《互感和自感》的教學(xué)設(shè)計

摘要：我們通過多年的教學(xué)研究，在新課程理念下，提出了一種新的課堂教學(xué)模式——“三動”課堂。本文通過《互感與自感》的教學(xué)設(shè)計，來闡釋以“問題驅(qū)動、主體活動和立體互動”為主線的這種新課堂。

關(guān)鍵詞：三動課堂；互感；斷電自感；通電自感

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)4(S)-0025-3

在今年的無錫市市級公開課活動中，致力于本校特色教研組的“三動”課堂教學(xué)研究，本人執(zhí)教了《互感和自感》是人教版選修32第四章第六節(jié)的內(nèi)容，受到了各地教師的好評。基于此，將這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計過程向同行們做一匯報，希望能得到專家們的批評指正。

1 設(shè)計理念

1．1 “三動”課堂的提出

在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下的原因主要有兩個，一是教師沒有準備合適的教學(xué)方案，直接導(dǎo)致課堂效率低下；二是學(xué)生聽課不認真。09年3月份，針對課堂45min聽課效率，筆者在高三年級做過一次匿名的問卷調(diào)查，在6個理科班分發(fā)了問卷，一共收回235份有效答卷，期中調(diào)查結(jié)果如下表所示：

表格中很清楚地表明，多數(shù)學(xué)生對課堂的關(guān)注程度不夠，走神現(xiàn)象嚴重。怎么增強學(xué)生的注意力，提高課堂的效率呢？為此，我們提出了“三動”課堂。

1．2 “三動”課堂簡介

“三動”課堂就是建立在新課程理念上，以“問題驅(qū)動、主體活動和立體互動”為結(jié)構(gòu)的一種新型的課堂。問題驅(qū)動是學(xué)生學(xué)習(xí)的動力支持，通過低起點、階梯型且富有邏輯性的問題設(shè)置，“套牢”學(xué)生，讓學(xué)生的思維始終處于活躍狀態(tài)，不游離于課堂；主體活動是指學(xué)生相對獨立的活動，通過說出、書寫、演算、作圖、默寫、背誦、記憶、實驗、表演等這些環(huán)節(jié)，突出學(xué)生的主體活動，讓學(xué)生真正參與課堂；立體互動是指師與生、生與生、組與組之間的一種互動，通過師生對話、辯論、答疑，同桌互問互答、互為師生、互演角色，小組討論、互助解疑、比賽、學(xué)生參與評價等立體互動環(huán)節(jié)，加強學(xué)生的合作交流，把課堂真正還給學(xué)生。要做到這些，對教師提出了更高的要求，主要體現(xiàn)在教案的編寫過程中，問題怎么設(shè)置，學(xué)生主體怎么突現(xiàn)等。

1．3 “三動”課堂的教案模式：《互感和自感》的教案編寫片段

一、斷電自感

問題驅(qū)動主體活動立體互動

2、分析斷電自感現(xiàn)象：

①開關(guān)閉合時，流過線圈L和小燈泡A的電流方向怎樣？

②斷開S時，穿過L的磁通量怎么變？

③通過L的電流是突然減少嗎？

④產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是什么方向？它的作用是什么？

⑤線圈L對小燈泡A來說相當于什么？

⑥通過燈A的電流是方向與原方向是否一致？

⑦燈是否立即熄滅？

學(xué)生做猜想，教師引導(dǎo)。

2 教學(xué)流程

（1）斷電自感

1．舊知喚醒

【問題驅(qū)動】

①電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件是什么？②圖2中，滑動變阻器向左滑動時，線圈B中的磁通量怎么變化？有無感應(yīng)電流產(chǎn)生？方向如何？③對于線圈A而言，會不會也有感應(yīng)電動勢呢？

設(shè)計思想：一個簡單模型，兼互了互感與自感兩種存在的現(xiàn)象，先講解互感現(xiàn)象，再引入主題，讓學(xué)生的注意力集中到線圈A自身上來。

2．實驗引入

實驗器材：一節(jié)1號干電池，變壓器組合，導(dǎo)線及開關(guān)。

實驗過程：電路圖如圖3，請兩個男生（超過2人現(xiàn)象不明顯），一手拿導(dǎo)線，一手拉住另外一個同學(xué)的手。開關(guān)閉合瞬間，不會觸電，所以可以在開關(guān)閉合的狀態(tài)下，自己先示范。開關(guān)斷開瞬間，兩個學(xué)生同時跳起，發(fā)出驚叫聲。

【主體活動】36V以下為人體的安全電壓，同學(xué)觸電，說明線圈產(chǎn)生了高于36V的電壓。

【立體互動】提出自感現(xiàn)象的概念。開關(guān)斷開瞬間，線圈本身產(chǎn)生了很大的感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象就是自感現(xiàn)象。進一步深化分析，將小燈泡代替人進行研究，如圖5所示。

