視頻標簽：互感和自感

所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：高中物理魯科版選修3-2《4.6互感和自感》山東省優(yōu)課

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《4.6互感和自感》教學(xué)設(shè)計 
一、課標分析 
高中物理課標對本節(jié)課的要求為要求通過實驗，了解互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象，能用電磁感應(yīng)知識解釋自感現(xiàn)象,理解自感系數(shù)和磁場能量，能舉例說明自感現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用。由此可以看出課標注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力和實驗觀察能力，這既體現(xiàn)了學(xué)科素養(yǎng)的要求，又注重知識與技能的掌握，充分體現(xiàn)“從生活走向科學(xué)，從科學(xué)走向社會”的理念。 
具體分析如下： 
根據(jù)新課標的標準，本課時的課程目標： 
能夠通過互感實驗和通電、斷電自感實驗，了解互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象，并能運用互感知識和自感知識解決生活中的實際問題。 
根據(jù)新課標的標準，本課時的內(nèi)容標準： 
運用小組合作探究、師生共同探究的模式，實驗探究得到互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的規(guī)律特點，并能熟練運用互感知識和自感知識對生活中的實際現(xiàn)象加以解釋分析。 
在課程標準中本節(jié)課的活動建議是通過斷電自感（“千人震”）實驗引入課題，接著講述通電自感和斷電自感現(xiàn)象。通過學(xué)生小組合作探究得到實驗規(guī)律的模式，提升學(xué)生的動手操作能力，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，將學(xué)習(xí)自主權(quán)交給學(xué)生，同學(xué)們在輕松愉悅的氛圍中掌握知識，可以達到活學(xué)活用的目的。最后，通過聯(lián)系生活實際，學(xué)生感受到生活中時時有物理，處處有物理，學(xué)生從心
 
                    
             
                    
                            里真正喜歡物理，喜歡生活。 
二、教材分析 
本節(jié)課選自人民教育出版社高中物理選修3-2第四章第六節(jié)，本堂課是一堂實驗探究課，用時為1課時。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)習(xí)了感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律基礎(chǔ)上的又一實際應(yīng)用,同時也為后續(xù)渦流、電感電容以及變壓器的提出奠定了基礎(chǔ)，起到承上啟下的作用。 
本節(jié)內(nèi)容包括四個知識點:互感現(xiàn)象、自感現(xiàn)象、自感系數(shù)、磁場的能量。互感和自感想想都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例。學(xué)習(xí)“互感電動勢”和“自感電動勢”的重要性在于它們具有實際的應(yīng)用價值。重點是自感現(xiàn)象和自感系數(shù)，難點則是對自感有關(guān)規(guī)律的認識。教材從知識的回顧提出互感的概念,接著用電磁感應(yīng)的知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因。這樣的設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力及對知識的理解和應(yīng)用能力。以探究互感和自感為主線，學(xué)生將會經(jīng)歷探究互感和自感現(xiàn)象的過程，充分體現(xiàn)“讓學(xué)生經(jīng)歷知識的形成過程，掌握獲取知識的方法，體會科學(xué)探究的精神”這個課程理念。 
    走進新時代，物理科學(xué)正為祖國的科技進步起著巨大的推動作用。神九飛天，嫦娥探月，物理科學(xué)助推了中國高度；蛟龍入水，深海勘探，物理科學(xué)助推了中國深度；高鐵飛馳，天河運轉(zhuǎn)，物理科學(xué)助推了中國速度。由此，啟發(fā)同學(xué)們要敢于探索，勇于探究，為實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興而砥礪前行！  
 
                    
             
