2.4互感和自感 教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.4互感和自感教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课选自人教版物理选择性必修第二册第二章第四节“互感和自感”，主要内容包括：

1.互感的概念及其产生条件；

2.互感的方向；

3.自感的概念及其产生条件；

4.自感的方向；

5.互感和自感在实际应用中的例子。

本节课通过对互感和自感的概念、产生条件和方向的讲解，帮助学生理解电磁感应现象在实际生活中的应用，提高学生的物理素养和实际应用能力。核心素养目标1.理解互感和自感的概念，掌握其产生条件和方向，培养学生的科学思维能力；

2.学会分析实际生活中的电磁感应现象，提高学生的应用能力和实践能力；

3.培养学生的合作精神和团队协作能力，通过小组讨论和实验探究，提高学生的交流和沟通能力；

4.激发学生对物理学的兴趣和好奇心，培养学生的创新意识和探究精神。教学难点与重点1.教学重点

（1）互感的概念及其产生条件

互感是指两个电路相互感应的现象，其产生条件是两个电路之间存在磁场耦合。例如，当一个线圈中的电流发生变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势。

（2）互感的方向

互感电动势的方向可以通过右手定则来确定。具体来说，将右手四指弯曲成与两个线圈平行的方向，然后让四指指向电流的流向，大拇指指向的线圈中产生的电动势方向就是互感电动势的方向。

（3）自感的概念及其产生条件

自感是指线圈在电流变化时，线圈本身产生的电动势的现象。其产生条件是线圈中的电流发生变化。例如，当电流突然断开时，线圈会产生感应电动势，这就是自感电动势。

（4）自感的方向

自感电动势的方向可以通过右手定则来确定。具体来说，将右手四指弯曲成与线圈平行的方向，然后让四指指向电流的流向，大拇指指向的线圈中产生的电动势方向就是自感电动势的方向。

（5）互感和自感在实际应用中的例子

互感和自感在实际生活中有很多应用，例如变压器、电感器、电机等。变压器就是利用互感原理来改变电压的设备，而电感器则是利用自感原理来控制电流的设备。

2.教学难点

（1）互感和自感的概念及其产生条件

互感和自感是电磁感应现象中的重要概念，但其产生条件和原理较为抽象，学生可能难以理解和掌握。

（2）互感和自感方向的理解

互感和自感电动势的方向判断需要运用右手定则，这对一些学生来说可能比较困难。

（3）互感和自感在实际应用中的例子

虽然变压器、电感器等设备在日常生活中比较常见，但学生可能并不清楚其内部的工作原理，因此理解互感和自感在实际应用中的例子可能有一定的难度。

针对以上难点，教师可以通过以下方法进行教学：

（1）通过实物演示和动画模拟，帮助学生直观地理解互感和自感的产生条件和原理。

（2）通过大量的实例和实际应用，帮助学生理解互感和自感在生活中的应用。

（3）通过小组讨论和实验探究，帮助学生深入理解和掌握互感和自感的概念和方向。

（4）通过练习题和问题解答，帮助学生巩固和提高对互感和自感的理解和应用能力。教学方法与策略1.教学方法

（1）讲授法

（2）讨论法

采用讨论法，教师可以组织学生针对互感和自感的问题进行小组讨论，激发学生的思考和交流，提高学生的理解和应用能力。

（3）案例研究法

（4）实验法

2.教学活动

（1）角色扮演

教师可以组织学生进行角色扮演，模拟变压器或电感器的工作原理，让学生通过扮演不同角色来理解和掌握互感和自感的概念。

（2）实验探究

教师可以组织学生进行互感和自感的实验探究，让学生通过实际操作来体验电磁感应现象，加深对知识的理解和应用能力。

（3）游戏设计

教师可以设计一些与互感和自感相关的游戏，如互感电动势的方向判断游戏，让学生在游戏中学习和巩固知识。

3.教学媒体和资源

（1）PPT

教师可以使用PPT来展示互感和自感的概念、产生条件和方向，帮助学生建立完整的知识体系。

（2）视频

教师可以播放一些与互感和自感相关的视频，如变压器的工作原理视频，帮助学生直观地理解互感和自感在实际生活中的应用。

（3）在线工具

教师可以使用一些在线工具，如电路模拟软件，让学生通过模拟电路来理解和掌握互感和自感的概念。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：激发学生对互感和自感的兴趣和好奇心

