第6节互感和自感的教学设计.doc

互感和自感的教学设计【教学设计说明】在互感教学中，一是应注意从“共性”与“个性”关系的角度，说明互感现象是电磁感应现象的特例之一。二是要注意做好课本图4.12所示的实验（即法拉第发现电磁感应现象的第一个实验），使同学对互感现象有一个感性认识，并明确互感现象的存在。教学中可利用可拆变压器，自己绕制原、副线圈进行实验，并使副线圈电路中的灯泡发光；或者利用收音机中的“磁性天线”演示，加深学生对互感现象的了解，进一步明确尽管两个线圈之间并没有导线连接，互感现象却可以使能量由一个线圈传递到另一个线圈。由于互感的教学要求不高，只要求知道互感现象的产生，以及互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。可采用先演示再分析，后预测再验证，最后介绍应用自感电动势是一个抽象的概念，其产生的原因学生较容易接受，但它对电流变化所起的“阻碍”作用、以及自感电动势方向的确定却是教学的一个难点。搞好本节教学关键是做好通电自感和断电自感实验这两个实验。在教学中，要使学生明白自感现象的规律都符合电磁感应现象的一般规律为突出物理教学的新课程理念，突出物理的探究性，本教学设计侧重于“理论探究”的思路进行设计先不做实验，而是分别从分析（通电自感和断电自感）实验的电路入手，提出问题，再引导学生运用已学过的电磁感应有的关规律进行理论探究，对可能产生的实验现象作出预测，然后再用实验加以验证这种设计既有利于提高他们分析问题的能力，又有助于对产生自感原因的理解。l 教学目标了解互感现象和自感现象。了解它们产生的原因。培养学生的观察能力和分析推理能力。了解互感现象和自感现象，以及对它们的利用和防止。培养学生客观全面认识问题的能力。能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电自感现象的成因及磁场的能量转化问题。了解自感电动势的计算式及其计算式，知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位。初步了解磁场具有能量。理解互感和自感是电磁感应现象的特例，让学生感悟特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点l 教学重点教学的重点是自感现象和自感系数。l 教学难点对自感产生的原因及有关规律的认识。教学用具：可拆变压器，自己绕制原、副线圈，小磁针，小灯泡若干，学生电源，干电池，日光灯的镇流器等。【教学过程】. 互感现象（）演示引入课题演示（先实验，再分析）：如图,并提问：在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？分析实验得出互感的定义（）理论预测实验验证提问：（先预测后验证）介绍实验仪器和装置如图示，请同学们用刚学过的知识分析一下小灯泡会亮吗？。（此实验也可利用收音机中的“磁性天线”演示）图6-13提问：上面两个实验中，图中有电流，图小灯泡发光，它们的能量从哪儿来的？这样教学，既加深学生对互感现象的了解，又进一步明确尽管两个线圈之间并没有导线连接，互感现象却可以使能量由一个线圈传递到另一个线圈。提问：利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈。因此，互感现象在电工技术和电子技术中有广泛的应用。请大家举例说明。（变压器，收音机里的磁性天线。）.自感现象（）用“千人震”实验引入课题图推荐一个“有惊无险”的自感实验，可用作新课（或断电自感现象）的导入。实验装置：如图所示，只须取下教材中图4.6-4演示断电自感现象中的灯泡，分别引出两导线，让几位同学“串联”在电路中，供电电源只须1节干电池即可。操作方法：闭合开关S前，学生谈体验“无感觉”；闭合开关后，学生再谈体验“无感觉”；在断开开关S瞬间，同学突然受到电击“迅速收回双手”。“思维自疑问和惊奇开始”，借此提出问题：一节干电池何以能使这么多同学同时受到电击？（从而引入本节课研究的课题）简要评价：以这种方式引入课题的优点在于，学生体验深刻，能很好激起学生的探究欲望。学生参与面较广，师生互动。且器材简单易得，改装方便（图中的自感线圈也可用常见日光灯的镇流器替代）。（）探究通电自感图通过刚才实验，同学们已有了自感现象感性认识，我们试着用其他的方法来再现自感现象首先，如图甲，提出一个实验构思，请大家评判是否合理?如果不合理，请你提出改进方案（无法判断）引导学生改进方案如图乙，请大家判断是否可行？