2022年高中物理 自感現(xiàn)象及其應(yīng)用教案 粵教版選修3

2022年高中物理 自感現(xiàn)象及其應(yīng)用教案 粵教版選修3一、教材分析：自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，教材通過實驗探究，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。導(dǎo)體本身的電流變化，引起磁通量變化，這是產(chǎn)生自感現(xiàn)象的原因；而根據(jù)楞次定律，自感電動勢的作用是阻礙電流變化，即當(dāng)電流增大時，自感電動勢阻礙電流增大，當(dāng)電流減小時，自感電動勢阻礙電流減小。然后教材通過討論與交流，利用類比，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與磁通量的變化率成正比，那么自感電動勢與什么因素有關(guān)？能啟迪學(xué)生思考，然后通過實驗探究，要讓學(xué)生自己動手，并把實驗現(xiàn)象觀察結(jié)果填寫在表格中，從而引出自感系數(shù)。日光燈是常用的設(shè)備。課本介紹了日光燈的結(jié)構(gòu)和發(fā)光特點，然后通過“觀察與思考”欄目，讓學(xué)生搞清楚日光燈的工作原理，并總結(jié)鎮(zhèn)流器所起的作用。并在書末簡單提出了電子鎮(zhèn)流器及新型燈具，引導(dǎo)學(xué)生進一步收集資料、自行探究。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能1知道什么是自感現(xiàn)象。2知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的決定因素。3知道自感現(xiàn)象的利與弊及對它們的利用和防止。4能夠通過電磁感應(yīng)部分知識分析通電、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。（二）過程與方法1通過對兩個自感實驗的觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力。2通過自感現(xiàn)象的利弊學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生客觀全面認識問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例，使學(xué)生初步形成特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律，而普遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點。三、教學(xué)重點1自感現(xiàn)象。 2自感系數(shù)。四、教學(xué)難點分析自感現(xiàn)象。五、教學(xué)方法通過演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析實驗六、教學(xué)用具：自感現(xiàn)象示教板，CAI課件。七、教學(xué)過程（一）引入新課教師：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件是什么？學(xué)生：只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生.教師：引起回路磁通量變化的原因有哪些？學(xué)生：磁場的變化；回路面積的變化；電流的變化引起磁場的變化等。教師：這里有兩個問題需要我們?nèi)ニ伎迹海?）在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，在另一個線圈中為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？（2）當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？本節(jié)課我們學(xué)習(xí)這方面的知識。（二）進行新課1自感現(xiàn)象教師：當(dāng)電路自身的電流發(fā)生變化時，會不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？下面我們首先來觀察演示實驗。實驗1演示通電自感現(xiàn)象。教師：出示示教板，畫出電路圖（如圖所示），A1、A2是規(guī)格完全一樣的燈泡。閉合電鍵S，調(diào)節(jié)變阻器R，使A1、A2亮度相同，再調(diào)節(jié)R1，使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新閉合S，觀察到什么現(xiàn)象？（實驗反復(fù)幾次）學(xué)生：跟變阻器串聯(lián)的燈泡A2立刻正常發(fā)光，跟線圈L串聯(lián)的燈泡A1逐漸亮起來。教師：為什么A1比A2亮得晚一些？試用所學(xué)知識（楞次定律）加以分析說明。