1/6《互感和自感》教學(xué)設(shè)計宜春市第三中學(xué)吳清煒【教學(xué)設(shè)計思路】本節(jié)課的重點(diǎn)是自感，《課標(biāo)》的要求是通過實(shí)驗(yàn)了解自感現(xiàn)象，列舉并說明自感現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。本節(jié)課的設(shè)計以實(shí)驗(yàn)為載體、以問題為核心，重點(diǎn)分析通、斷電過程中自感電動勢的作用。力圖遵循認(rèn)知規(guī)律確定學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)，從一般到特殊，讓學(xué)生把已學(xué)過的楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)用到自感現(xiàn)象中來。針對通斷電過程短暫的特點(diǎn)，利用數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，用圖象的形式直觀地展現(xiàn)電流變化的規(guī)律，在自感應(yīng)用上，選擇學(xué)生身邊熟悉的例子和一些簡易實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和探究的好奇心。課外安排一些體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)或探究性課題，鞏固學(xué)生對自感規(guī)律的理解。【核心素養(yǎng)】通過《互感和自感》的科學(xué)探究、體驗(yàn)學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和理論探究能力，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)精神?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1.知道什么是互感和自感現(xiàn)象，了解應(yīng)用與防止；2.會用電磁感應(yīng)的規(guī)律分析通電、斷電情況下自感電動勢的成因；3.知道影響自感電動勢和自感系數(shù)大小的因素?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】自感電動勢的作用?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】通電、斷電時，電路中電流變化規(guī)律分析?！窘虒W(xué)資源】實(shí)驗(yàn)器材：學(xué)生電源、自感線圈、自感演示儀、導(dǎo)線、開關(guān)、電流傳感器、小燈泡、數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、可拆變壓器、定值電阻（15Ω、10Ω各一只）等?！窘虒W(xué)流程圖】【教學(xué)過程】教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖課前：登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送預(yù)習(xí)任務(wù)；課前查看優(yōu)教平臺上學(xué)生反饋的預(yù)習(xí)情況。（優(yōu)教提示：請登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送本節(jié)預(yù)習(xí)任務(wù)）及時完成預(yù)習(xí)任務(wù)發(fā)現(xiàn)薄弱點(diǎn)，針對性教學(xué)一、導(dǎo)入情境（做小游戲）：教師向?qū)W生展示一節(jié)干電池。提問：（1）干電池的電動勢多大？用手接在干電池兩極，人有何感覺？（2）把干電池兩極通過開關(guān)接在這個東西的（展示變壓器線圈）兩端后，再從這兩端引出兩根導(dǎo)線，再用雙手分別捏住導(dǎo)線兩端，將會有什么感覺呢？理論探究：這幾個同學(xué)串聯(lián)在電路中，電源僅為一節(jié)1.5V的干電池，開關(guān)斷開瞬間，這些同學(xué)都受到了電擊，你知道為什么嗎？引入課題：本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)互感、自感方面的知識。觀察演示實(shí)驗(yàn)回答問題學(xué)生體驗(yàn)：請兩位同學(xué)上臺體驗(yàn)。開關(guān)合上（無感覺）開關(guān)斷開(觸電麻痹)（為消除學(xué)生的害怕心里，可教師自己先試）制造懸念利用認(rèn)知沖突激發(fā)探究欲望二、互感投影：法拉第的磁生電實(shí)驗(yàn)及圖片敘述：法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？敘述：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。板書：一、互感IA變化→產(chǎn)生EB學(xué)生思考結(jié)合電磁感應(yīng)知識思考原因建立感性認(rèn)識三、自感引入自感概念：線圈中本身的電流發(fā)生變化時，它自身的磁通量有沒有發(fā)生變化？會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢？我們把這種現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。板書：二、自感IA變化→產(chǎn)生EA學(xué)生思考回答問題。(不斷變化，會)思考簡要的板書使學(xué)生注意到兩種現(xiàn)象的差別實(shí)驗(yàn)探究自感電動勢的作用［實(shí)驗(yàn)1］學(xué)生探究通電自感現(xiàn)象。畫出電路圖（如圖所示），A、B是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A、B亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)反復(fù)幾次）并分析原因。