《第07节 自感现象及其应用》教学设计2

广州市第一中学第十九届花会研讨课教学设计-PAGE2-3-2《第一章电磁感应》《第六节自感现象及其应用》教学设计<一>、教材内容分析《课程标准》对本节的要求是认识自感现象，了解日光灯的工作原理。本节课的内容是在学习了电磁感应后对电磁感应现象的又一应用实例的介绍，不仅是对电磁感应的更详尽的介绍，而且是将所学知识迁移到实际应用中，学以致用，更能保证知识的连贯性和科学性，对培养学生科学分析研究及知识迁移应用能力具有重要意义。<二>、教学对象分析在此阶段，学生已经学习了电磁感应，能够在教师引导下，由现象到本质再到应用进行分析。在课堂教学过程中，应充分利用学生的知识经验，引导其自主学习，合作探究。<三>、教学目标(一)知识与技能1．认识自感现象。2．了解影响自感系数的相关因素。3．理解日光灯的工作原理。(二)过程与方法1.通过观察演示实验，培养学生的物理观察能力和分析推理能力。2.日光灯的应用，帮助学生学以致用，将知识及时应用，转化为能力(三)情感态度与价值观1.通过实验探究，体会科学探索的过程，激发探究物理规律的兴趣。2.通过真实操作和记录，获得团队合作精神的体验和实事求是的科学态度。<四>、重点、难点分析1．重点：自感现象的认识。2．难点：。自感现象在日光灯中的应用<五>、教具多媒体、电源、滑动变阻器、开关、通电自感、断电自感演示仪、日光灯演示器<六>、设计思路针对本节课内容的实验趣味，以小实验引入，提升学生的学习兴趣，进而介绍自感现象，一气呵成，过渡自然。针对学生现有的知识水平和认知特点，采用实验探究和理论推导相结合的方法，是学生先在实验探究中观察自感现象，然后从电磁感应原理出发，解释和推导这一现象的本质。这样处理，学生对自感现象的理解将更加深刻，学生的实验能力和理论分析能力将同时得以训练和培养。通过引导学生分析自感原理以及影响自感系数的相关因素，在此基础上进一步分析日光灯的工作原理。这样处理能使教学思路严谨清晰，教学过程自然流畅，不仅能使学生准确理解自感现象和原理，而且能使学生讲所学的知识加以应用，有利于提高他们的知识迁移和实践能力。<七>、精致高效的观察点（教学亮点及特色）学习内容基础而丰富，呈现形式是多样而开放的。在处理课本知识时，与学生已有知识充分结合，将文本内容情景化，将静态知识动态化，有利于学生理解透彻。在课堂教学中，将学生分成小组，引导其自主学习，合作探究，形成多维互动。<八>、教学方法：实验法、探究法、理论推导<九>、教学过程教学环节教学内容教师活动学生活动设计意图引入【趣味实验】让学生亲自试验“电击”试验。设问：为何产生“电击”？通过这节课的学习，我们就明白了。【问题情景】：前面我们学习了那些方式可以发生电磁感应现象？【问题情景】：你们认为引起电磁感应现象最重要的条件是什么？总结：不论用什么方式，也不管是什么原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生了变化，都能引起电磁感应现象。那么，如果通过导体或线圈本身的电流改变时，将有什么现象呢？下面，我们通过实验进行探究。学生体验点击，并回答：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，磁铁向线圈中插入或拔出时，开关接通瞬间、断开瞬间或开关接通而滑动变阻器的滑片滑动时等，都可以发生电磁感应现象。通过已有的电磁感应知识来分析新的物理问题。合作探究精讲点拨合作探究精讲点拨合作探究精讲点拨自主学习合作探究(一)、自感现象1、实验与探究实验1：（演示实验）出示自感演示器，通电自感。如图所示，A1、A2是规格完全一样的灯泡。闭合电键S，调节变阻器R1，使A1、A2亮度相同，再调节R2，使两灯正常发光，然后断开开关S，准备好实验。LL2L1S建立概念：上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，发生电磁感应的原因是由于通过线圈本身的电流发生变化而引起磁通量变化。这种电磁感应现象称为自感。自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。演示实验2（断电自感现象）。实验时，合上开关S，待灯泡A正常发光。（二）自感系数操作现象线圈未加铁芯时，观察电路接通后再打开S的瞬间，灯泡亮度的变化情况灯泡的亮度变化不明显线圈加入铁芯时，观察电路接通后再打开S的瞬间，灯泡亮度的变化情况灯泡的亮度变化明显理论分析表明：ε=L△I/△t。L称为线圈的自感系数，简称自感或电感。