面实验现象明显，在视