人教版 高二物理 選修3-2 第四章：4.6-互感與自感 集體備課教案

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1、 課題 4.6 互感與自感 計(jì)劃課時(shí) 1 主備教師 教學(xué) 內(nèi)容 簡析 在互感教學(xué)中由于互感的教學(xué)要求不高，因此只作簡單的說明．自感電動(dòng)勢是一個(gè)抽象的概念，其產(chǎn)生的原因?qū)W生較容易接受，但它對電流變化所起的“阻礙”作用、以及自感電動(dòng)勢方向的確定卻是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。搞好本節(jié)教學(xué)關(guān)鍵是做好通電自感和斷電自感實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)中，要使學(xué)生明白自感現(xiàn)象的規(guī)律都符合電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一般規(guī)律．為突出物理教學(xué)的新課程理念，突出物理的探究性，本教學(xué)設(shè)計(jì)分別從實(shí)驗(yàn)探究及理論探究入手，先觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（通電實(shí)驗(yàn)），分析討論現(xiàn)象產(chǎn)生的原因．再引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的電磁感應(yīng)有的關(guān)規(guī)律對（斷電

2、實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行理論探究，對可能產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出預(yù)測，然后再用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證——這種設(shè)計(jì)既有利于提高他們分析問題的能力，又有助于對產(chǎn)生自感原因的理解能用電磁感應(yīng)原理，解釋生產(chǎn)和生活中的某些自感現(xiàn)象。 學(xué)情 分析 1．學(xué)生已經(jīng)掌握變化的磁場可以在另一個(gè)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。 　　2．已經(jīng)知道了楞次定律的內(nèi)容。 教學(xué) 目標(biāo) 一、知識(shí)與技能 　　1．知道什么叫互感現(xiàn)象，了解互感的應(yīng)用與防止； 　　2．知道什么叫自感現(xiàn)象，理解它產(chǎn)生的機(jī)理和起到的作用； 　　3．能夠判斷自感電動(dòng)勢的方向，并會(huì)用它解釋一些現(xiàn)象； 　　4．知道自感電動(dòng)勢大小的決定因素，知道自感系數(shù)的決定因素； 　　5．了

3、解自感現(xiàn)象的利與弊及應(yīng)用與防止。 二、過程與方法 　　1．通過對兩個(gè)自感實(shí)驗(yàn)的觀察、設(shè)計(jì)與分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰吞骄磕芰Γ? 　　2．通過親身感受斷電自感的強(qiáng)大電壓，加深對知識(shí)的理解。 三、情感態(tài)度價(jià)值觀 　　1．通過師生之間、生生之間互動(dòng)的過程，激發(fā)學(xué)生的探究熱情，營造科研的氛圍； 　　2．通過了解自感的應(yīng)用與防止，體會(huì)物理知識(shí)與技術(shù)的融合之美。 教學(xué) 重點(diǎn) 對自感現(xiàn)象的正確解釋。 教學(xué) 難點(diǎn) 自感電動(dòng)勢的作用。 教學(xué) 方法 實(shí)驗(yàn)與理論探究；師生、生生互動(dòng)。 教具 準(zhǔn)備 計(jì)算機(jī)，投影儀。 課 題 引 入 問題導(dǎo)入 提問：在電磁感應(yīng)現(xiàn)

4、象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？ 引起回路磁通量變化的原因有哪些？ ①在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線園并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線困中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線闡中 為什么會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢呢？ 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，要產(chǎn)生電流，必須有感應(yīng)電動(dòng)勢。這種情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色呢？下面我們就來學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)。 新 課 教 學(xué) 1、在法拉第的實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中為什么 會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢呢？請同學(xué)們用學(xué)過的知識(shí)加以分析說明。 （一）互感現(xiàn)象 當(dāng)一個(gè)線圈中的電流變化時(shí)，它產(chǎn)生的磁場就發(fā)生變化.變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生感生電場

