高中物理-6 互感和自感教学设计学情分析教材分析课后反思

《互感和自感》教学设计一、教学设计思路“自感和互感”是人教版选修3-2第4章《电磁感应》第6节的内容，两者是电磁感应现象的两个重要实例，本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象。本节课为了让学生经历必要的认知过程，尝试利用“延迟判断”的探究教学策略，适当改进演示实验，变陈述性问题为设计性问题，让学生积极参与物理规律的发现和推理过程，主要的特色体现在以下几个方面：1．对于“互感”的教学，采用“高压线圈”和“MP4”两个实验从能量和信息两个角度引出互感及其应用，充分激发学生探索规律的积极性。2．对于“自感”的教学，采用“积木式”的结构，在教学过程中随着问题的展开，逐步“装备”其实验装置，让学生在质疑、猜测和不断探究中了解实验中发生的物理过程。二、前期分析本节教学内容包括互感现象、自感现象和磁场的能量三个部分，是在学生学习了产生感应电流的条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律后才学习的，是电磁感应现象具体运用的两个实例。因此，对互感、自感现象的研究，既是对电磁感应规律的巩固和深化，也为以后学习交流电、电磁波奠定了知识基础。同时，互感、自感现象知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系，因此，学习该部分知识有着重要的现实意义。学生已经学习了分析电路结构，知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向，以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律，已经学会对互感现象的分析，但头脑中没有互感这个概念，也没有意识到当线圈通过变化的电流时，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的特点是学生遇到的最大挑战。学生已经具备一定的探究、合作学习的能力，已经掌握了一定的科学方法和实验技能。本校具备完善的实验设施与条件，有优越的多媒体和网络。重点与难点：1．教学重点：通断电自感现象和自感系数。2．教学难点：分析自感现象产生的原因和特点。三、教学目标1.物理概念（1）互感和自感现象。（2）能够熟练应用前面学习的电磁感应知识分析形成断电、通电时自感现象的原因。（3）能说出自感电动势大小的影响因素、自感系数的单位及其决定因素。2．科学思维（1）认识互感和自感是电磁感应现象的两种现象，观察、体验身边的互感和自感现象。（2）领悟科学家约瑟夫·亨利对科学执着和对名利的淡漠的科学献身精神。3．实验探究（1）借助两个互感现象小实验，思考能量、信息传递的原因，提高观察、分析和推理能力。（2）通过分析通断电自感原理，让学生产生科学理论的得出，需要理论和实践并进的思维。（3）解释生活中的互感和自感的原理应用和防止。4、科学态度与责任通过授课中加油站不能打手机等知识传授，让学生能给身边的人解释在生活中的各种互感和自感现象的应用和危害避免，形成积极宣传科学知识的思想。四、教学准备220V线圈、小灯泡、MP4、音箱、通断电自感现象演示仪、及干电池、导线若干。五、教学过程1．互感现象将一个与小灯泡连接的自制线圈放靠近通220V电压的线圈，发现小灯泡发光了。针对这一实验提出问题：两个线圈没有直接用导线相连，为什么小灯泡会亮？引导学生利用所学的电磁感应知识分析实验现象，提出互感概念。提出问题：不直接用导线与MP4连接，能否利用互感让音箱响起MP4中动听的歌曲呢？你觉得还需要什么器材？怎么做？有没有办法让声音变响（变轻）？将MP4与一个线圈相连，音箱与另一线圈相连，音箱果然传出了好听的歌曲，当手持MP4回路靠近和远离音箱回路时，声音会变响（变轻）。列举变压器、磁性天线等生活实例让学生感觉到互感现象在生活中随处可见，通过互感实现了能量和信息的传递。2．自感现象为了让实验电路的结构及实验中所发生的物理过程清楚地展示，从互感中拆除一个线圈后的原始电路讲起，先理论分析通电时是否存在电磁感应，再设计实验电路进行验证，然后通过激发学生的认知冲突，讨论并改进实验电路，并利用所学的知识解释实验现象，从而引出自感的概念，断电自感的教学也用类似方法。