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

課題4.6 互感與自感計劃課時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。搞好本節(jié)教學(xué)關(guān)鍵是做好通電自感和斷電自感實驗這兩個實驗。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)計分別從實驗探究及理論探究入手，先觀察實驗現(xiàn)象（通電實驗），分析討論現(xiàn)象產(chǎn)生的原因再引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)過的電磁感應(yīng)有的關(guān)規(guī)律對（斷電實驗）進行理論探究，對可能產(chǎn)生的實驗現(xiàn)象作出預(yù)測，然后再用實驗加以驗證這種設(shè)計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線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2已經(jīng)知道了楞次定律的內(nèi)容。教學(xué)目標一、知識與技能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)生的機理和起到的作用；3能夠判斷自感電動勢的方向，并會用它解釋一些現(xiàn)象；4知道自感電動勢大小的決定因素，知道自感系數(shù)的決定因素；5了解自感現(xiàn)象的利與弊及應(yīng)用與防止。二、過程與方法1通過對兩個自感實驗的觀察、設(shè)計與分析，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實驗?zāi)芰吞骄磕芰Γ?通過親身感受斷電自感的強大電壓，加深對知識的理解。三、情感態(tài)度價值觀1通過師生之間、生生之間互動的過程，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，體會物理知識與技術(shù)的融合之美。教學(xué)重點對自感現(xiàn)象的正確解釋。教學(xué)難點自感電動勢的作用。教學(xué)方法實驗與理論探究；師生、生生互動。教具準備計算機，投影儀。課題引入問題導(dǎo)入提問：在電磁感應(yīng)現(xiàn)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？在法拉第的實驗中兩個線園并沒有用導(dǎo)線連接，當一個線困中的電流變化時，在另一個線闡中 為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？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。新課教學(xué)1、在法拉第的實驗中兩個線圈并沒有用導(dǎo)線連接，當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？請同學(xué)們用學(xué)過的知識加以分析說明。（一）互感現(xiàn)象當一個線圈中的電流變化時，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，在感生電場的作用下，另一個線圈中的自由電荷定向運動，于是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當一個線圈中電流變化，在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感。互感現(xiàn)象產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，稱為互感電動勢。利用互感現(xiàn)象，可以把能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，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、收音機里的磁性天線。(二)、自感現(xiàn)象我們現(xiàn)在來思考第二個問題：當電路自身的電流發(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?！狙菔緦嶒?】斷電自感現(xiàn)象。實驗電路如圖所示。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。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)生一時回答不了。再用實驗啟發(fā)。)【演示實驗2】將與燈泡并聯(lián)的線圈取掉。再演示上述實驗，這時燈泡不再閃亮。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 討論：組織學(xué)生討論。出示實驗電路圖，引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)過的電磁感應(yīng)的知識來分析實驗現(xiàn)象。引導(dǎo)學(xué)生將這里的線圈與P5圖4.22所示實驗中的線圈加以對比。在圖4.22所示實驗中，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)電動勢，從而使電路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。 問：這個實驗中，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？ 引導(dǎo)學(xué)生進一步分析：問1：開關(guān)接通時，線圈中有沒有電流？(有電流。)問2：有電流通過線圈時，線圈會不會產(chǎn)生磁場？根據(jù)是什么？(線圈會產(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，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，會發(fā)生什么現(xiàn)象？(會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。) 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)電動勢，這時線圈就相當于一個電源。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)電動勢，使燈泡兩端的電壓增大了。 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。自感電動勢：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。3、演示實驗，強化概念【演示實驗3】演示通電自感現(xiàn)象。實驗電路如圖。開關(guān)接通時，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：為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？(開關(guān)接通時，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)生了自感電動勢，使燈1逐漸亮起來。)問：為什么自感電動勢不是使燈泡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，自感電動勢的產(chǎn)生是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生了變化而引起的，而自感電動勢卻總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。特點：自感電動勢總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化的。具體而言： 如果導(dǎo)體中原來的電流是增大的，自感電動勢就要阻礙原來電流的增大。 I原，則自(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。) 如果導(dǎo)體中原來的電流是減小的，自感電動勢就要阻礙原來電流的減小。 I原，則自(I自)與I原相同5、分析實驗，深化理解實驗1稱為斷電自感現(xiàn)象，實驗2稱為通電自感現(xiàn)象。那么，在實驗1中電路接通的瞬間，線圈是否發(fā)生自感？在實驗2中，把開關(guān)斷開時，線圈是否發(fā)生自感現(xiàn)象呢？(都發(fā)生自感。只不過是我們觀察不到。)實驗2中，如果以很快的頻率反復(fù)打開、閉合開關(guān)，會出現(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)電動勢的大小跟什么因素有關(guān)？(感應(yīng)電動勢的大小跟磁通量的變化快慢有關(guān)。)自感電動勢的大小跟其它感應(yīng)電動勢的大小一樣，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： =LI/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(H) 1H=103mH=106H(三)、自感現(xiàn)象的應(yīng)用： (日光燈、延時計電器)(四)、磁場的能量提問：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：推斷出能量可能存儲在磁場中，以上只能是一種推斷，電磁場具有能雖還需要進一步的實驗驗證。 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)生的自感電動勢較大的其自感系數(shù)一定較大；C、對于同一線圈，當電流變化越大時，線圈中產(chǎn)生的自感電動勢也越大；D、自感電動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I1<I2，斷開時I1>I2； B、接通時I1<I2，斷開時I1=I2；C、接通時I1>I2，斷開時I1<I2； D、接通時I1=I2，斷開時I1<I2。、如圖所示，是是電感足夠大的線圈，其直流電阻可忽略不計，1和2是兩個相同的燈泡，若將電鍵閉合，等燈泡亮度穩(wěn)定后，再斷開電鍵，則 (AC)、電鍵閉合時，燈泡1、2同時亮，然后1會變暗直到不亮，2更亮、電鍵閉合時，燈泡1很亮，2逐漸變亮.最后一樣亮、電鍵斷開時，燈泡2隨之熄滅，而1會亮一下后才熄滅、電鍵斷開時，燈泡1隨之熄滅，2會更亮后一下才熄滅四、課堂小結(jié)作業(yè)布置課后作業(yè)：第三題預(yù)習(xí)作業(yè)：一、預(yù)習(xí)內(nèi)容：4.7 渦流 電磁阻尼和電磁驅(qū)動教學(xué)疑點研討在什么情況下燈泡會在斷電自感中突然閃亮？備課組： 高二物理組