                    
                            三、學(xué)情分析 
1．知識儲備：學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁學(xué)相關(guān)知識以及電磁感應(yīng)相關(guān)規(guī)律，學(xué)會判斷回路中是否會產(chǎn)生感應(yīng)電流以及感應(yīng)電流的方向，而且還掌握了感應(yīng)電動勢的大小與何種因素有關(guān)。高二學(xué)生已經(jīng)具備了一定的觀察分析能力、實驗探究能力以及歸納總結(jié)能力。 
2．心理特征：高二學(xué)生具有青春期的朝氣蓬勃，求知若渴等優(yōu)勢，尤其對物理新奇震憾的實驗感興趣，學(xué)生在學(xué)習(xí)本章前幾節(jié)的時候，已經(jīng)知道電能生磁、磁能生電,他們急需一份日常生活中關(guān)于電磁相互轉(zhuǎn)換的實際應(yīng)用來深刻地認識到電磁互相轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象存在，而本節(jié)課互感和自感的學(xué)習(xí)恰恰能滿足學(xué)生的心理特征需求。 
3．思維障礙：抽象思維和分析問題能力比較薄弱。學(xué)生已經(jīng)初步了解了互感的基本現(xiàn)象，但頭腦中沒有互感這個概念，也沒有意識到當通電線圈的電流發(fā)生變化時，線圈本身也會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 
此外，我們班級的學(xué)生，學(xué)習(xí)比較認真，求知欲旺盛，思維比較活躍，同時表現(xiàn)欲也很強。他們有著高中生獨立、愛表現(xiàn)，個性張揚的特點。因此，一旦因材施教，設(shè)計他們感興趣的任務(wù)，就能讓他們投入到課堂活動中來，教學(xué)效果會大大增加。 
希望通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解互感和自感現(xiàn)象，并能運用互感和自感知識解決生活中的實際問題。培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，潤物無聲，在輕松愉悅的氛圍中，培養(yǎng)具有物理觀念，科學(xué)思維，科學(xué)探究，科學(xué)態(tài)度與責任的新時代的祖國棟梁之才。 
 
                    
             
                    
                            四、教學(xué)設(shè)計 （一）教學(xué)目標 
1．通過實驗，了解互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象，以及對它們的利用和防止； 2．能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電、斷電自感時自感現(xiàn)象的成因，以及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題； 
3．了解自感電動勢的計算式，知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位； 
4．認識互感和自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，感悟特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律，而普遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點。 
（二）教學(xué)重難點 
教學(xué)重點：自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、特點，以及自感系數(shù)的推導(dǎo)。 教學(xué)難點：能夠運用自感知識分析解決相關(guān)的實際問題。 
（三）教法學(xué)法 
教法：實驗探究法、對比發(fā)現(xiàn)法、引導(dǎo)講解法、實驗演示法、親身體驗法以及歸
納總結(jié)法等教法進行教學(xué)。 
學(xué)法：自主探究法、合作交流法、控制變量法和比較總結(jié)法的學(xué)法。 
（四）設(shè)計思路 
           
 新課導(dǎo)入 
探寶游戲，激趣研學(xué) 
開心體驗“千人震”實驗，感受自感電
動勢的存在 
合作探究通電、斷電自感現(xiàn)象 
活學(xué)活用，問題導(dǎo)學(xué) 
 
總結(jié)提升 
 
                    
             
                    
                            （五）設(shè)計思想 
本教學(xué)設(shè)計以新課標的核心素養(yǎng)為宗旨,重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的新型師生關(guān)系,強化情感、態(tài)度與價值觀的教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。力圖在教學(xué)中營造活躍、寬松、融洽的學(xué)習(xí)氛圍，鼓勵學(xué)生自主合作探究，為學(xué)生與學(xué)生之間、教師與學(xué)生之間的交流與合作創(chuàng)設(shè)更多的機會，也為教學(xué)活動中的“生成”搭建舞臺。特色設(shè)計有三，其一:密切聯(lián)系生活、創(chuàng)設(shè)趣味實驗(如引入新課實驗)；其二:學(xué)生親身體驗自感產(chǎn)生的現(xiàn)象，加深學(xué)生對自感現(xiàn)象的體會與領(lǐng)悟，突出教學(xué)重點；其三：創(chuàng)造性地利用現(xiàn)代化儀器和設(shè)備進行實驗為教學(xué)服務(wù)(如發(fā)光二級管等)，突破教學(xué)難點。 
（六）教學(xué)過程 
教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容 
教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 
一、互感 
 
 
 
【創(chuàng)設(shè)情境，引入課題】 實驗： 
“探寶游戲”（小車靠近有寶物的箱子時，燈泡會發(fā)出漂亮的光芒）  
 
問:為什么小車靠近寶物時燈泡會發(fā)光呢？     學(xué)習(xí)了今天的內(nèi)容“互感和自感”后就可以對上述現(xiàn)象加以解釋。 
觀察 好奇 興奮 思考 
通過演示載有燈泡的小車靠近含有寶物的
箱子時，燈泡會發(fā)光，激發(fā)學(xué)生的好奇心，提升學(xué)生進行實驗探究的熱情。 
  
【觀察實驗，形象感知】 
提問學(xué)生: 
兩個實驗出現(xiàn)的不同現(xiàn)象說明了什么? 引導(dǎo)學(xué)生回答: 1、兩個線圈沒有相連 
回顧 思考 回答 
為了降低實驗難度，引入階梯實驗。通過對比，引導(dǎo)學(xué)生得出互感的概念，
 