5、，在感生電場的作用下，另一個(gè)線圈中的自由電荷定向運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。 當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的現(xiàn)象，稱為互感?；ジ鞋F(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，稱為互感電動(dòng)勢。 利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個(gè)線圈傳遞到另一個(gè)線圈，因此互感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，請大家舉例說明。 變壓器、收音機(jī)里的磁性天線。 (二)、自感現(xiàn)象 我們現(xiàn)在來思考第二個(gè)問題：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時(shí)，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢呢？下面我們首先來觀察演示實(shí)驗(yàn)。 【演示實(shí)驗(yàn)1】斷電自感現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。 接通電路，燈泡正常發(fā)光后，迅速斷開開關(guān)，可以看到燈泡閃亮一下再逐漸熄滅。

6、問1：燈泡閃亮一下，說明了什么問題？ (引導(dǎo)學(xué)生分析得出：燈泡的亮度由其實(shí)際功率決定。燈泡閃亮一下，表明在開關(guān)斷開這一瞬間，燈泡兩端的電壓比原來大。) 問2：在開關(guān)斷開這一瞬間，增大的電壓從哪里來的。 (學(xué)生一時(shí)回答不了。再用實(shí)驗(yàn)啟發(fā)。) 【演示實(shí)驗(yàn)2】將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實(shí)驗(yàn)，這時(shí)燈泡不再閃亮。 引導(dǎo)學(xué)生分析得出：在開關(guān)斷開這一瞬間，增大的電壓是線圈產(chǎn)生的。 問3：線圈本身并不是電源，它又是如何提供高電壓的呢？ 2、分析現(xiàn)象，建立概念 ⑴ 討論：組織學(xué)生討論。出示實(shí)驗(yàn)電路圖，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)過的電磁感應(yīng)的知識(shí)來分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 引導(dǎo)學(xué)生將這里的線圈與P5圖4.2

7、—2所示實(shí)驗(yàn)中的線圈加以對比。在圖4.2—2所示實(shí)驗(yàn)中，線圈本身也不是電源，但在磁鐵插入或拔出線圈的過程中，由于線圈中的磁通量發(fā)生了變化，故線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢，從而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。 ② 問：這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，線圈也發(fā)生了電磁感應(yīng)。那么是什么原因引起線圈發(fā)生電磁感應(yīng)呢？ ③ 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析：問1：開關(guān)接通時(shí)，線圈中有沒有電流？(有電流。) 問2：有電流通過線圈時(shí)，線圈會(huì)不會(huì)產(chǎn)生磁場？根據(jù)是什么？(線圈會(huì)產(chǎn)生磁場。根據(jù)電流的磁效應(yīng)。) 問3：既然線圈產(chǎn)生了磁場，那么就有磁感線穿過線圈，線穿過線圈的磁胎量就不等于0。開關(guān)斷開后，線圈中還有磁通量嗎？(沒有磁通量了。) 問4：所以，

8、在開關(guān)斷開這一過程中，穿過線圈的磁通量變了嗎？如何變化？(變了、從有到無。) 問5：穿過線圈的磁通量發(fā)生了變化，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？ (會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。) ⑵ 討論小結(jié)：開關(guān)接通后，線圈中存在穩(wěn)定的電流，線圈內(nèi)部鐵芯存在很強(qiáng)的磁場，穿過線圈的磁通量很大；在開關(guān)斷開瞬間，線圈中的電流迅速減小到0，穿過線圈的磁通量也迅速減小到0，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，這時(shí)線圈就相當(dāng)于一個(gè)電源。由于開關(guān)斷開很快，故穿過線圈的磁通量變化很快，就產(chǎn)生了較大的感應(yīng)電動(dòng)勢，使燈泡兩端的電壓增大了。 ⑶ 建立概念：上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)生電磁感應(yīng)的原因是由于通過導(dǎo)體本身的電流發(fā)生

