教学设计--互感和自感

石家庄外国语教育集团“四自主·四环节”课堂教学设计日期班级十一年级授课教师学科物理课时1课型新授课课题互感和自感教学目标1.引导学生运用观察、实验、分析、综合的方法，认识自感现象及其特点2.能通过多个实验现象归纳得出自感现象的规律3.通过实例激发求知欲，激励探索与创新的意识。通过实验培养学生的归纳总结能力教学重点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教学难点分析自感电动势对原电流变化产生的阻碍作用项目及要求寻找通电自感和断电自感的原因项目设置意图通过演示通断电自感实验，结合实际生活体验，特别是通过传感器对通电自感和断电自感的准确演示，体会并分析自感现象的本质及自感电动势对电路的影响。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。教学过程（项目实施——交流展示——评价激励）教师活动学生活动项目准备：1.复习概念、规律：（1）感应电流产生的条件（2）楞次定律(3)法拉第电磁感应定律(4)能量守恒定律2.预习本节内容。自主完成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________、________指导调控：一．互感1.实验：让MP4中的音乐从音箱中播放出来。声音为什么会从音箱中播放出来呢？学生猜想、讨论。展示引入实验的电路图，以提问的方式引导学生分析声音从音箱播出的原因。二．自感实验探究一：2.通过互感，我们知道一个线圈电流变化会使另一个线圈产生感应电动势，当一个线圈电流发生变化时，会不会在线圈自身产生感应电动势呢？展示电路提问：为什么A2比A1亮得晚一些？实验探究二：3.电流减小时，有感应电动势产生吗？灯泡有何现象？4.为什么观察不到现象？5.引导学生改变电路，得到以下电路：6.为什么A灯不立刻熄灭？7.灯A为什么会闪亮一下？实验探究三：8.感应电流流过灯泡的方向和原电流方向相同吗？9.利用单向导电的发光二极管来验证开关断开时线圈会产生感应电动势以及感应电流的方向（如下）小组合作一．互感1.根据老师前面的分析总结出互感的含义。两个没有相连线圈，当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感。互感现象中产生的感应电动势叫做互感电动势。二．自感探究一：开关闭合瞬间线圈的电磁感应现象2.请你设计电路图，探究一个线圈是否会产生感应电动势，可以选择以下仪器（干电池、线圈、滑动变阻器、灯泡、开关、导线；请一位学生上台演示在老师准备好的演示板上操作，其他学生观察开关闭合瞬间灯泡有何现象现象：灯泡A1立刻正常发光，灯泡A2逐渐亮起来。(结合以下问题请学生进行分析)开关闭合瞬间：线圈中电流方向向______；磁场方向向_________。线圈中电流大小变______；磁场强度变_______；磁通量大小变_______。线圈中感应磁场方向向______；感应电流方向向_______。引导学生总结：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。探究二：开关断开瞬间线圈的电磁感应现象3.(学生猜想讨论)请一位学生在探究一的电路板上重新演示开关断开时，其他学生观察现象，发现现象不明显4.学生猜测：电路中电阻太大，或者线圈太小等的5.学生分组进行实验，根据改进后的电路连接仪器，观察开关断开时的灯泡上有何现象？现象：S断开瞬间，A灯突然闪亮一下才熄灭6.（引导结合以下问题由学生进行分析)开关断开前：线圈中电流方向向______；磁场方向向_____。开关断开瞬间：线圈中电流大小变______；磁场强度变______；磁通量大小变______。线圈中感应磁场方向向______；感应电流方向向________。引导学生总结：当S断开瞬间，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。7.学生猜测：因为流过A的感应电流比灯泡的原电流大。探究三：验证开关断开瞬间感应电流方向8.学生回答理论分析：方向改变了分析①在实验探究一（通电自感）中线圈电流增大，自感电动势阻碍电流增大。②在实验探究二（断电自感）中线圈电流减小，自感电动势阻碍电流减小。体验活动三．自感系数自感系数L是描述线圈产生自感电动势的能力，与线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯有关。单位：亨利（H），毫亨（mH）、微亨（μH）四、磁场的能量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？试从能量的角度加以讨论归纳总结：自感现象的分析思路(1)明确通过自感线圈的电流怎样变化(是增大还是减小)．(2)判断自感电动势方向，电流增强时(如通电)，自感电动势方向与电流方向相反；电流减小时(如断电)，自感电动势方向与电流方向相同．(3)分析电流变化情况，电流增强时(如通电)，由于自感电动势方向与原电流方向相反，阻碍增加，电流逐渐增大；电流减小时(如断电)，由于自感电动势方向与原电流方向相同，阻碍减小，线圈中电流方向不变，电流逐渐减小．拓展提升：要点一自感电动势、自感系数的理解1.自感电动势(1)产生的原因9.由一学生上台操作其他学生观察发现:开始不加线圈，开关S闭合时，L2发光；断开S瞬间，L2立即熄灭，L1始终不亮；接上线圈后；，开关S闭合时，L2发光；断开S瞬间，L2立即熄灭，L1闪亮一下熄灭。（实验再次验证验证理论分析正确）学生总结：自感电动势总是阻碍线圈原电流的变化。