2、单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）1H=103mH=106μH3、影响自感系数的因素：线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯。实验表明，线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大。另外，带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。（三）日光灯（1）、灯管日光灯开始点燃时,需要一个高电压,正常发光时灯管只允许通过不大的电流,这时要求加在灯管上的电压低于电源电压.（2）镇流器：镇流器是一个带铁芯的自感系数很大线圈。（3）起动器：【问题情景】：由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生，电流变化，则磁场也变化，那么对于这个线圈自身来说穿过它的磁通量在此过程中也发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。【提出问题】：如图所示，闭合S瞬间，会有什么现象呢？】【实验现象】：在闭合开关S瞬间，灯A2立刻正常发光，A1比A2迟一段时间才正常发光。问1：开关闭合前，线圈中有没有电流？(没有电流。)问2：开关闭合后，线圈中有没有电流？(有电流。)问3：有电流通过线圈时，线圈会不会产生磁场？根据是什么？(线圈会产生磁场。根据电流的磁效应。)问4：既然线圈产生了磁场，那么就有磁感线穿过线圈，线穿过线圈的磁通量就不等于0。而开关闭合前，线圈中有磁通量吗？(没有磁通量了。)问5：所以，在开关闭合这一过程中，穿过线圈的磁通量变了吗？如何变化？(变了。从无到有。)问6：穿过线圈的磁通量发生了变化，会发生什么现象？(会发生电磁感应现象，线圈会产生感应电动势。)问7：为什么A1比A2亮得晚一些？试用所学知识（楞次定律）加以分析说明。师生共同总结：电路接通，电流由零开始增加，由于穿过线圈L自身的磁通量增加，L中产生了感应电动势，这个感应电动势总是阻碍磁通量的变化，即阻碍线圈中电流的变化，故通过A1的电流不能立即增大，灯A1的亮度只能慢慢增加，最终与A2相同。【提出问题】：如图所示，断开电路，观察到什么现象？【猜想与假设】引导学生做预测，【演示实验】：闭合开关S。（提示学生注意观察现象）【实验现象】：S断开时，A灯突然闪亮一下再熄灭。问1：灯泡闪亮一下，说明了什么问题？讨论小结：开关接通后，线圈中存在稳定的电流，线圈内部铁芯存在很强的磁场，穿过线圈的磁通量很大；在开关断开瞬间，线圈中的电流迅速减小到0，穿过线圈的磁通量也迅速减小到0，使线圈产生感应电动势，这时线圈就相当于一个电源，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。此时L与A构成闭合回路，故L中还有一段持续电流。由于开关断开很快，故穿过线圈的磁通量变化很快，就产生了较大的感应电动势，使灯泡两端的电压增大了。所以可以看到灯泡闪亮一下逐渐熄灭。问2：在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。（根据前面的知识，引导学生分析得出：在开关断开这一瞬间，增大的电压是线圈产生的。）综合因素，讲解规律教师说明：在自感现象中，自感电动势的产生是由于导体本身的电流发生了变化而引起的，而自感电动势却总是阻碍导体中原来电流的变化的。特点：自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。具体而言：①如果线圈中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。I原↑，则ε自(I自)与I原相反②如果线圈中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。I原↓，则ε自(I自)与I原相同【讨论与交流】通过上面的学习，回答开始时，为何产生“电击”现象。【问题情景】：在电磁感应现象中，感应电动势的大小跟什么因素有关？(感应电动势的大小跟回路中磁通量的变化率成正比。)【问题情景】：我们都知道自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种，那么就是说，自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率，即：E∝△Φ／△t，而磁场的强弱又正比于电流的强弱，即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说，自感电动势正比于电流的变化率。