高中物理人教版2第四章电磁感应6互感和自感 优秀奖

互感和自感教学分析互感与自感现象都是电磁感应现象在技术中的应用。本节对互感现象要求不高，只要求知道互感现象的产生，以及互感现象在电工技术和电子技术中的广泛应用。互感现象是变压器的工作基础，有些内容可以在变压器一节中提及。本节的重点和难点应放在自感的学习上，通过对自感现象的分析，引导学生理解自感的原理和规律，教学内容涉及自感对电路电流的影响、自感系数、自感电动势等。教学目标1．知道什么是互感现象以及互感现象在实际生活中的应用。2．知道什么是自感现象以及自感电动势。3．知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，以及自感系数的单位。4．通过演示通断电自感实验，结合实际生活体验，体会并分析自感现象的本质及自感电动势对电路的影响。5．在实验探究的过程中，对磁场中能量的传递和转化作出合理猜测，加深对能量守恒定律的理解。教学重点难点本节重点是引导学生正确理解自感现象的产生原因和结果，探究自感现象的规律。本节课的难点是分析自感电动势对原电流变化产生的阻碍作用。在教学过程中，可以采用演示实验、学生分组讨论等方式分析实验现象,帮助学生验证结论，同时更直观地体验自感的实质。教学方法与手段以演示实验为先导，引导学生在实验现象的基础上，运用电磁感应的相关知识分析互感和自感的实质；以分组讨论的方法，调动学生积极思考,得出结论。eq\o(\s\up7(),\s\do5(课前准备))教学媒体两个多匝线圈(匝数可调)，开关，导线若干，干电池两节，自感现象演示仪(通电/断电自感)，多媒体设备，PPT课件，视频片段知识准备温故知新1．感应电流产生的条件：闭合电路中______________________________。2．楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍___________________________________________________________________________________。3．法拉第电磁感应定律：电路中的感应电动势的大小，跟穿过这一电路的________成正比，表达式为________。4．能量守恒定律：能量既不会________，也不会________，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到另一个物体，而在________和________的过程中，能量的总和________。预习自学1．互感：两个线圈之间并没有导线相连，当一个线圈中的________发生变化时，它所产生的________会在另一个线圈中产生________，这种现象叫做互感。2．互感电动势：在________过程中产生的感应电动势。3．自感：当一个线圈中________发生变化时，它产生的________不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同样也在________激发出感应电动势，这种现象称为自感。4．自感电动势：由于________而产生的感应电动势叫做自感电动势，表达式________。5．自感系数L：与线圈的________、________、________、________有关，单位是________(符号________)，常用单位有________、________。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教学过程))导入新课[事件1]教学任务：学习互感的概念，为后面变压器的学习奠定基础。师生活动：实验导入：演示两个相互靠近的线圈之间的电磁感应现象，重走法拉第的发现之路。引入新课：经历前辈科学家发现电磁感应现象的过程，运用已经学过的知识来解释看到的现象。图4-6-1图4-6-1ABSGCD图4-6-2现象：当开关闭合或断开的瞬间，电流表有示数。结论：两个线圈之间并没有导线相连，当一个线圈中的电流发生变化时，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，这种现象叫做互感。在互感过程中产生的感应电动势叫互感电动势。互感现象可以使能量从一个线圈传递到另一个线圈，尽管两个线圈之间没有导线相连。交流与讨论：互感现象在电工技术和电子技术中有着广泛的应用，但也有危害，请学生课后搜集相关的资料，为后面变压器的学习作好铺垫。推进新课[事件2]教学任务：自感现象的引入。师生活动：【演示】连接电路如图，调节滑动变阻器电阻与线圈的直流电阻相等，保证开关闭合后两个灯泡亮度相同。先引导学生分析推测将会看到什么现象，然后进行实验。观察与描述：A1立即亮，A2慢慢变亮。交流与讨论：学生分析产生这种现象的原因是什么？