（增反减同）分组体验，在断电自感实验电路中，本组几个学生手牵手由替代灯泡，闭合开关后再断开，学生亲自感受自感的存在，并提问学生看有何感受。三．自感系数结合法拉第电磁感应定律，推导出自感电动势的大小：与电流的变化率成正比E＝LΔI/Δt四．磁场的能量学生讨论总结：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。从力学角度看，线圈能够体现电的“惯性”，电的“惯性”大小决定于线圈的自感系数交流展示通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生自感电动势．自感电动势阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．当原电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同．巩固练习1．下列关于自感现象的论述中，正确的是()A．线圈的自感系数跟线圈内电流的变化率成正比B．当导体中电流减弱时，自感电流的方向与原电流方向相反C．当导体中电流增大时，自感电流的方向与原电流方向相反D．穿过线圈的磁通量的变化和线圈中电流的变化成正比2．下列说法中正确的是()A．电路中电流越大，自感电动势越大B．电路中电流变化越大，自感电动势越大C．线圈中电流均匀增大，线圈的自感系数也均匀增大通过线圈的电流发生变化，导致穿过线圈的磁通量发生变化，因而在原线圈上产生感应电动势．(2)作用阻碍原电流的变化，而不是阻止，电流仍在变化，只是使原电流的变化时间变长，即总是起着推迟电流变化的作用．(3)方向当原电流增大时，自感电动势方向与原电流方向相反；当原电流减小时，自感电动势方向与原电流方向相同．2.电感和电阻的区别和联系电阻R电感L阻碍作用对电流对电流的变化表现导体发热产生自感现象大小因素电阻越大，对电流的阻碍越大，产生的电势差越大电感越大，电流变化越快，对电流变化的阻碍作用越大，产生的自感电动势越大决定因素长度、横截面积、电阻率长度、横截面积、单位长度的匝数、有无铁芯联系电感和电阻都是反映导体本身性质的物理量D．线圈中电流为零时，自感电动势不一定为零3．在图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2的零点均在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“－”接线柱流入时，指针向右摆．在电路接通后再断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是()A．G1指针向右摆，G2指针向左摆B．G1指针向左摆，G2指针向右摆C．两表指针都向右摆D．两表指针都向左摆4．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其道理是()A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势互相抵消B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量相互抵消D．当电路中电流变化时，电流的变化量互相抵消5．(2012·苏州高二检测)如图所示电路，L是自感系数较大的线圈，在滑动变阻器的滑片P从A端迅速滑向B端的过程中，经过AB中点C时通过线圈的电流为I1；P从B端迅速滑向A端的过程中，经过C点时通过线圈的电流为I2；P固定在C点不动，达到稳定时通过线圈的电流为I0，则()A．I1＝I2＝I0B．I1I0I2C．I1＝I2I0D．I1I0I26．如图所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是下图中的()7．(2012·江苏省南通市启东中学高三上学期第二次月考)如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时，则()A．A灯有电流通过，方向由a到bB．A灯中无电流通过，不可能变亮C．B灯立即熄灭，c点电势低于d点电势D．B灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势作业布置1.完成课后“问题与练习”2.项目纸相应习题。板书设计课题互感和自感项目：寻找通电自感和断电自感的原因1．互感2．自感3．自感系数自感系数L是描述线圈产生自感电动势的能力，与线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯有关。单位：亨利（H），毫亨（mH）、微亨（μH）4.磁场的能量教学反思我在备这节课时的主要出发点。实验激发思维，吸引学生注意。为激发学生的兴趣，引入新课时，我设计了将一个手机的音乐通过两个互不相连的线圈从音箱中播出，让实验引发学生的求知欲和探究愿望，积极思考并自然进入主题。自主设计实验，诠释思维奥秘。引导学生总结互感含义并过渡到自感，直接进入闭合电键的自感现象的引入，会在学生的思维中出现断裂。为了解决这个问题，我给出干电池、滑动变阻器、线圈、灯泡、开关、导线，引导学生自己设计自感的电路。展示点评讨论修改，进而探究通电自感，学生操作实验，引导学生观察并解释现象。对比断电自感，学生分组探究，得出结论。为了验证断电自感电流的方向，再以二极管的单向导电性，让实验消除心中的疑云。对于自感的防止，我设计了“学生亲自体验自感”实验。在这些实验中，学生全程参与实验设计、实验操作和现象观察，理解起来更加自然而深刻，使学生对知识的理解能力得到提高，锻炼了学生科学探究的思维和能力。这也是我整个这节课的亮点，始终以学生为主，学生自己设计电路，自己操作探究，自己分析总结„„充分调动了学生的积极性。