教學(xué)設(shè)計(jì)之《互感和自感》

李帖 余歡

本節(jié)內(nèi)容是電磁感應(yīng)現(xiàn)象在技術(shù)中的應(yīng)用，也是學(xué)生在認(rèn)知上對(duì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的進(jìn)一步鞏固和深化。教材對(duì)知識(shí)內(nèi)容的呈現(xiàn)是以互感的簡(jiǎn)單介紹開始的，而作為重點(diǎn)的通電自感及斷電自感兩種自感現(xiàn)象是以演示實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論介紹的方式展開討論的。

在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)中，將自感安排在互感之前學(xué)習(xí)，并以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象預(yù)設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、理論解釋的實(shí)驗(yàn)探究、小組合作學(xué)習(xí)的方式組織課堂活動(dòng)，也作為突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)的手段。

教學(xué)目標(biāo)

1.學(xué)生經(jīng)歷明確目的、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)觀察、理論解釋的實(shí)驗(yàn)探究過程，認(rèn)識(shí)自感現(xiàn)象，并理解自感現(xiàn)象形成的物理本質(zhì)，同時(shí)提升學(xué)生科學(xué)探究的學(xué)科核心素養(yǎng)。

2.通過實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的學(xué)習(xí)態(tài)度。

3.學(xué)生自主學(xué)習(xí)，知道自感電動(dòng)勢(shì)大小的決定因素，知道自感系數(shù)的決定因素，知道互感現(xiàn)象，了解互感的應(yīng)用與防止。

4.通過了解互感和自感的應(yīng)用和防止，體會(huì)物理知識(shí)與技術(shù)的融合之美。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特點(diǎn)。

教學(xué)難點(diǎn)：應(yīng)用楞次定律結(jié)合右手螺旋定則分析自感現(xiàn)象。

教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)探究、演示實(shí)驗(yàn)、合作交流、自主學(xué)習(xí)。

教學(xué)用具

通電斷電自感演示儀、可拆卸變壓器線圈、導(dǎo)線、學(xué)生電源、白熾燈泡、多媒體課件。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1：教學(xué)引入及復(fù)習(xí)（培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、解決問題及語言表達(dá)能力）

教師引入：（1）課件展示磁鐵插入線圈（線圈已與靈敏電流計(jì)相連）、磁鐵進(jìn)入鐵管的動(dòng)態(tài)圖，讓學(xué)生分析產(chǎn)生現(xiàn)象的原因;（2）詢問學(xué)生解決問題時(shí)所運(yùn)用的規(guī)律。

引導(dǎo)復(fù)習(xí)：楞次定律、右手螺旋定則、法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容。

環(huán)節(jié)2：明確任務(wù)（明確課堂目的，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證的環(huán)節(jié)做準(zhǔn)備）

教師講述：（1）之前我們著重學(xué)習(xí)了磁鐵引起的變化的磁場(chǎng)與線圈的相互作用，本節(jié)課我們將著重探討電流變化引起的變化的磁場(chǎng)與線圈的相互作用。（2）為將研究簡(jiǎn)單化，我們本節(jié)課僅研究直流電路中，通電或斷電的瞬間，線圈會(huì)對(duì)電流有什么樣的作用？

環(huán)節(jié)3：小組合作探究：通電自感的開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)自己的意識(shí)、合作學(xué)習(xí)的素養(yǎng)以及實(shí)驗(yàn)探究的意識(shí)與能力）

教師講述：請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用以觀察和探究直流電通電瞬間，線圈對(duì)電流的作用。（1）教師引導(dǎo)學(xué)生，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的細(xì)化思考。（2）細(xì)化思考而問題有：A.需要哪些實(shí)驗(yàn)器材？B.線圈是串聯(lián)還是并聯(lián)接入電路？C.用什么電路元件可以較為明顯的反映線圈對(duì)變化電流的作用效果？D.是否需要對(duì)照實(shí)驗(yàn)？如何設(shè)置？

