(教学设计)第2章 第3节 自感现象与涡流2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)

(教学设计)第2章第3节自感现象与涡流2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)主备人备课成员教学内容第2章第3节自感现象与涡流，选自2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册(鲁科版2019)。本节内容主要包括自感现象的定义、特点及计算，涡流的产生、应用及防止。具体涉及以下知识点：

1.自感现象：介绍自感现象的定义、产生原因及影响自感系数的因素。

2.自感电动势的计算：推导自感电动势的表达式，并通过实例进行分析。

3.涡流的产生：阐述涡流的定义、产生原理及涡流损耗。

4.涡流的应用：介绍涡流在实际应用中的优点，如电磁炉、金属探测器等。

5.涡流的防止：探讨如何降低涡流损耗，提高设备效率。

本节教学内容旨在帮助学生深入理解自感现象与涡流的物理本质，掌握相关计算方法，并了解其在实际应用中的作用。核心素养目标本节课程旨在培养学生的物理学科核心素养，具体目标如下：

1.科学思维：通过自感现象与涡流的学习，使学生能运用物理知识解释现象，培养逻辑思维与分析能力。

2.实践与创新：鼓励学生参与实验与探究，设计简单电路，激发创新意识，提高实践操作能力。

3.科学探究：培养学生运用科学方法研究物理现象的能力，学会合作与交流，提高问题解决能力。

4.情感态度与价值观：关注自感现象与涡流在生活中的应用，培养学生对物理学的兴趣和责任感，认识到科技进步对社会发展的作用。学习者分析1.学生已经掌握了电磁感应的基本原理，了解法拉第电磁感应定律，能够运用这些知识分析简单电路中的电磁现象。

2.学生对物理现象具有一定的兴趣，具备一定的实验操作能力和观察分析能力。在学习风格上，部分学生喜欢通过直观的实验现象理解抽象的物理规律，而另一部分学生则擅长通过数学推导来解决问题。

3.学生可能遇到的困难和挑战有：自感现象与涡流的理论较为抽象，学生在理解上可能存在困难；自感电动势的计算涉及到积分，对学生数学能力要求较高；在实际操作中，学生可能对实验器材的使用和数据处理不够熟练，需要加强指导。此外，学生对涡流在实际应用中的理解可能不够深入，需要通过实例分析来提高认识。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与手段1.教学方法：

(1)讲授法：通过生动的语言和形象比喻，讲解自感现象与涡流的物理本质，帮助学生理解抽象概念。

(2)讨论法：组织学生针对自感现象与涡流的实际问题进行小组讨论，培养学生的合作意识和问题解决能力。

(3)实验法：设计相关实验，让学生亲自动手操作，观察自感现象与涡流的实际效果，提高学生的实践能力。

2.教学手段：

(1)多媒体设备：运用PPT、动画等展示自感现象与涡流的原理和实验过程，增强学生对知识点的直观感受。

(2)教学软件：使用物理仿真软件，模拟自感现象与涡流的实验，帮助学生深入理解物理规律。

(3)网络资源：利用网络平台，提供相关拓展阅读和案例，激发学生的学习兴趣，拓宽知识视野。教学过程一、导入新课

1.复习旧知

同学们，我们在上一节课学习了电磁感应现象，知道了闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，会产生感应电流。那么，大家还能回忆起法拉第电磁感应定律的内容吗？哪位同学来给大家讲解一下？

（请一位同学回答，给予表扬）

很好，看来大家对这部分内容掌握得不错。今天我们将继续学习电磁感应现象的一个特殊现象——自感现象。

2.引入新课

在日常生活和工业生产中，自感现象和涡流现象无处不在。比如，我们在使用电风扇时，关闭开关后，电风扇叶片还会转动一段时间；在冶炼金属时，通过线圈中的电流产生涡流，使金属熔化。那么，这些现象背后的原理是什么呢？这就是我们今天要学习的自感现象与涡流。

二、新课内容

1.自感现象

（1）演示实验

我这里有一个简单的电路，当开关断开时，大家观察灯泡的变化。

（进行实验，学生观察）

实验中，大家发现开关断开后，灯泡并没有立刻熄灭，而是逐渐变暗。这是因为在自感现象中，电流的变化会引起磁通量的变化，从而产生自感电动势。

（2）理论讲解

自感电动势的大小与线圈的自感系数、电流变化快慢有关。自感系数越大，电流变化越快，自感电动势就越大。

（3）例题讲解

2.涡流

（1）演示实验

（进行实验，学生观察）

实验中，大家看到铝制圆盘在磁场中旋转时，产生了火花。这是因为铝制圆盘中的电流形成了涡流。

（2）理论讲解

涡流是由于磁场的变化在导电体内产生感应电流，形成的旋涡状电流。涡流的产生会导致能量损耗，因此在一些设备中需要尽量减小涡流。

（3）应用与防止

涡流虽然会带来能量损耗，但在一些场合下，我们可以充分利用涡流。比如，在电磁炉、金属探测器等设备中，涡流发挥着重要作用。

为了减小涡流损耗，我们可以采取一些措施，如使用绝缘材料、改变电路设计等。

三、课堂小结

四、作业布置

1.复习今天学习的自感现象与涡流的相关知识。

2.完成课后练习题。

五、课后反思

本节课通过讲解、演示实验、例题分析等方式，让学生掌握了自感现象与涡流的原理和应用。在教学过程中，要注意关注学生的学习反馈，及时解答学生的疑问，提高教学效果。同时，要注重培养学生的实际应用能力，将所学知识运用到实际生活中。知识点梳理1.自感现象