（1）通电自感①提出猜想问：互感现象中有一个共同的特点是A线圈中电流的变化引起B线圈中产生电磁感应现象，那么，如果拿掉其中一个线圈，另一个线圈自身还会出现电磁感应现象吗？引导学生利用所学的知识得出：自身电流变化→线圈自身内部磁场变化→线圈自身内部磁通量变化→电磁感应现象发生。②设计电路能否用实验的方法来验证呢？我们该如何设计实验电路让我们能观察到这个线圈的电磁感应现象呢？选择什么测量器材更便于我们观测？引导学生根据上述的问题得出需要接入一个更直观反映电流变化的器件──小灯泡，根据它的亮度变化来反映电流的变化。③激发思维要让电流变化不难，比如将开关闭合（方便且变化明显），你认为通电瞬间可能观察到什么实验现象？小灯泡的亮度如何变化？是瞬间变亮还是逐渐变亮呢？你做出这种预测的依据是什么？启发学生利用楞次定律去分析，引发思维冲突。④改进电路从实验中看到延迟现象了吗？为什么？大家分析一下，谈谈自己的看法。线圈中到底有没有电磁感应现象？当我们相信理论分析应该没问题时，那是不是延迟的时间太短，我们肉眼观察不出来呢？应该怎么办呢？你觉得应该通过什么办法来改进实验？⑤解释现象利用楞次定律分析，强调线圈此时相当于一个电源，正是线圈的这种阻碍作用，延迟A灯变亮的时间。⑥得出概念指出自感也是一种电磁感应现象。（2）断电自感①预测现象问：线圈中电流增大时，会产生自感电动势，那么线圈中电流减小时，又会怎么样呢？我想答案是肯定的，是否也能用实验的方法得到证实呢？要达到电流减小的目的，只需要断开开关，此时从电路结构上看，A、B两灯组成一个回路，当电流减小时，如果线圈会产生自感电动势，根据楞次定律势必将阻碍电流的减小，你能预测一下断电瞬间可能观察到的实验现象吗？两灯是一起瞬间熄灭还是一起延迟熄灭呢？引导学生利用楞次定律去分析，为再次引发思维冲突做准备。②解释现象A灯出现了“闪亮”说明什么？既然与开关已经断开，为什么通过A灯的电流能比原先还要亮呢？到底谁在起作用呢？线圈相当于一个电源，阻碍电流的减小，起到让A灯延迟熄灭的作用。闪亮恰好说明延迟。哪位同学能解释这一现象的原因？引导学生利用楞次定律分析，强调线圈此时相当于一个电源，正是线圈中产生的这种阻碍作用，延迟A灯熄灭的时间。③引出新知既然与电源已经断绝关系，但我们还是能够看到灯泡出现闪亮，延迟熄灭，那么这个能量从哪里来呢？引导能量很可能储存于磁场中（磁场能），开关断开时，线圈中的电流从有到无，其中的磁场也是从有到无，此时线圈充当电源，阻碍电流减少，把磁场中的能量转化成电能。（3）自感电动势及自感系数①规律总结引导学生体会当原电流增加时，自感电动势起到“反抗”作用；当原电流减少时，自感电动势起到“补偿”作用，总结得到自感电动势的作用是阻碍原电流的变化。启发学生“线圈不允许通过它的电流发生突变”，这一点有点像力学中物体的“惯性。并强调“阻碍”不是“阻止”，增加的最终还是得增加，减少的最终还是要减少，自感电动势延缓了电流变化的时间，体现了它“阻碍”的特性。②理论探究自感电动势的大小与什么因素有关呢？引导学生运用法拉第电磁感应定律，对于给定的线圈回路（面积不变），磁通量的变化是由于磁场变化引起的，而磁场变化又是由于电流变化而变化，得到。③自主学习自感系数大小的物理意义、决定因素、单位及科学家亨利的介绍。（4）体验自感依据所学的自感知识，利用简单的实验器材体验电击感如图，启发学生通过这样的实验现象想象生活中关于自感的应用和防止。（煤气灶的电子点火器，日光灯中的镇流器，油浸开关，绕线电阻的双线绕法）3．课堂小结学习了电磁感应现象的两个实例──互感和自感，知道什么是互感，通过互感实现能量与信息的传递。知道什么是自感，明确自感电动势的作用和大小由自感系数和电流变化快慢共同决定。但不管互感、自感都是由于变化的磁场所引起的电磁感应现象，都可以结合电路结构和利用楞次定律去分析解释。《互感和自感》学情分析学生已经学习了分析电路结构，知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向，以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律，已经学会对互感现象的分析，但头脑中没有互感这个概念，也没有意识到当线圈通过变化的电流时，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的特点是学生遇到的最大挑战。“自感和互感”是人教版选修3-2第4章《电磁感应》第6节的内容，两者是电磁感应现象的两个重要实例，本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象。