过程：教师通过展示一些与互感和自感相关的实际应用，如变压器和电感器，来激发学生的兴趣和好奇心。

2.互感的概念及其产生条件（10分钟）

目标：让学生理解互感的概念及其产生条件

过程：教师通过PPT展示互感的概念和产生条件，并进行讲解。

3.互感的方向（10分钟）

目标：让学生掌握互感的方向判断方法

过程：教师通过PPT展示互感电动势的方向判断方法，并进行讲解。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：加深学生对互感和自感概念的理解

过程：教师组织学生进行小组讨论，让学生通过讨论来加深对互感和自感概念的理解。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：展示学生的学习成果，并进行点评

过程：教师组织学生进行课堂展示，展示他们的学习成果，并进行点评。

6.课堂小结（5分钟）

目标：总结本节课的学习内容

过程：教师通过PPT总结本节课的学习内容，帮助学生巩固知识。教学资源拓展1.互感和自感的应用实例

-变压器的工作原理

-电感器的应用场景

-电机中的互感和自感现象

-无线充电技术中的互感和自感原理

2.互感和自感的实验探究

-互感和自感的实验设计

-互感和自感的实验操作步骤

-互感和自感的实验数据分析和解释

3.互感和自感的数学表达式

-互感电动势的数学表达式

-自感电动势的数学表达式

-互感和自感在电路中的数学分析

4.互感和自感的实际应用案例

-电力系统中的互感和自感现象

-电子设备中的互感和自感应用

-工业控制中的互感和自感应用

-电动汽车中的互感和自感应用

2.拓展建议

1.组织学生进行互感和自感的实验探究，让学生通过实验来加深对互感和自感概念的理解。

2.引导学生查阅互感和自感的应用实例，了解其在实际生活中的应用，提高学生的应用能力。

3.组织学生进行互感和自感的数学分析，培养学生的数学思维能力。

4.引导学生查阅互感和自感的实际应用案例，了解其在不同领域中的应用，提高学生的实际应用能力。

5.鼓励学生进行互感和自感的创新性研究和设计，培养学生的创新意识和探究精神。板书设计1.互感的概念及其产生条件

-互感：两个电路相互感应的现象

-产生条件：两个电路之间存在磁场耦合

2.互感的方向

-方向判断：右手定则

-方向：电流流向的线圈中产生的电动势方向

3.自感的概念及其产生条件

-自感：线圈在电流变化时产生的电动势

-产生条件：线圈中的电流发生变化

4.自感的方向

-方向判断：右手定则

-方向：电流流向的线圈中产生的电动势方向

5.互感和自感在实际应用中的例子

-变压器：利用互感原理改变电压

-电感器：利用自感原理控制电流重点题型整理1.互感和自感的概念及其产生条件

（1）题目：解释互感的概念及其产生条件。

答案：互感是指两个电路相互感应的现象，其产生条件是两个电路之间存在磁场耦合。

（2）题目：解释自感的概念及其产生条件。

答案：自感是指线圈在电流变化时产生的电动势，其产生条件是线圈中的电流发生变化。

2.互感和自感的方向

（1）题目：判断互感电动势的方向。

答案：互感电动势的方向可以通过右手定则来判断，具体来说，将右手四指弯曲成与两个线圈平行的方向，然后让四指指向电流的流向，大拇指指向的线圈中产生的电动势方向就是互感电动势的方向。

（2）题目：判断自感电动势的方向。

答案：自感电动势的方向也可以通过右手定则来判断，具体来说，将右手四指弯曲成与线圈平行的方向，然后让四指指向电流的流向，大拇指指向的线圈中产生的电动势方向就是自感电动势的方向。