即E∝△I／△t【提出问题】：若对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势是相同吗？【演示实验】：实验装置如左图所示，按下列表格所列的要求进行实验，并将观察到的现象填入表中。【实验现象】：【实验结论】：实验表明，对于不同的线圈，在电流变化快慢相同的情况下，产生的自感电动势是不同的。说明自感电动势还跟线圈本身有关，电学中用自感系数表示线圈的这种特性。问1：激发灯管中汞蒸气导电时,高电压如何获得呢?此过程中镇流器的作用是什么？问2：日光灯正常工作时,低压如何获得?问3：日光灯的白光是谁发出呢?是不是汞蒸气发出?问4：日光灯为什么能节电?K闭合时,电源将电压加在起动器两极间,使氖气放电发出辉光,辉光产生热量使U形动触片膨胀伸长,与静触片接通.于是在镇流器线圈和灯管的灯丝间有电流通过.灯丝很快被电流加热，发射出大量电子。电路接通后，起动器两极电压为0,起动器的氖气停止放电,U形动触片冷却收缩,两触片分离,电路自动断开.在电路突然断开瞬间,由于镇流器中的电流急剧减小,产生高E自,E自加电源电压形成瞬时高压,使灯管中汞蒸气导电.小组代表发言分析现象原因。猜想与假设】：引导学生做预测。学生小组讨论。。(引导学生分析得出：灯泡的亮度由其实际功率决定。灯泡闪亮一下，表明在开关断开这一瞬间，灯泡两端的电压比原来大。)小组代表发言分析现象原因。小组代表发言分析现象原因。【猜想与假设】：学生做预测，合作探究培养学生合作探究能力，自主思考问题能力。将所学知识进行迁移。理论上进一步分析，加强知识的科学性、培养学生理论思维。培养学生合作探究能力，自主思考问题能力。应用所学知识回答电击现象，加深理解。培养学生合作探究能力，自主思考问题能力。理论上进一步分析，加强知识的科学性、培养学生理论思维。总结(一)、自感现象自感现象：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。特点：自感电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化的。具体而言：①如果线圈中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。I原↑，则ε自(I自)与I原相反②如果线圈中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。I原↓，则ε自(I自)与I原相同(二)、自感系数1、理论分析表明：ε=L△I/△t。L称为线圈的自感系数，简称自感或电感。2、单位：亨利，符号H，更小的单位有毫亨（mH）、微亨（μH）1H=103mH=106μH3、影响自感系数的因素：线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯。（三）、日光灯1、日光灯的构造2、各部分的作用（1）灯管（2）镇流器（3）启动器演练反馈1．下列关于自感现象的说法中，正确的是A．自感现象是由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C．线圈中电流变化越快，自感系数越大D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定3．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（）A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭4．如图所示，电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，接通S，使电路达到稳定，灯泡D发光。则（）A．在电路甲中，断开S，D将逐渐变暗B．在电路甲中，断开S，D将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，D将渐渐变暗D．在电路乙中，断开S，D将变得更亮，然后渐渐变暗5．如图所示，L为一个自感系数大的自感线圈，开关闭合后，小灯能正常发光，那么闭合开关和断开开关的瞬间，能观察到的现象分别是（）A．小灯逐渐变亮，小灯立即熄灭B．小灯立即亮，小灯立即熄灭C．小灯逐渐变亮，小灯比