                    
             
                    
                            2、一個線圈中的電流變化,它所產(chǎn)生的變化的磁場在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢,使小燈泡發(fā)亮。 
同時為講解“探寶游戲”實驗原理作鋪墊。 
 
向?qū)W生展示箱子中的寶物是由交流電源、開關(guān)、導(dǎo)線串聯(lián)而成。 
 
提問學(xué)生:為什么小車
靠近該閉合回路時，燈泡會發(fā)光呢？ 
再思考 
起到了前呼后
應(yīng)的作用，加深
了學(xué)生對互感知識的認識和理解。 
【知識運用，拓展提高】 生活應(yīng)用實例: 
應(yīng)用：展示變壓器、收音機里
的磁性天線的圖片； 
預(yù)防：展示電路板、加油站里不能接打電話圖片。 
提問學(xué)生: 
    根據(jù)老師展示出
來的例子類比再舉例。 
聯(lián)想 思考 回答 
使學(xué)生對互感相關(guān)知識做到活學(xué)活用。 
二、自感 
 
 
 【創(chuàng)設(shè)情境，引入課題】 
 
提問學(xué)生: 
1、一個線圈是否可以產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象? 2、這又需要怎樣的條
件呢? 
思考 
猜想 
講述 
使學(xué)生對自感有一個感性的
識,為后續(xù)的探
究實驗作鋪墊。 
【實驗探究，總結(jié)規(guī)律】 自主探究 
提出問題: 
探究一個線圈是否會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢? 
怎樣演示電路中存在自感
自主探究過程中,把學(xué)生分為八組，向各小組發(fā)放自制的自感現(xiàn)象實驗板，讓學(xué)生帶著問題進行自主探究。  
 
  操作  思考 
  
學(xué)生進行實際操作,鍛煉了學(xué)生的動手能力,小組合作完成,體現(xiàn)了團隊合作精神。 
 
                    
             
                    
                            現(xiàn)象? 
開關(guān)閉合瞬間和斷開瞬間是否有電磁感應(yīng)現(xiàn)象? 
開關(guān)斷開瞬間感應(yīng)電流的方向是否與原電流方向相同? 
分組 
發(fā)放自制自感現(xiàn)象實驗板
師生共同探究(積木式探究教
學(xué)) 
 
 
 
 
1、 
 
圖1 
 
 
 
由于此電路只有通電自感，故
引入實驗二。 
 
 
 
    
介紹此電路圖用到的電路元件。  
引導(dǎo)學(xué)生理論分析實
驗現(xiàn)象。 
 
實體演示實驗。 
 
 
開關(guān)閉合瞬間,電路中
存在電磁感應(yīng)現(xiàn)象。    
由于只能觀察通電自感，無法觀察斷電自感,引導(dǎo)學(xué)生改進實驗。 
 
 
介紹此電路圖用到的
電路元件。 
 
 
分析此電路是如何在
實驗一電路的基礎(chǔ)上
            
思考  討論  回答  總結(jié) 
          
       
由淺入深,層層 遞進,引導(dǎo)學(xué)生動腦思考,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和口頭表達能力。  
通過老師的引導(dǎo),使學(xué)生在觀 察的過程中思維得到啟發(fā)。讓學(xué)生敢于自開口說出實驗象。  
培養(yǎng)學(xué)生的表達能力。讓學(xué)生對物體進行受力分析,培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力。  
通過總結(jié)讓學(xué)
 
                    
             
                    
                            2、 
    圖2 
為了更加直觀地觀察自感電流的方向，引入實驗三。                      
得到的。  
分析實驗二和實驗一電路有何不同。     
深入分析：開關(guān)斷開瞬間,電流減小，線圈磁通量減小，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流的減小，這種自我感應(yīng)的現(xiàn)象，被稱之為自感現(xiàn)象。  
驗證了開關(guān)閉合和斷開瞬間,電路中均存在電磁感應(yīng)現(xiàn)象。  
激發(fā)學(xué)生實驗探究熱情:開關(guān)閉合瞬間電路中存在電磁感應(yīng),那么有沒有同學(xué)想親身體驗一下自感帶來的感覺呢？從而引出實驗三。 
為了更加直觀地觀察自感電流的方向,引入
      
思考  討論  回答  總結(jié) 
                