-自感的定义：当电流变化时，穿过线圈产生的磁通量变化，在线圈自身产生的感应电动势。

-自感系数：表示线圈产生自感电动势大小的物理量，与线圈的大小、形状、圈数及有无铁芯有关。

-自感电动势的计算：根据法拉第电磁感应定律，自感电动势E=-L(dI/dt)，其中L为自感系数，dI/dt为电流变化率。

-自感现象的应用：电感器、自感式传感器等。

2.涡流

-涡流的定义：在导体内部由于磁场变化产生的闭合的旋涡状电流。

-涡流的产生原因：磁场的变化导致导体内部产生感应电流，形成涡流。

-涡流的特点：涡流的方向总是与感应电流的方向相反，涡流的存在会导致能量的损耗。

-涡流的应用：电磁炉、金属探测器、感应加热等。

-涡流的防止：使用绝缘材料、减少磁场的波动、改变电路设计等。

3.实验探究

-观察自感现象的实验：通过电路中的灯泡观察开关断开时灯泡的亮度变化，了解自感现象。

-涡流的产生实验：通过旋转铝盘观察铝盘表面的火花，了解涡流的产生。

-实验注意事项：注意实验中的安全操作，确保实验结果的准确性。

4.知识拓展

-自感现象在电路中的应用：如滤波器、振荡器等。

-涡流在实际生产中的应用：如金属熔炼、热处理等。

-新能源技术中的自感与涡流：如风力发电、无线充电等。课后作业1.解释下列现象中的自感现象，并简要说明其工作原理：

-电风扇关闭开关后，叶片仍会转动一段时间。

-手电筒打开瞬间，灯泡亮度逐渐增强。

2.设计一个简单的电路，使用一个电感器和一个灯泡，观察开关断开时灯泡的自感现象。

3.根据法拉第电磁感应定律，推导自感电动势的表达式，并解释各物理量的含义。

4.解释涡流的产生原理，并列举至少三个涡流的应用实例。

5.分析以下情况中，涡流可能带来的影响，并提出减少涡流损耗的措施：

-金属制成的变压器芯在交流磁场中工作。

-钢铁厂中使用感应炉进行金属熔炼。

补充和说明：

1.电风扇关闭开关后，叶片仍转动一段时间的原因是电机中的线圈在电流突然断开时产生了自感电动势，这个电动势对线圈中的电流产生阻碍，使得电流不能立即消失，从而驱动叶片继续转动。

答案：自感现象；工作原理是线圈中的电流变化产生自感电动势，阻碍电流的减小，使叶片继续转动。

2.设计电路时，可以将一个电感器与一个灯泡串联，通过开关控制电路的通断。当开关断开时，观察灯泡是否会逐渐变暗，这是因为电感器中的自感电动势阻碍了电流的减小。

答案：自感现象；电路设计为电感器与灯泡串联，开关断开时，电感器产生自感电动势，使灯泡逐渐变暗。

3.自感电动势的表达式为E=-L(dI/dt)，其中E为自感电动势，L为自感系数，dI/dt为电流变化率。

答案：E=-L(dI/dt)；E表示自感电动势，L表示自感系数，dI/dt表示电流变化率。

4.涡流的应用实例：

-电磁炉：通过涡流在锅底产生热量，进行烹饪。

-金属探测器：通过涡流检测金属物体。

-感应加热：在金属部件表面产生涡流，实现快速加热。

答案：涡流的应用实例包括电磁炉、金属探测器、感应加热等。

5.在金属变压器芯和感应炉中，涡流会导致能量损耗，降低设备效率。减少涡流损耗的措施包括：

-使用绝缘材料包裹变压器芯，减少涡流的产生。

-设计变压器时，采用分裂芯或交错绕制，降低涡流损耗。

-在感应炉中，合理设计线圈形状和尺寸，减少磁场的波动。

答案：涡流可能带来的影响是能量损耗，减少涡流损耗的措施有使用绝缘材料、改变设计等。反思改进措施（一）教学特色创新

1.实验教学与理论讲解相结合：通过设计相关实验，让学生在观察自感现象与涡流的过程中，更直观地理解抽象的物理概念，提高学生的实践操作能力。

2.案例分析与拓展阅读相结合：引入生活中的实例，激发学生的学习兴趣，同时提供相关拓展阅读资源，拓宽学生的知识视野。

（二）存在主要问题

1.教学组织方面：在课堂讨论环节，部分学生参与度不高，可能是因为对知识点掌握不扎实，导致无法融入讨论。

2.教学方法方面：在教学过程中，可能过于依赖讲授法，缺乏与学生的互动，使得学生对知识点的理解不够深入。

（三）改进措施

1.针对教学组织方面的问题，今后我会加强对学生的个别辅导，关注他们的学习进度，提高他们对知识点的掌握程度，从而提高课堂讨论的参与度。

2.在教学方法方面，我将尝试更多互动式的教学手段，如小组合作、学生讲解等，激发学生的学习兴趣，提高他们的课堂参与度。同时，注重引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的应用能力。

此外，我还将关注以下几个方面进行教学改进：

1.定期进行教学评价，了解学生对课堂教学的反馈，以便及时调整教学策略。

2.加强校企合作，邀请企业专家来校讲座，让学生了解自感现象与涡流在实际生产中的应用，提高学生的职业素养。

3.不断更新教学资源，结合现代教育技术，提高教学质量，使学生更好地掌握所学知识。板书设计1.自感现象

-定义：电流变化引起的磁通量变化，在线圈自身产生的感应电动势。

-自感系数：L，与线圈的大小、形状、圈数及有无铁芯有关。

-自感电动势：E=-L(dI/dt)，与电流变化率有关。

2.涡流

-定义：磁场变化在