本节课为了让学生经历必要的认知过程，尝试利用“延迟判断”的探究教学策略，适当改进演示实验，变陈述性问题为设计性问题，让学生积极参与物理规律的发现和推理过程，主要的特色体现在以下几个方面：1．对于“互感”的教学，采用“高压线圈”和“MP4”两个实验从能量和信息两个角度引出互感及其应用，充分激发学生探索规律的积极性。2．对于“自感”的教学，采用“积木式”的结构，在教学过程中随着问题的展开，让学生在质疑、猜测和不断讨论中了解实验中发生的物理过程。《互感和自感》效果分析教学特色：本节课采用翻转课堂教学模式，这样可以大幅度提高学生自主学习和合作互学的能力，充分体现和培养学生的自主能动性，符合学生对知识的认知过程。教学效果：学生对教师在课堂上设计的实验，能产生浓厚的兴趣。对老师提出的问题能够在小组内经济的讨论，而且讨论过程中学生参与度高，训练展示环节学生进行原生态展示，点评学生讲解到位，留出时间让学生整理学案和笔记、对本节课的知识点进行总结，整节课学生觉得收获颇多。本节课的教学主要是借助实验现象，并且由此分析该现象，给出自感的定义。其中分析的关键词是：自感电动势的作用是阻碍自身电流的增加或者减少，即自身电流的变化。在学生学习过程中经常遇到对此加以任意引申的例子：比如，通电自感中，线圈电流增加，自身会产生自感电动势，以阻碍电流的增加。有些同学会说：“线圈中的自感电流与原电流方向相反，以阻碍电流的增加。”这个想法到底对不对呢？仔细审视之下，发现一个问题，教材中的说法从来只有“自感电动势作用是什么，没出现过自感电流之类的说法”。学生问过这些说法是否可以等效，我也仔细想过，有个体会不知正确与否：我们为了研究电动势的方向，通常会有一种通俗易懂的做法，那就是假设这个电源引起了电流，那么该电流的方向即为电动势的方向《互感和自感》教材分析“自感和互感”是人教版选修3-2第4章《电磁感应》第6节的内容，两者是电磁感应现象的两个重要实例，本质上都是由于电流变化引起的电磁感应现象。本节课为了让学生经历必要的认知过程，尝试利用“延迟判断”的探究教学策略，适当改进演示实验，变陈述性问题为设计性问题，让学生积极参与物理规律的发现和推理过程，主要的特色体现在以下几个方面：1．对于“互感”的教学，采用“高压线圈”和“MP4”两个实验从能量和信息两个角度引出互感及其应用，充分激发学生探索规律的积极性。2．对于“自感”的教学，采用“积木式”的结构，在教学过程中随着问题的展开，让学生在质疑、猜测和不断讨论中了解实验中发生的物理过程。本节教学内容包括互感现象、自感现象和磁场的能量三个部分，是在学生学习了产生感应电流的条件、楞次定律和法拉第电磁感应定律后才学习的，是电磁感应现象具体运用的两个实例。因此，对互感、自感现象的研究，既是对电磁感应规律的巩固和深化，也为以后学习交流电、电磁波奠定了知识基础。同时，互感、自感现象知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系，因此，学习该部分知识有着重要的现实意义。2014级高二物理翻转课堂课时学案课题4.6互感和自感编制人审核人刘相国目标导学通过阅读教材知道什么是互感现象？什么是自感现象？掌握自感现象中线圈中电流的变化。理解自感系数的物理意义及决定因素，掌握判断自感现象发生时灯泡是否闪亮一下再熄灭？重点难点学会分析通电自感、断电自感现象，生活中自感现象的应用与防止。问题记录自学质疑案请同学们认真阅读教材，并将预习中的疑难问题记录下来，然后认真观看微课，结合微课讲解，解决自学教材中遇到的疑难。（如果仍然存在疑问，在小组讨论环节中，力求解决，实在解决不了的，小组长统计，交给课代表）一、阅读课本回答下列问题。1.阅读课本P22互感现象回答下列问题：（1）在课本上画出互感、互感电动势的定义以及互感在实际生活中的应用（2）在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当M线圈中s闭合时，在N线圈中有电流吗？电流的产生来源？思考：能量是怎么转化的？哪些地方有用？2.阅读课本P22-24自感现象回答下列问题：（1）通电自感实验：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？=1\*GB3①现象：=2\*GB3②分析：=3\*GB3③自感的实质是什么？