该过程能量是如何转化的？结论：通电时，电路中的电流要从无到有，线圈的自感电动势阻碍原电流增加，所以有线圈的这一支路的灯泡亮得稍慢一些；当电流稳定后，线圈相当于直流电阻，两灯泡的亮度就相同了。电能转化为磁场能由于导体本身的电流变化，而在导体自身产生的电磁感应现象，叫做自感。自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。由电磁感应现象产生的条件可以断定，在通电和断电瞬间，线圈中都会发生自感现象。开关闭合，灯逐渐变亮应该也是一种自感现象的表现。交流与讨论：自感中的这个“自”是什么意思？(自身)过渡：当电路中电流增大，自感电动势的作用是什么？当电路中电流减小，自感电动势的作用又是什么？下面我们来研究这些问题。[事件3]教学任务：实验探究断电自感的现象和规律。师生活动：【演示】电源、开关、小灯泡和线圈用导线连成如图所示电路，即用灯泡代替刚才人的位置，提示学生由刚才的感受猜测开关断开瞬间灯泡会发生什么现象，然后再进行实验，观察现象。观察与描述：学生观察实验，描述实验现象，由其他学生补充和修正。参考描述：开关断开瞬间，灯泡不是立即熄灭，而是闪亮一下才灭。讨论与交流：如何解释上述实验现象？学生分组讨论上述问题，总结结论并分组汇报。提示问题：●开关断开，电源不给灯泡供电，但灯泡没有立即熄灭，这时谁在给灯泡供电？●由于自感，断电后线圈中的电流怎样？●断电后通过灯泡的电流方向是否与原来一致？说明你的理由。●线圈能阻碍电流立即消失，能否阻止电流最终消失？●断电后至灯泡熄灭，电源不再给灯泡供电，灯泡中的能量从何而来？断电时，由于线圈的自感电动势阻碍原电流变化，所以线圈中的电流并没有立即变为零，而是要继续流过与线圈组成的这个闭合回路，因此，电灯没有立即熄灭。断电后通过灯泡的电流方向与原来通过灯泡的电流方向相反。此时线圈相当于电源，将以磁场形式储存的能量转化为电能后提供给小灯泡。思维拓展：为什么会闪亮？什么情况下灯泡会闪亮？若原来流过线圈的电流比流过灯泡的电流大，也就是稳定时线圈电阻(线圈的直流电阻)比灯泡小，自感现象发生时，原来线圈中的电流流入灯泡，此时流过灯泡的电流比原来大，所以灯泡比原来亮，出现的现象就是闪亮。[事件4]教学任务：实验探究自感系数与哪些物理量有关。师生活动：交流与讨论：自感电动势的大小与哪些因素有关？由法拉第电磁感应定律：E∝eq\f(ΔΦ,Δt)∵ΔΦ∝ΔB，ΔB∝ΔI∴ΔΦ∝ΔI∴E∝eq\f(ΔI,Δt)——自感电动势正比于电流的变化率写成等式：E＝Leq\f(ΔI,Δt)其中L——自感系数(单位：亨利)【演示】以控制变量的方式，保持其他量不变，分别将触电实验的线圈匝数减少，抽出铁芯，用滑动变阻器将电流缓慢变为零，用传感器观察感应电动势的变化情况。结论：L——自感系数(也称自感或电感)，取决于线圈的大小、形状、匝数，有无铁芯。单位：H、mH、μH。匝数越少，E越小，即L越小；没铁芯的时候比有铁芯的时候L小很多。断开开关，有强烈的触电感觉，正是因为电流变化快，自感系数大，从而自感电动势较大造成的。电动机，变压器都有较大线圈，断电时会产生很大的自感电动势，有让人触电的危险(刚才实验用的线圈都会产生电火花)，所以在生产和生活中，我们常常把开关浸在绝缘油中，做成油浸开关，从而避免断电时巨大的自感电动势引发事故。交流与讨论：请同学们课后查阅资料，看一看在生产和生活中还有哪些地方可以应用自感现象，在哪些方面必须防止自感现象发生？课堂训练1．如下图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为零。A、B是两个相同的小灯泡。(1)当开关S由断开变为闭合时，A、B两个灯泡亮度如何变化？(2)当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡亮度又将如何变化？eq\o(\s\up7(),\s\do5(设计说明))本节课作为电磁感应在实际生活中的应用，对学生进一步理解和应用电磁感应原理有着重要意义。在教学中，应用多种实验手段，在参与和体会中，充分激起学生的浓厚兴趣，是本节教学的根本出发点。为达到上述目的，要让学生尽量多地参与到课堂活动中来，充分展开自主、探究、合作的学习方式，加深学生对概念的理解，训练学生分析问题和解决问题的能力。教学反思：本节课重点是引导学生正确理解自感现象的产生原因和结果，探究自感现象的规律，通过实验现象的演示和讲解，让同学们理解通电自感和断电自感现象。重点理解线圈这个主要角色，会分析各种通电自感和断电自感现象中线圈所起的作用。通电瞬间，线圈相当于断路，画出等效电路图。断电瞬间线圈相当于电源对与他组成闭合回路的用电器供电，线圈能储存能量。通过实验讲解现象，通过例题巩固知识，总体效果较好。存在不足：互感现象讲解时间过长，演示变压器实验和讨论相互靠近的电路之间都