設(shè)計思想：通過主體活動中的“千人震”實驗，提升興趣，引入自感現(xiàn)象。

3．現(xiàn)象預(yù)測

【問題驅(qū)動】

①開關(guān)閉合時，流過線圈L和小燈泡A的電流方向怎樣？②斷開S時，穿過L的磁通量怎么變？③通過L的電流是突然減少嗎？④產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是什么方向？它的作用是什么？⑤線圈L對小燈泡A來說相當于什么？ ⑥通過燈A的電流是方向與原方向是否一致？⑦燈是否立即熄滅？

【主體活動】小組討論，產(chǎn)生共識，做出猜想。

設(shè)計思想：此過程是演繹推理法，演繹推理是認識新事物的一種重要方法，但是演繹推理的結(jié)論并不都是正確的，必須通過實驗驗證。

4．實驗探究

分組實驗器材：小燈泡若干，自感系數(shù)大，電阻小的線圈若干，3節(jié)一號干電池，導(dǎo)線及開關(guān)。

【主體活動】四人一組，學(xué)生完成實驗。得出結(jié)論：開關(guān)斷開瞬間，小燈泡閃了一下，說明線圈產(chǎn)生了很大的自感電動勢。

【問題驅(qū)動】請在圖4中，補畫出開關(guān)斷開后，電流隨時間變化的圖像。（規(guī)定通過小燈泡A的電流方向為正）

【主體活動】小組討論，開關(guān)斷開后，通過小燈泡的電流方向反向。補畫出圖像。

設(shè)計思想：分析出電流隨時間的變化情況后，通過實驗驗證思維成果是重要的，因為思維與客觀現(xiàn)象的交互作用，是形成正確的思維方式，提高思維能力的根本途徑。為此筆者設(shè)計了如下演示實驗，取得了良好的教學(xué)效果。

【問題驅(qū)動】為了驗證小燈泡上的電流方向發(fā)生改變，請你設(shè)計一個實驗，并畫出電路圖。（畫在虛線框中）

【主體活動】可以用靈敏電流計和發(fā)光二極管來顯示電流方向的變化。設(shè)計實驗，畫出電路圖，預(yù)測實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象。

【立體互動】教師演示實驗，學(xué)生看到A1和一起串聯(lián)的二極管發(fā)光，說明流過小燈泡的電流發(fā)生反向。

【問題驅(qū)動】如果圖5中線圈的電阻比較大，斷開S瞬間，小燈泡一定會閃一下嗎？畫出可能的It圖像。

【主體活動】若線圈電阻大，則開關(guān)閉合時，通過小燈泡的電流大于通過線圈的電流。開關(guān)斷開后，燈泡上原來的電流立即為零，但線圈由于產(chǎn)生了同向的感應(yīng)電動勢，阻礙電流的變小，所以電流在原來的基礎(chǔ)上逐漸變小，且這個小電流通過了小燈泡，所以小燈泡不會閃一下。畫出圖像如圖7所示。

設(shè)計思想：斷電自感中小燈泡一定閃亮一下嗎？關(guān)于這個問題，一直是學(xué)生容易疏忽的，所以在此稍做探討，用時很少，但收效很好。

（2）通電自感

1．承上啟下 前面我們研究的是開關(guān)斷開瞬間，線圈產(chǎn)生的自感現(xiàn)象，下面我們一起來研究開關(guān)閉合瞬間的自感現(xiàn)象。

2．科學(xué)猜想

【問題驅(qū)動】

①閉合S時，通過L的磁通量怎么變？②線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向如何？與原電流方向相同嗎？③通過A1的電流怎么變化？通過A2的電流怎么變化？④可能出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

3.實驗探究

電路圖如圖8所示，通電自感演示器，閉合S，調(diào)節(jié)R2與R1，使兩燈一樣亮。讓學(xué)生分組實驗，觀察現(xiàn)象。

4.定性表述

學(xué)生描述現(xiàn)象：A2立即發(fā)亮，A1逐漸變亮。

為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？讓學(xué)生口頭回答，并畫出It圖像，如圖9所示。

（3）自感系數(shù)

【問題驅(qū)動】法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容是什么？表達式呢？

【主體活動】學(xué)生回答，并寫出公式：

E=nΔφΔt

【立體互動】各因素相互制約關(guān)系如圖10所示。

通過圖11所示的邏輯關(guān)系，分析得出自感電動勢的大小：E=LΔIΔt，L為自感系數(shù)，與線圈的匝數(shù)、粗細、長短，及有無鐵芯有關(guān)。

參考文獻：

［1］普通高中課程標準實驗教科書.物理選修3-2.人民教育出版社

［2］劉彬生.自感的實驗和教學(xué).《教學(xué)儀器與實驗》第24卷2008年第10期

附注：張月紅，華東師范大學(xué)物理學(xué)院08級教育碩士。

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文