如果不合理，请你提出改进方案（灯能发光，缺少对比）进一步引导学生改进方案如图丙，请大家判断是否可行？如果不合理，请你提出改进方案（能发光，也能对比）说明 R 为限流电阻，且已调节好，使通电后A1、A2 正常发光且亮度相同思考 s闭合瞬时会出现什么现象?(A1立即变亮，A2逐渐变亮)思考 为什么会出现这种现象?由楞次定律，在通电瞬间，线圈中电流增大时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生感应电动势(自感电动势)，它阻碍了线圈中电流的增大，推迟了电流达到正常值的时间，因此出现A2逐渐变亮的这种阻碍有别于阻止，A2的电流最终达到正常值创新：s接通会产生自感现象，自感电动势阻碍电流增大如果不断快速通断开关，会出现什么现象?(A1一直较暗或不亮，A2 亮暗情况正常)提问 原因是什么?(A2的电流一直在不停变大变小，自感电动势的阻碍作用会让电流保持在中间的某一值上，所以灯泡的亮暗情况正常)通电自感实验，说明自感电动势对电流增大的阻碍作用我们知道电流的变化包括增大和减小电流增大有自感现象，电流减小时是否有自感现象?（3）探究断电自感提问 图丙电路当s断开时，线圈中有没有感应电动势？（有）图用图丙电路观察断电自感现象，请大家评判是否可行?如果不可行，请你提出改进方案（无法观察到）引导改装电路成为断电自感演示电路(图4-50)演示 S闭合后打开 现象 灯泡闪亮一下逐渐熄灭解释 开关断开时，线圈中产生自感现象，线圈和灯泡组成闭合回路有电流流过(线圈改为可拆变压器400匝)图进一步提问 在s切断的瞬间，小灯泡发出瞬间的强光，小灯泡中的电流能量是由哪里来?电流方向如何? 引导学生分析现象产生的原因。(线圈提供的。线圈中有电流时，电流产生磁场，磁场也具有能量。当开关断开后，磁场能通过电磁感应转化为电能，由线圈提供给灯泡。这说明电磁感应中也遵循能量守恒。)请大家思考怎样改进图电路，通过实验来验证得出的结论，引导学生改进方案如图演示 s合上后B灯亮（二极管D2导通），A灯不亮（二极管D1截止）；s断开后B灯不亮（二极管D2截止），A灯亮（二极管D1导通）。实验得出的结论知，图4-51电路s断开前和s断开后的瞬间通过灯A但电流方向是相反的，s断开后的瞬间通过灯A的电流源自线圈。结论 不管是导体本身电流的增大也好或者是减小也好，产生自感现象关键在于线圈中的磁通量发生变化在线圈中电流减小时自感电动势对其也有阻碍作用由此可知：自感电动势的作用便是阻碍线圈中电流的变化即电感线圈中的电流不能发生突变，只能渐变。.自感系数的教学（）理论推导：自感电动势也是感应电动势，根据电流的磁场B与I成正比，自感电动势也遵循法拉第电磁感应定律，请用拉第电磁感应定律推导自感电动势与电流的变化率的关系？其中，n为线圈的匝数、s为线圈的横截面积、k为比例系数与线圈的长度和有无鉄芯等有关。将nsk用L表示，则： 并定义L为自感系数。（）自感系数演示：用可拆变压器的一组线圈做两个实验：1有铁芯2去掉铁芯事实说明：在同等条件下，有铁心时L大，产生的E大。演示：用可拆变压器的二组线圈做实验，铁芯闭合改变线圈匝数（减半或增倍）事实说明：在同等条件下，匝数多时L大，产生的E大。由上可知：自感系数L与线圈的匝数、横截面积、长度、有无铁芯等因素有关。线圈越粗,越长,匝数越密,它的自感系数就越大,另外有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。4磁场的能量提问：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。师生共同活动：推断出能量可能存储在磁场中。以上只能是一种推断，电磁场具有能量还需要进一步的实验验证。课后思考（1）探究自感系数与线圈匝数之间的关系（2）探索日光灯工作原理【教学反思】1关于互感现象的应用及防止，让学生直接举例说明比较困难，学生只能举出课本上涉及的例子，为拓宽学生知识面，认识互感应用，教师可再收集一些这方面的实例做成课件，介绍给学生。本教学设计侧重于“理论探究”的思路进行设计先不做实验，而是分别从分析（通电自感和断电自感）实验的电路入手，提出问题，再引导学生运用已学过的电磁感应有的关规律进行理论探究，对可能产生的实验现象作出预测，然后再用实验加以验证。这种教学方法实践证明对基础好的学校效果较好，本着因材施教的原则，对基础相对差的学校建议采用：先做演示实验，观察实验现象，然后运用电磁感应的有关规律（主要是楞次定律）对实验现象进行分析，使学生了解自感现象产生的原因和理解自感电动势的作用。这样展开教学，思路清晰、易于被学生接受。为使断电自感实验的效果更明显，对线圈