學(xué)生：分組討論（可以提醒學(xué)生這時出現(xiàn)了新電源，電源在哪里？電動勢方向又如何？）師生共同活動：電路接通時，電流由零開始增加，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流增加，即推遲了電流達到正常值的時間。實驗2演示斷電自感。教師：出示示教板，畫出電路圖（如圖所示）接通電路，待燈泡 A正常發(fā)光。然后斷開電路，觀察到什么現(xiàn)象？學(xué)生：S斷開時，A燈突然閃亮一下才熄滅。教師：為什么A燈不立刻熄滅？學(xué)生：分組討論（可以提醒學(xué)生這時出現(xiàn)了新電源，電源在哪里？電動勢方向又如何？）師生共同活動：當(dāng)S斷開時，L中的電流突然減弱，穿過L的 磁通量逐漸減少，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，方向與原電流方向相同，阻礙原電流減小。L相當(dāng)于一個電源，此時L與A構(gòu)成閉合回路，故A中還有一段持續(xù)電流。燈A閃亮一下，說明流過A的電流比原電流大。教師：用多媒體課件在屏幕上打出it變化圖，如下圖所示.（師生共同活動：總結(jié)上述兩個實驗得出結(jié)論）導(dǎo)體本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢叫自感電動勢。教師：自感現(xiàn)象有其有利的一面，也有其有害的一面。請同學(xué)們課下查閱資料，舉出自感現(xiàn)象在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有哪些應(yīng)用，又有哪些需要避免的實例。2自感系數(shù)教師：自感電動勢的大小決定于哪些因素呢？請同學(xué)們閱讀教材內(nèi)容。然后用自己的語言加以概括，并回答有關(guān)問題。學(xué)生：閱讀教材。教師：自感電動勢的大小決定于哪些因素？說出自感電動勢的大小的計算公式。學(xué)生：自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比，與線圈的自感系數(shù)L成正比。寫成公式為 E =L教師：電流的變化率是什么？學(xué)生：與磁通量的變化率相似，電流的變化率反映電流變化的快慢，其值等于電流的變化與所用時間的比值。教師：什么叫自感系數(shù)呢？學(xué)生：自感系數(shù)是用來表示線圈的自感特性的物理量。教師：線圈的自感系數(shù)與哪些因素有關(guān)？學(xué)生：線圈的自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)、是否帶有鐵芯等因素有關(guān)。教師：實驗表明，線圈越大，越粗，匝數(shù)越多，自感系數(shù)越大。另外，帶有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大得多。教師：自感系數(shù)的單位是什么？學(xué)生：亨利，符號H，更小的單位有毫亨（mH）、微亨（H） 1H=103 mH 1H=106H3自感現(xiàn)象的防止及應(yīng)用：日光燈原理（應(yīng)用）日光燈的構(gòu)造鎮(zhèn)流器的作用是自感系數(shù)很大的帶鐵心的線圈，啟動時，產(chǎn)生高電壓，幫助點燃； 正常工作時的線圈起降壓限制電流作用，保護燈管。 注意：燈管兩端的電壓與鎮(zhèn)流器的電壓之和不等于電源電壓。啟動器的作用自動開關(guān)可用普通開關(guān)或短絕緣導(dǎo)線代替。正常工作時不起作用，可以去掉。 4磁場的能量教師：在斷電自感的實驗中，為什么開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光會持續(xù)一段時間？甚至?xí)仍瓉砀粒吭噺哪芰康慕嵌燃右杂懻?。學(xué)生：分組討論。師生共同活動：推斷出能量可能存儲在磁場中。教師指出：以上只能是一種推斷，電磁場具有能量還需要進一步的實驗驗證。教師：教材最后一段說，線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”，應(yīng)該怎樣理解？電的“慣性”大小與什么有關(guān)？學(xué)生：當(dāng)線圈通電瞬間和斷電瞬間，自感電動勢都要阻礙線圈中電流的變化，使線圈中的電流不能立即增大到最大值或不能立即減小為零，因此可以借用力學(xué)中的術(shù)語，說線圈能夠體現(xiàn)電的“慣性”。線圈的自感系數(shù)越大，這個現(xiàn)象越明顯，可見，電的“慣性”大小決定于線圈的自感系數(shù)。（三）課堂總結(jié)、點評教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。（四）實例探究自感現(xiàn)象的分析與判斷【例1】如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。