9、變化而引起磁通量變化。這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感。 自感現(xiàn)象：由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 自感電動(dòng)勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢。 3、演示實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化概念 【演示實(shí)驗(yàn)3】演示通電自感現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)電路如圖。 開關(guān)接通時(shí)，可以看到，燈泡2立即正常發(fā)光，而燈泡1是逐漸亮起來的。 問：為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？(開關(guān)接通時(shí)，線圈中的電流從無到有，使得穿過線圈的磁通量從無到有，線圈中產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢，使燈1逐漸亮起來。) 問：為什么自感電動(dòng)勢不是使燈泡1突然變得很亮，而是使它慢慢變亮呢？ 4、綜合因素，講解規(guī)律 教師說明：在自感現(xiàn)象中，自感電動(dòng)勢的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的

10、電流發(fā)生了變化而引起的，而自感電動(dòng)勢卻總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。 特點(diǎn)：自感電動(dòng)勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。 具體而言：① 如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的，自感電動(dòng)勢就要阻礙原來電流的增大。 I原↑，則ε自(I自)與I原相反(引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P22最后一段對通電自感的解釋。) ② 如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的，自感電動(dòng)勢就要阻礙原來電流的減小。 I原↓，則ε自(I自)與I原相同 5、分析實(shí)驗(yàn)，深化理解 ①實(shí)驗(yàn)1稱為斷電自感現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)2稱為通電自感現(xiàn)象。那么，在實(shí)驗(yàn)1中電路接通的瞬間，線圈是否發(fā)生自感？在實(shí)驗(yàn)2中，把開關(guān)斷開時(shí)，線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢？ (都發(fā)生自

11、感。只不過是我們觀察不到。) ②實(shí)驗(yàn)2中，如果以很快的頻率反復(fù)打開、閉合開關(guān)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢？ (燈1 不亮，燈2閃亮。) (二)、自感系數(shù) 問：感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟什么因素有關(guān)？(感應(yīng)電動(dòng)勢的大小跟磁通量的變化快慢有關(guān)。) 自感電動(dòng)勢的大小跟其它感應(yīng)電動(dòng)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(dòng)勢的大小跟導(dǎo)體中電流變化的快慢有關(guān)。(引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P24第2、3、4段。) 理論分析表明： ε=L△I/△t。 L稱為線圈的自感系數(shù)，簡稱自感或電感。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(

12、H) 1H=103mH=106μH (三)、自感現(xiàn)象的應(yīng)用： (日光燈、延時(shí)計(jì)電器) (四)、磁場的能量 提問：在斷電自感的實(shí)驗(yàn)中，為什么開關(guān)斷開后.燈泡的發(fā)光會(huì)持續(xù)一段吋間？甚至?xí)仍瓉砀粒?試從能量的角度加以討論論。 學(xué)生分組討論。 師生共同活動(dòng)：推斷出能量可能存儲(chǔ)在磁場中，以上只能是一種推斷，電磁場具有能雖還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 教村諒后一段說.線閣能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？電的“慣性大小與什么有關(guān)？ 課 堂 練 習(xí) 三、課堂練習(xí) 例1、關(guān)于自感現(xiàn)象，正確的說法是：（D） A、感應(yīng)電流一定和原電流方向相反； B、線圈中產(chǎn)生的自感

13、電動(dòng)勢較大的其自感系數(shù)一定較大； C、對于同一線圈，當(dāng)電流變化越大時(shí)，線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢也越大； D、自感電動(dòng)總是阻礙原來電流變化的。 例2、如圖所示的電路中，L是一帶鐵芯的線圈，R為電阻。兩條支路的直流電阻相等。那么在接通和斷開電鍵的瞬間，兩電流表的讀數(shù)I1、I2的大小關(guān)系是：（B） A、接通時(shí)I1I2； B、接通時(shí)I1I2，斷開時(shí)I1