新課程下“自感互感”的教學(xué)設(shè)計(jì)

【教學(xué)目標(biāo)】

1.知識(shí)與技能

（1）了解互感和自感現(xiàn)象。

（2）了解自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

（3）知道自感現(xiàn)象中的一個(gè)重要概念——自感系數(shù)，了解它的單位及影響其大小的因素。

2.過程與方法

（1）利用已知知識(shí)發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，并設(shè)計(jì)解決問題的方法，產(chǎn)生創(chuàng)新和設(shè)計(jì)的沖動(dòng)。

（2）通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、觀察能力和分析推理能力。

（3）通過自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生客觀全面認(rèn)識(shí)問題的能力。

3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀

體驗(yàn)用已知知識(shí)去探索未知規(guī)律的樂趣，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的成就感。

【重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法】

1.教學(xué)重點(diǎn)

自感電動(dòng)勢(shì)的作用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因分析。

（2）通、斷電自感的演示實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象解釋。

【教具準(zhǔn)備】

通、斷電自感演示裝置，電流傳感器，線圈，電池四節(jié)（帶電池盒），導(dǎo)線若干。

【重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程】

（一）引入新課

問題情境：發(fā)生電磁感應(yīng)的條件是什么？產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向怎么判斷？感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與什么有關(guān)？

（二）新課教學(xué)

要學(xué)到的基本概念：互感、互感現(xiàn)象、互感電動(dòng)勢(shì)。

1.對(duì)互感的理解

互感現(xiàn)象不僅發(fā)生與繞在同一鐵芯上的任何兩個(gè)相互靠近的電路之間、線圈之間，還可以發(fā)生于任何兩個(gè)相互靠近的電路之間。

問題情境：（互感中的能量）另一電路中能量從哪兒來的？

小結(jié)：互感現(xiàn)象可以把能量從一個(gè)電路傳到另一個(gè)電路。

互感的應(yīng)用和防止。

2.自感現(xiàn)象

（1）問題情境

由電流的磁效應(yīng)可知，線圈通電后周圍就有磁場(chǎng)產(chǎn)生。電流變化，則磁場(chǎng)也變化。那么對(duì)于這個(gè)線圈自身來說，穿過它的磁通量的過程中也發(fā)生了變化。是否此時(shí)也發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？我們通過實(shí)驗(yàn)來解決這個(gè)問題。

（2）斷電自感

①學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)：首先讓一名學(xué)生與一節(jié)干電池相連，閉合開關(guān)和斷開開關(guān)時(shí)，沒有任何感覺。然后把一線圈與人相連（如圖所示），閉合后再斷開開關(guān)，學(xué)生有猛的觸電的感覺。

設(shè)疑：為什么會(huì)有觸電的感覺呢？

通過與一般情況的比較，啟發(fā)學(xué)生思考有什么不同，學(xué)生會(huì)馬上發(fā)現(xiàn)不同之處是有了個(gè)線圈，進(jìn)而想：是否是線圈在“做怪”呢？然后回顧電磁感應(yīng)的知識(shí)，分析線圈的作用。

②斷電自感演示實(shí)驗(yàn)：如果把學(xué)生換成小燈泡，大家可以猜想在開關(guān)閉合、開關(guān)斷開時(shí)的小燈泡會(huì)“觸電”嗎？

得到斷電自感時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的作用及自感電動(dòng)勢(shì)的方向。

得出自感、自感現(xiàn)象、自感電動(dòng)勢(shì)的概念。自感的類型：斷電自感、通電自感。

（3）通電自感

①演示課本通電自感演示實(shí)驗(yàn)。觀察現(xiàn)象：在開關(guān)閉合瞬間時(shí)燈泡的發(fā)光現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析出燈泡A2為什么會(huì)晚一點(diǎn)發(fā)光。

②取下燈泡，換上兩個(gè)電流傳感器，觀察電腦中由數(shù)據(jù)采集器采集的電流信號(hào)的瞬間變換。可以清楚知道在開關(guān)閉合瞬間通過電阻的電流和通過線圈的電流的增大的快慢不同。

引導(dǎo)學(xué)生分析通電自感時(shí)自感電動(dòng)勢(shì)的作用及自感電動(dòng)勢(shì)的方向。

（4）磁場(chǎng)的能量

問題情境：在課本圖4.6-4中，開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能持續(xù)一段時(shí)間，有時(shí)甚至比開關(guān)斷開前更亮，這時(shí)燈泡的能量是從哪里來的呢？教師引導(dǎo)學(xué)生分析，可以看作電源把能量輸送到磁場(chǎng)，儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。

（5）自感現(xiàn)象的理解

線圈中電流的變化不能在瞬間完成，即不能“突變”。也可以說線圈能體現(xiàn)電的慣性。

3.自感系數(shù)

問題情境：我們都知道，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與回路中磁通量變化的快慢有關(guān)，而自感現(xiàn)象中的自感電動(dòng)勢(shì)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的一種，就是說，自感電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)正比于穿過線圈的磁通量的變化率，即：E∝ΔΦ/Δt，而磁場(chǎng)的強(qiáng)弱又正比于電流的強(qiáng)弱，即磁通量的變化正比于電流的變化。所以也可以說，自感電動(dòng)勢(shì)正比于電流的變化率。即E∝ΔI/Δt寫成等式即：E=LΔI/Δt自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱自感或電感，用字母L表示。

影響因素：形狀、長(zhǎng)短、匝數(shù)、有無鐵芯。單位：亨利。符號(hào)：H。常用單位：毫亨（mH）、微亨（μH）。

（三）反饋練習(xí)

（四）課堂小結(jié)

自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中特殊情形，它的產(chǎn)生原因是由于通過導(dǎo)體自身電流發(fā)生變化。

自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流變化快慢和自感系數(shù)有關(guān)，它總是阻礙導(dǎo)體中電流的變化。

（五）布置作業(yè)

完成課后習(xí)題。

【教學(xué)體會(huì)】

本節(jié)課的第一個(gè)感受是課堂實(shí)驗(yàn)的重要性。通過實(shí)驗(yàn)演示后再進(jìn)行分析可以產(chǎn)生很好的效果。有些實(shí)驗(yàn)，如果學(xué)生可以參與到這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)探究欲望，那效果就會(huì)更好，例如，斷電自感實(shí)驗(yàn)我多次在實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備，線圈選擇的是變壓器的副線圈，只用一節(jié)干電池做實(shí)驗(yàn)，效果既明顯，實(shí)驗(yàn)又安全。另外，傳感器的使用加深了學(xué)生對(duì)通電自感現(xiàn)象中電流的變化的直觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)該圖像也可以復(fù)習(xí)斷電自感的電流變化，一舉多得。第二個(gè)體會(huì)是不一定要按照教材的編排來講，我考慮到斷電自感的實(shí)驗(yàn)效果明顯，容易抓住學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的興趣，所以在教學(xué)中我就安排先講斷電自感，后講通電自感。

（作者單位 湖北省武漢市第十五中學(xué)）