則 （ ）A在電路甲中，斷開S，D將逐漸變暗B在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗C在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗D在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗解析：因R、L阻值很小，在電路甲中，線圈L與燈泡D串聯(lián)，L中電流很小，斷開S時自感電動勢較小，自感作用使D與L中的電流值從S接通穩(wěn)定后開始減小，D將逐漸變暗，而不是立即熄滅。在電路乙中，L與D、R并聯(lián)，穩(wěn)定時L中電流比D中電流大，斷開S的瞬間，L中電流從開始的穩(wěn)定值逐漸減小，所以斷開瞬間，通過燈泡D的電流變大，D將變得更亮，然后漸漸變暗。正確選項為AD點評：S接通后電路穩(wěn)定，比較L與D中電流大小，S斷開后，因自感作用L、D、R構(gòu)成回路有電流，判斷D變暗還是變亮，關(guān)鍵是看S斷開后從L流到D中的電流比D中原來（S未斷開時）的電流是大還是小?！纠?】如圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來是合上的，在K斷開后，分析：（1）若R1R2，燈泡的亮度怎樣變化？（2）若R1R2，燈泡的亮度怎樣變化？解析：燈泡的亮度由它的實際功率I2R即流過燈泡中的電流來決定。因而必須從題設(shè)條件出發(fā)討論在各種情況下流過燈泡中的電流。K斷開后，原來電源提供給小燈泡的電流立即消失，但L中因自感而產(chǎn)生逐漸減弱的電流流過小燈泡，使小燈泡逐漸變暗到熄滅。（1）因R1R2，即I1I2，所以小燈泡在K斷開后先突然變到某一較暗狀態(tài)，再逐漸變暗到最后熄滅。（2）因R1R2，即I1I2，小燈泡在K斷開后電流從原來的I2突變到I1（方向相反），然后再漸漸變小，最后為零，所以燈泡在K斷開后先變得比原來更亮，再逐漸變暗到熄滅。點評：（1）若是理想線圈，即直流電阻為零。L與燈泡串聯(lián)時，通過燈泡的電流與L中電流始終同步，因而不能突變。L與燈泡并聯(lián)時，通過燈泡的電流與L中的電流在電路接通時不同步，即燈絲中電流突變到最大再漸漸變小到零，而L中電流從零逐漸增大到最大；斷開電路時，L因自感而對燈絲供電，使燈絲中的電流從零突變到原來L中的電流值，再漸漸變?yōu)榱?。?）當(dāng)L與燈絲并聯(lián)且L的電阻不為零時，接通電源時燈絲中電流突變?yōu)樽畲?，再慢慢減小，而L中的電流由零開始逐漸增大到穩(wěn)定；穩(wěn)定后L和燈絲中都有電流，因而燈不會熄滅。斷開電源時：要討論RL=R燈、RLR燈、RL<R燈時，電流變化情況?！纠?】如圖16-69所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略下列說法中正確的是()圖16-69合上開關(guān)S接通電路時，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮合上開關(guān)S接通電路時，A1和A2始終一樣亮斷開開關(guān)S切斷電路時，A2立刻熄滅，A1過一會兒才熄滅斷開開關(guān)S切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才熄滅AB CD解析：本題考查了對通電自感和斷電自感現(xiàn)象的理解，以及純電感線圈在電流穩(wěn)定時相當(dāng)于一根短路導(dǎo)線通電瞬間，L中有自感電動勢產(chǎn)生，與L在同一支路的燈A1要逐漸變亮，而A2和電源構(gòu)成回路則立即亮；穩(wěn)定后，A1與A2并聯(lián)，兩燈一樣亮斷開電鍵瞬間，L中有自感電動勢，相當(dāng)于電源，與A1、A2構(gòu)成回路，所以兩燈都過一會兒才熄滅故B選項正確限時訓(xùn)練：1下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的是 （ ）A自感現(xiàn)象是由于導(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B線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反C線圈中自感電動勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān)D加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大2關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是 （ ）A線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大B線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零C線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大D線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定3磁通量的單位是_，磁感強度的單位是_，自感系數(shù)的單位是_。