生對自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因及其規(guī)律有了系統(tǒng)的了解。     
通過進一步提 問,加深學(xué)生對自感現(xiàn)象規(guī)律的認識,讓學(xué)生明確自感電動勢的特點和大小。                
 
                    
             
                    
                            3、  
圖3 
為了探究感應(yīng)電流流過燈泡的方向和原電流方向是否相同,引出實驗四。 
         4、 
 
圖4 
  
實驗三，并激發(fā)學(xué)生實驗體驗的好奇心與興趣。介紹此電路圖用到的電路元件。  
引導(dǎo)學(xué)生理論推測實驗現(xiàn)象。  
學(xué)生親身體驗實驗。  
引導(dǎo)學(xué)生對現(xiàn)象進行分析。 
斷電后為什么同學(xué)們
會感覺到麻麻的呢？ (開關(guān)斷開后,仍然有電源給燈泡提供電流) ，那誰充當了電源的角色? (是線圈)  
磁場能夠儲存能量。  深入分析 
開關(guān)斷開瞬間,電流減小,線圈磁通量減小,線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢阻礙電流的減小,線圈作
為電源向燈泡供電。 引導(dǎo)學(xué)生得出實驗結(jié)論(感應(yīng)電流總是阻礙      
思考  討論  回答  總結(jié) 
                
                              
 
                    
             
                    
                                 
【知識應(yīng)用，拓展提高】 向?qū)W生展示如下生活實例: 
自感電車、日光燈的鎮(zhèn)流器、LC震蕩電路； 
含有電感的電路在斷開時會產(chǎn)生： 電火花 油浸開關(guān) 液化氣灶 
液化氣熱水器打等 
原電流的變化)  
引導(dǎo)學(xué)生思考: 哪些實例利用了自感, 些實例防止了自感？ 
     
預(yù)防: 采用特制的安全開關(guān)；精密線繞電阻為了消除使用過程中電流變化引
起的自感現(xiàn)象，采用雙線繞法； 含電感的電路
在斷開時會產(chǎn)生電火花,油浸開關(guān)防止自感。 
     
依據(jù)“從生活走向物理,從物理走向生活”課程改革的基本理念。我將引導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的自
感相關(guān)知識運用到生活中去。 【牛刀小試】 
 
通過設(shè)置有陷阱的題
目，作為課堂內(nèi)容的補充，引導(dǎo)學(xué)生認真審題  
 
利用所學(xué)方法，分析實例 
 
 
學(xué)以致用，作為課堂內(nèi)容的補充，引導(dǎo)學(xué)生體
會認真審題的重要性 
三、自感系數(shù) 
 
 
 
提問:感應(yīng)電動勢的大小跟什么因素有關(guān)? 
(感應(yīng)電動勢的大小跟磁通量的變化快慢有關(guān)。) 自感電動勢的大小跟其它感應(yīng)
(引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P24第2、3段。) 理論分析表明: 
E=L△I/△t 式中L稱為線圈的
閱讀 
 思考 理解 
發(fā)揮學(xué)生的主體作用,充分調(diào)動了他們學(xué)習(xí)的積極性和熱
情,啟發(fā)學(xué)生思
 
                    
             
                    
                            電動勢的大小一樣,跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關(guān)。而在自感現(xiàn)象中,穿過線圈的磁通量是由電流引起的,故自感電動勢的大小跟導(dǎo)體中電流
變化的快慢有關(guān)。 
自感系數(shù),簡稱自感或電感。自感表示線圈產(chǎn)生自感電動勢本領(lǐng)大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)(有無鐵芯有關(guān)。單位:亨利（H）  1H=103 mH=106 μH 
維能力,培養(yǎng)學(xué)生獨立思考的能力和自學(xué)能力,減輕學(xué)生課后作業(yè)負擔,提高全體學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。 
四、磁場的能量 
 
 
 
圖5開關(guān)斷開瞬間, 燈泡
延遲熄滅。說明磁場能夠儲存
能量。 
圖6電路在開關(guān)斷開瞬間，
同學(xué)們有一點麻麻的感覺，說
明磁場可以很好地儲存能量。 
圖7，二極管的引入又可以展示瞬間感應(yīng)電流方向的變化。  
 
圖5 
   
由于此內(nèi)容在講述自
感現(xiàn)象時己經(jīng)有所滲
透,故在此可以讓學(xué)生
獨立思考后交流討論
完成分析過程。 
 
  
通過實驗探究， 
 總結(jié)  思考 
理解 
 
培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力、邏輯分析能力。

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