班级小组姓名使用时间2016年3月15日编号第1页学案内容问题记录（2）断电自感实验：接通电路，待灯泡A正常发光。然后断开电路，观察到什么现象？=1\*GB3①现象：=2\*GB3②分析：=3\*GB3③在断电自感的实验中，为什么开关断开后，灯泡的发光会持续一段时间？甚至会比原来更亮？有什么限制条件？试从能量的角度加以讨论。3.阅读课本P24自感系数在课本上画出下列问题：自感电动势的公式？什么是自感系数？自感系数的单位？例1.如图所示电路中,D1和D2是两个相同的小灯泡,L是一个自感系数很大的线圈,其电阻与R相同,由于存在自感现象,在开关S接通和断开瞬间,D1和D2发亮的顺序是怎样的？例2.如图所示的电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光．A．在电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗B．在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮,然后渐渐变暗C．在电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗D．在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗二、合作互学针对自学中出现的问题相互讨论，力争合作解决。三、完成在线测学，将自学质疑疑问写下来课后交给课代表第2页训练展示案学生笔记学案内容1.如图所示为一演示实验电路图，图中L是一带铁芯的线圈，A是一个灯泡，电键S处于闭合状态，电路是接通的．现将电键S打开，则在电路切断的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从____端到____端．这个实验是用来演示____现象的．2.如图所示是演示自感现象的实验电路图，L是电感线圈，A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻值相同．当开关由断开到合上时，观察到自感现象是____，最后达到同样亮．3．如图所示，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是： A．开关S接通时，A2灯先亮、A1灯逐渐亮，最后A1A2一样亮 B．开关S接通时，A1、A2两灯始终一样亮 C．断开S的瞬间，流过A2的电流方向与断开S前电流方向相反 D．断开S的瞬间，流过A1的电流方向与断开S前电流方向相反4．如图所示，E为电池组，L是自感线圈（直流电阻不计），D1D2是规格相同的小灯泡。下列判断正确的是: A．开关S闭合时，D1先亮，D2后亮 B．闭合S达稳定时，D1熄灭，D2比起初更亮 C．再断开S时，D1不立即熄灭 D．再断开S时，D1、D2均不立即熄灭第3页学案内容学生笔记5．如图为演示自感现象实验的电路，实验时先闭合开关S，稳定后设通过线圈L的电流为I1，通过小灯泡D的电流为I2，小灯泡处于正常发光状态，迅速断开开关S，则可观察到灯泡E闪亮一下后熄灭，在灯泡E闪亮的短暂过程中，下列说法正确的是：A．线圈L中电流由I1逐渐减为零。B．线圈L两端a端电势高于b端。C．小灯泡E中电流由I1逐渐减为零，方向与I2相反。D．小灯泡中的电流由I2逐渐减为零，方向不变。6．如图所示，电灯的灯丝电阻为，电池电动势为2V，内阻不计，线圈匝数足够多，其直流电阻为．先合上电键K，过一段时间突然断开，则下列说法中错误的有：A．电灯立即熄灭B．电灯立即先暗再熄灭C．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相同D．电灯会突然比原来亮一下再熄灭，且电灯中电流方向与K断开前方向相反【课后拓展】观察日光灯的电路图和工作过程自我反思第4页《互感和自感》教学反思本节课的教学主要是借助实验现象，并且由此分析该现象，给出自感的定义。其中分析的关键词是：自感电动势的作用是阻碍自身电流的增加或者减少，即自身电流的变化。在学生学习过程中经常遇到对此加以任意引申的例子：比如，通电自感中，线圈电流增加，自身会产生自感电动势，以阻碍电流的增加。有些同学会说：“线圈中的自感电流与原电流方向相反，以阻碍电流的增加。”这个想法到底对不对呢？仔细审视之下，发现一个问题，教材中的说法从来只有“自感电动势作用是什