4如圖所示，L為一個自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是 （ ）A小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅B小燈立即亮，小燈立即熄滅C小燈逐漸變亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅D小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅5如圖所示是一演示實驗的電路圖。圖中L是一帶鐵芯的線圈，A是一燈泡。起初，開關(guān)處于閉合狀態(tài)，電路是接通的?，F(xiàn)將開關(guān)斷開，則在開關(guān)斷開的瞬間，通過燈泡A的電流方向是從_端經(jīng)燈泡到_端.這個實驗是用來演示_現(xiàn)象的。6如圖所示的電路中，燈泡A1、A2的規(guī)格完全相同，自感線圈L的電阻可以忽略，下列說法中正確的是 （ ）A當(dāng)接通電路時，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮B當(dāng)接通電路時，A1和A2始終一樣亮C當(dāng)斷開電路時，A1和A2都過一會兒熄滅D當(dāng)斷開電路時，A2立即熄滅，A1過一會兒熄滅7如圖所示電路中，A1、A2是兩只相同的電流表，電感線圈L的直流電阻與電阻R阻值相等.下面判斷正確的是 （ ）A開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的讀數(shù)B開關(guān)S接通的瞬間，電流表A1的讀數(shù)小于A2的讀數(shù)C開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1的讀數(shù)大于A2的讀數(shù)D開關(guān)S接通電路穩(wěn)定后再斷開的瞬間，電流表A1讀數(shù)等于A2的讀數(shù) 8如圖所示，L是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，D1和D2是兩個相同的燈泡，若將電鍵S閉合，等燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開電鍵S，則 （ ）A電鍵S閉合時，燈泡D1、2同時亮，然后D1會變暗直到不亮，D2更亮B電鍵S閉合時，燈泡D1很亮，D2逐漸變亮，最后一樣亮C電鍵S斷開時，燈泡D2隨之熄滅，而D1會亮一下后才熄滅D電鍵S斷開時，燈泡D1隨之熄滅，而D2會更亮后一下才熄滅參考答案：1ACD 2D 3Wb T H 4A 5b、a、自感（或斷電自感）6C 7BD 8AC教學(xué)反思：自感現(xiàn)象是“電磁感應(yīng)”章的重要組成部分，它是學(xué)生在掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律后，進一步認識一種特殊的、普遍存在的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動勢是一個抽象的概念，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、以及自感電動勢方向的確定卻是教學(xué)的一個難點。這節(jié)課設(shè)計了3個實驗（以小實驗“千人震”引入，再做傳統(tǒng)的斷電自感和通電自感實驗），設(shè)置“環(huán)環(huán)相扣，步步深入”且?guī)в刑魬?zhàn)性的問題，引導(dǎo)學(xué)生積極地進入問題情境，主動參與“問題解決”。 在傳統(tǒng)的自感現(xiàn)象演示實驗中，學(xué)生看到燈泡的明滅與日常生活經(jīng)驗不同，固然會感到很奇怪，但這種感覺遠遠比不上自身被電擊帶來的震驚和好奇，想要弄明白“一群人為什么會被三節(jié)干電池電擊”的想法立即轉(zhuǎn)化為一種強烈的求知欲，使哪怕平時上課心不在焉的學(xué)生也會興趣盎然地融入整個教學(xué)氛圍。這種學(xué)習(xí)的熱情甚至延續(xù)到課后練習(xí)的完成上，次日上課時很多同學(xué)都積極地問我什么時候評講練習(xí)?；蛟S經(jīng)受震撼的十幾人還不足以引起共鳴，再通過通電自感和斷電自感，緊緊地吸引著全班同學(xué)的眼球。他們?nèi)褙炞⒌赜^察實驗現(xiàn)象。通電燈亮，而斷電燈卻更亮的鮮、奇、趣、怪的物理現(xiàn)象，而引發(fā)思考。你采用“環(huán)環(huán)相扣，步步深入”的實驗，為學(xué)生提供有用的信息源，使學(xué)生自覺進入感受信息，發(fā)揮信息角色，讓他們在參與活動的同時獲取認識和享受物理的樂趣。你根據(jù)學(xué)生的認識規(guī)律，通過設(shè)問點撥學(xué)生的思維方向和教學(xué)活動的方向，引導(dǎo)學(xué)生的認知沖突，激發(fā)起學(xué)生疑惑、驚奇、詫異的情感，進而產(chǎn)生一種積極探究的愿望，深化學(xué)習(xí)的興趣，促進積極思維，教學(xué)效果顯著。