教師用通電自感演示儀演示一遍，總結(jié)如下現(xiàn)象：跟變阻器串聯(lián)的燈泡B立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A逐漸亮起來。提問：為什么A比B亮得晚一些？試用所學(xué)知識（楞次定律）加以分析說明。電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時間。師生合作演示實(shí)驗(yàn)：將電流傳感器串聯(lián)在線圈支路中或?qū)㈦妷簜鞲衅鞑⒙?lián)在R上，啟用專用軟件，采用圖象顯示數(shù)據(jù)的方式，添加橫坐標(biāo)為時間，縱軸為電流，選擇合適的圖線縮放比例，開始采集后，合上電路開關(guān)，過幾秒后斷開開關(guān)。投影：通電過程自感線圈中電流的變化情況學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、討論學(xué)生展示結(jié)果，其他組補(bǔ)充學(xué)生觀察開關(guān)接通后兩個燈泡的亮度情況。學(xué)生分組討論燈泡A后亮的原因。小組匯報討論結(jié)果培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力采用傳感器研究自感現(xiàn)象，能將稍縱即逝的暫態(tài)過程“定格”、回放，更直觀的反映了電流的變化規(guī)律［實(shí)驗(yàn)2］學(xué)生探究斷電自感。畫出電路圖（如圖所示）接通電路，待燈泡A正常發(fā)光。然后斷開電路，觀察到什么現(xiàn)象？并分析原因。教師用通電自感演示儀演示一遍，總結(jié)如下現(xiàn)象：S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：斷電自感現(xiàn)象（先變亮后變暗）”）提問1：為什么A燈不立刻熄滅？老師解釋：當(dāng)S斷開時，L中的電流突然減弱，穿過L的磁通量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，方向與原電流方向相同，阻礙原電流減小。L相當(dāng)于一個電源，此時L與A構(gòu)成閉合回路，故A中還有一段持續(xù)電流。燈A閃亮一下，說明流過A的電流比原電流大。提問2：流過燈泡的電流方向變了嗎？試著畫出流過燈泡的電流隨時間變化的圖像。教師演示：使用電流傳感器結(jié)合電腦軟件：畫出斷電前后流過燈泡的電流隨時間變化的圖像。用多媒體課件在屏幕上打出I-t變化圖，如圖所示。投影：總結(jié)：通斷電自感的處理方法1、通斷電時，自感線圈相當(dāng)于一個電源，電源的方向與原電流方向“增反減同”。2、線圈中電流的大小只會“漸變”，不會“突變”，即電流從初始狀態(tài)逐漸到達(dá)最終狀態(tài)。（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：斷電自感現(xiàn)象（逐漸變暗）”）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、討論學(xué)生展示結(jié)果學(xué)生回答學(xué)生分組討論線圈中電流按圖示規(guī)律變化的原因小組匯報學(xué)生畫圖學(xué)生匯報學(xué)生在學(xué)案上的I-t坐標(biāo)中作出R中的電流隨時間變化的圖象培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力充分關(guān)注課堂生成的問題分散難點(diǎn)采用傳感器研究自感現(xiàn)象，更直觀的反映了電流的變化規(guī)律問題解決——活學(xué)活用例：如圖L是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為0。A和B是兩個完全相同的燈泡。（1）當(dāng)開關(guān)S由斷開變?yōu)殚]合時，A、B兩個燈泡的亮度將如何變化？（2）當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_時，A、B兩個燈泡的亮度又將如何變化？學(xué)生分析討論后給出答案檢查教學(xué)目標(biāo)達(dá)成情況從能量角度分析自感現(xiàn)象投影：1、通電自感中能量變化電流通過線圈時，線圈產(chǎn)生磁場，線圈因此具有磁場能。即剛通電時，電能首先要轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能，再轉(zhuǎn)化為B燈的電能，故B燈過一會兒才亮。2、斷電自感中的能量變化S斷開前，線圈中有電流，則線圈中有磁場能。S斷開后，線圈存有的磁場能通過燈釋放出來，使燈延遲熄滅。四、自感電動勢的大小3.自感電動勢的大小自感現(xiàn)象是特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也應(yīng)遵守電磁感應(yīng)的一般規(guī)律根據(jù)學(xué)生的回答板書推導(dǎo)過程引入自感系數(shù)L板書：問：從推導(dǎo)過程可知自感系數(shù)L與哪些因素有關(guān)？問：電流相同時，不同的通電螺線管中的磁感應(yīng)強(qiáng)度相同嗎？總結(jié)自感系數(shù)與哪些因素有關(guān)。學(xué)生應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律推導(dǎo)自感電動勢的公式一學(xué)生匯報推導(dǎo)過程學(xué)生可能答：匝數(shù)和k學(xué)生猜想影響因素實(shí)驗(yàn)與邏輯推理相結(jié)合是物理研究的基本方法利用物理學(xué)史知識進(jìn)行核心素養(yǎng)教育五、自感現(xiàn)象的利用和防止投影：1.應(yīng)用：在交流電路中、在各種用電設(shè)備和無線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。如日光燈的鎮(zhèn)流器，LC振蕩電路等。2.防治：在切斷自感系數(shù)很大、電流很強(qiáng)的電路的瞬間，產(chǎn)生很高的電動勢，形成電弧，在這類電路中應(yīng)采用特制的開關(guān)。六、小結(jié)1.什么是互感