3.互感和自感在实际应用中的例子

（1）题目：举例说明变压器的工作原理。

答案：变压器是利用互感原理来改变电压的设备。当一个线圈中的电流变化时，会在另一个线圈中产生感应电动势，从而改变电压。

（2）题目：举例说明电感器的作用。

答案：电感器是利用自感原理来控制电流的设备。当电流通过电感器时，线圈会产生自感电动势，从而减缓电流的变化速度。

（3）题目：举例说明电机中的互感和自感现象。

答案：电机中的互感和自感现象体现在电机的转子和定子之间的相互作用。当定子中的电流变化时，会在转子中产生感应电动势，从而产生转动力矩。

（4）题目：举例说明无线充电技术中的互感和自感原理。

答案：无线充电技术利用了互感和自感的原理。发射线圈中的电流变化会在接收线圈中产生感应电动势，从而实现无线能量传输。

4.互感和自感的数学表达式

（1）题目：写出互感电动势的数学表达式。

答案：互感电动势的数学表达式为：

\[e_m=M\cdot\frac{di_1}{dt}\]

其中，\(e_m\)是互感电动势，\(M\)是互感系数，\(i_1\)是第一个线圈的电流，\(t\)是时间。

（2）题目：写出自感电动势的数学表达式。

答案：自感电动势的数学表达式为：

\[e_L=L\cdot\frac{di_2}{dt}\]

其中，\(e_L\)是自感电动势，\(L\)是自感系数，\(i_2\)是第二个线圈的电流，\(t\)是时间。

（3）题目：写出互感和自感在电路中的数学分析。

答案：互感和自感在电路中的数学分析可以通过以下方程来表示：

\[L_1\cdot\frac{di_1}{dt}+M\cdot\frac{di_2}{dt}=e_m\]

\[L_2\cdot\frac{di_2}{dt}+M\cdot\frac{di_1}{dt}=e_L\]

其中，\(L_1\)和\(L_2\)分别是两个线圈的自感系数，\(e_m\)和\(e_L\)分别是互感电动势和自感电动势。教学反思与总结在教学互感和自感这一节时，我采用了讲授、讨论、实验和游戏等多种教学方法，旨在帮助学生更好地理解和掌握这一概念。通过实物演示和动画模拟，我尽量让抽象的概念变得形象易懂。在小组讨论中，我鼓励学生积极参与，相互交流，以提高他们的合作能力和交流能力。

然而，我也发现了一些问题和不足。例如，在讲解互感和自感的方向时，有些学生仍然感到困惑。这可能是因为我在讲解时没有充分考虑到学生的实际理解和接受能力。因此，我计划在未来的教学中，采用更多的实例和实际应用来帮助学生理解这个概念。

在实验环节，我发现有些学生在实验操作中不够细心，导致实验结果不准确。针对这个问题，我计划加强对实验操作的指导和监督，以确保每位学生都能正确地完成实验，并从实验中获得更深入的理解。

在未来的教学中，我将继续改进教学方法，以更好地满足学生的学习需求。同时，我也会继续关注学生的学习情况和反馈，以便及时调整教学策略，提高教学效果。课堂小结，当堂检测1.课堂小结

本节课我们学习了互感和自感的概念及其产生条件，以及互感和自感在实际应用中的例子。通过学习，我们了解到互感是指两个电路相互感应的现象，其产生条件是两个电路之间存在磁场耦合。互感电动势的方向可以通过右手定则来判断，即电流流向的线圈中产生的电动势方向。自感是指线圈在电流变化时产生的电动势，其产生条件是线圈中的电流发生变化。自感电动势的方向也可以通过右手定则来判断，即电流流向的线圈中产生的电动势方向。互感和自感在实际生活中有很多应用，例如变压器、电感器、电机等。变压器就是利用互感原理来改变电压的设备，而电感器则是利用自感原理来控制电流的设备。

2.当堂检测

（1）题目：解释互感的概念及其产生条件。

答案：互感是指两个电路相互感应的现象，其产生条件是两个电路之间存在磁场耦合。

（2）题目：解释自感的概念及其产生条件。

答案：自感是指线圈在电流变化时产生的电动势，其产生条件是线圈中的电流发生变化。

（3）题目：判断互感电动势的方向。

答案：互感电动势的方向可以通过右手定则来判断，即电流流向的线圈中产生的电动势方向。

（4）题目：判断自感电动势的方向。

答案：自感电动势的方向也可以通过右手定则来判断，即电流流向的线圈中产生的电动势方向。

（5）题目：举例说明变压器的工作原理。

答案：变压器是利用互感原理来改变电压的设备。当一个线圈中的电流变化时，