環(huán)節(jié)4：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)講評(píng)（培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)自己、交流探討的意識(shí)，并且在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度）

教師活動(dòng)：（1）與各個(gè)小組交流、探討，優(yōu)化各個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（2）邀請(qǐng)部分小組在黑板上展示自己小組的設(shè)計(jì)方案。（3）進(jìn)行各小組設(shè)計(jì)方案的點(diǎn)評(píng)。評(píng)價(jià)的方式包括師生交流和生生互評(píng);評(píng)價(jià)的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)思路的可行性、操作的簡(jiǎn)潔程度、優(yōu)化的建議等。

環(huán)節(jié)5：通電自感的限定性實(shí)驗(yàn)（培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)自己的意識(shí)、合作學(xué)習(xí)的素養(yǎng)以及實(shí)驗(yàn)探究的意識(shí)與能力）

教師講述：（1）限定器材，各小組重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);（2）限定的器材為：直流電源、導(dǎo)線、開關(guān)、線圈、滑動(dòng)變阻器、燈泡。

環(huán)節(jié)6：通電自感實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的再次講評(píng)（培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)自己、交流探討的意識(shí)并且在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的過程中，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度）

教師活動(dòng)類似環(huán)節(jié)4。得出最終的實(shí)驗(yàn)電路。

環(huán)節(jié)7：預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題的能力）

教師引導(dǎo)：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)預(yù)測(cè)開關(guān)閉合瞬間的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

環(huán)節(jié)8：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與現(xiàn)象解釋（培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力、從理論角度解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力、用圖像描述問題及現(xiàn)象的意識(shí)與能力）

教師活動(dòng)：（1）運(yùn)用通電斷電自感演示儀為學(xué)生演示通電自感現(xiàn)象;（2）請(qǐng)同學(xué)們判斷實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與自己的預(yù)測(cè)是否吻合，并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象;（3）教師對(duì)學(xué)生的理論解釋做以評(píng)價(jià);（4）請(qǐng)同學(xué)們畫出通電后，小燈泡A1、A2的電流時(shí)間圖像（作為鞏固理解、突破難點(diǎn)的手段）。

環(huán)節(jié)9至環(huán)節(jié)14所設(shè)計(jì)的斷電自感教學(xué)環(huán)節(jié)與通電自感的教學(xué)環(huán)節(jié)類似，在此不再贅述。

環(huán)節(jié)15：小結(jié)實(shí)驗(yàn)探究（幫助學(xué)生形成問題研究的宏觀思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素養(yǎng)）

教師活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們思考，從整體總結(jié)的思路出發(fā)，我們?cè)谘芯侩娏髯兓鸬淖兓拇艌?chǎng)與線圈的相互作用時(shí)，運(yùn)用了什么樣的思路方法？

學(xué)生活動(dòng)：思考、總結(jié)、回答，得出實(shí)驗(yàn)研究的步驟為：明確研究目的、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測(cè)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、理論解釋。

環(huán)節(jié)16：總結(jié)自感現(xiàn)象（培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)、提升的意識(shí)與能力）

著重從電流和能量?jī)蓚€(gè)角度交流、探討、理解自感線圈的阻礙作用，并且在教師的引導(dǎo)下讓學(xué)生提出自感電動(dòng)勢(shì)、表達(dá)式、自感系數(shù)大小的決定因素，教師給出自感系數(shù)的單位。

環(huán)節(jié)17：自主學(xué)習(xí)互感現(xiàn)象（培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、總結(jié)提取的能力）

自主學(xué)習(xí)，總結(jié)、獲得互感的定義;教師提供文字閱讀材料，學(xué)生自主閱讀，提取信息，了解互感現(xiàn)象的應(yīng)用以及危害與防護(hù)。

后記：本節(jié)課在教材的設(shè)定下是一節(jié)驗(yàn)證性的規(guī)律應(yīng)用課，為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，特采用了本教學(xué)設(shè)計(jì)，課堂實(shí)踐效果很好！作為一塊拙玉，望批評(píng)指正！

編輯 溫雪蓮