互感和自感课堂教学设计方案

互感和⾃感课堂教学设计⽅案
《互感和⾃感》的教学设计⽅案
湖南省株洲市南⽅中学何艳
⼀、教学设计思路
以新课程的三维⽬标为宗旨，重视学⽣的学习过程，体现“以学⽣为主体，以教师为主导”的新型师⽣关系，强化情感、态度与价值观的教育，提⾼学⽣的科学素养。

⼒图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围。

⿎励学⽣合作探究，为学⽣与学⽣，教师与学⽣的交流与合作创设更多的机会，也为教学活动中的“⽣成”搭建舞台。

特⾊设计有⼆，其⼀：密切联系⽣活（如电磁炉使灯泡发光，线圈传送⾳乐，千⼈震实验）；其⼆；创造性地利⽤现代化仪器和设备进⾏实验为教学服务（如传感器等），突破难点。

⼆、教学⽬标
1、能利⽤电磁感应的有关规律分析通电⾃感和断电⾃感的成因。

2、了解⾃感电动势的作⽤以及决定因素，知道⾃感系数是表⽰线圈本⾝特征的物理量，知道它的单位及其⼤⼩的决定因素。

3、通过实验的观察、设计与分析，培养学⽣的观察能⼒，实验能⼒和探究能⼒，加深对知识的理解，激发学⽣的兴趣。

4、通过了解互感和⾃感的应⽤与防⽌，体会物理知识与技术的融合之美。

三、教学重点
⾃感现象产⽣的原因和特点
四、教学难点
运⽤⾃感知识分析实际问题五、教学流程
六、教学过程
教师：同学们，前⾯我们学习了电磁感应现象的基本规律，今天这节课我们来探讨两种⾮常重要的电磁感应现象，互感和⾃感。

板书课题：互感和⾃感
新课教学：
（⼀）互感
互感现象的引⼊：电磁炉通过线圈让⼩灯泡发光，让学⽣感知“互感”
教师：这是⼀个线圈，和⼩灯泡构成⼀个闭合的回路，⼩灯泡并没有亮。

先将线圈放于垫有⽑⼱的电磁炉上，将电磁炉接通电源，灯泡亮了。

打开电磁炉，让学⽣看看电磁炉的内部，有⼀个线圈，我们把这个线圈称为A 线圈，把这个线圈称为B线圈。

这两个线圈之间根本没有⽤导线相连，但是能量从⼀个线圈传递到了另⼀个线圈，它们是怎么传递的呢？（停顿⽚刻）
（课件动态演⽰）由于A线圈中的电流发⽣变化，所产⽣的磁场也是变化的，就会引起B线圈中的磁通量变化，从⽽在B线圈中产⽣了感应电动势,这样,与B线圈相连的灯泡亮了。

分析现象，建⽴概念：像这种当⼀个线圈中的电流发⽣变化时，它所产⽣的变化的磁场会在另⼀个线圈中产⽣感应电动势的现象，我们就称之为互感现象。

（投影互感概念）
板书：（⼀）互感现象
在互感过程中产⽣的感应电动势叫互感电动势。

互感现象的应⽤：线圈听⾳乐，让学⽣通过声⾳感知“互感”
教师：这是⼀个MP3，这是⼀个⾳箱，两者通过导线相连，MP3中随⾳乐变化的电流将通过导线传送到了⾳箱，下⾯我们⼀起来欣赏（播放10秒钟⾳乐）
演⽰：拆开对接的导线，⾳乐停了。

（问：还有声⾳吗）
教师：如果不⽤导线直接相连，还有其它⽅法来传送吗？同学们相互讨论⼀下，请⼀位同学到前⾯来演⽰⼀下。

教师：利⽤互感现象，可以传递能量，⽐如说：变压器，它就是把电能从⼀个线圈传送到另⼀个线圈。

再⽐如说收⾳机⾥的磁性天线，也是利⽤互感把⼴播电台的信号从⼀个线圈传递到另⼀个线圈。

（展⽰图⽚）（8min）（⼆）⾃感
教师：当⼀个线圈中电流变化时，它产⽣的变化的磁场会在另⼀个线圈中激发出感应电动势，那么在线圈本⾝会不会激发出感应电动势呢？带着这个问题，接下来我们来做⼀个⾮常有趣的实验。

⾃感现象的引⼊：千⼈震实验
介绍装置：这是两节⼲电池，这是⼀个线圈，与开关构成了⼀个回路，在线圈的两端引出两根导线，同时我还需要15位同学协助我共同完成这个实验。

【演⽰】找⼗五位同学⼿拉⼿按如图所⽰把⾃⼰并联在线圈两端，旁边的两位同学分别握住裸露导线的两端。

（⼈体接⼊电路的电路如下图）
教师：请你们⼿拉⼿串联起来，注意中间不能有断开的地⽅，旁边的两位同学抓住导线两端。

教师：好，现在我闭合开关，有感觉吗？（没有触电的感觉，学⽣很⾼兴）实验结束！迅速将开关断开。

（学⽣猛地跳起来！）
教师：好，谢谢你们！下⾯我们来采访⼀下其中的⼀位同学。

（留下站中间的某位同学）
教师：（采访）刚才你有什么样的感受？
学⽣：有触电的感觉。

教师：触电了，什么时候触电？
学⽣：在开关断开瞬间。

教师：好，谢谢你。

教师：两节⼲电池把15位同学同时电到了，这事听起来很奇妙。

教师：通过刚才的体验，我们发现开关闭合时，加在⼈体两端的电压⼤约为。

（3V）对，3V，所以没什么感觉。

（课件动态显⽰）但是开关断开时，为什么有明显被电击的感觉？（学⽣回答）正如刚才这位同学所说，开关断开瞬间，流过线圈的电流突然减⼩,则穿过线圈的磁通量也突然减⼩，根据电磁感应定律，线圈中就会产⽣感应电动势。

教师：像这种由于线圈本⾝电流发⽣变化，使得线圈⾃⾝产⽣感应电动势的现象，我们把它叫做⾃感现象，产⽣的感应电动势我们就称为⾃感电动势。

（6min）
板书：（⼆）⾃感现象
教师：下⾯我们应⽤⾃感的知识来分析两种常见的⾃感现象。

【演⽰实验】断电⾃感
教师：断电⾃感就是其中之⼀
板书：1、断电⾃感
教师：在刚才的电路中我接上⼀个⼩灯泡，闭合开关，灯泡亮了，这个电路中，线圈的电阻⼩于灯泡的电阻，那么哪⼀条⽀路的电流⼤些？
学⽣：（齐答）线圈中的电流⼤些
教师：接下来，请⼤家注意观察：开关断开时⼩灯泡的亮度。

教师：看到什么现象了？
学⽣：（齐答）灯泡闪亮了⼀下
教师：哦是吧那开关断开瞬间，电源已经停⽌供电了，⼩灯泡为什么还会突然闪亮⼀下？
学⽣：学⽣讨论后分析。

（教师认真听学⽣的回答）
引导学⽣分析灯泡闪亮的原因。

（重点详细分析）
教师：（结合课件分析）
下⾯我们⼀起来分析⼀下：
电路闭合稳定状态时，流过线圈的电流I2⼤于流过灯泡的电流I1，线圈中有电流就会产⽣磁场，线圈内部磁场⽅向。

⽅向向左。

开关断开瞬间，灯泡中的电流I1瞬间消失，同时，线圈的电流也要减⼩，则穿过线圈的磁通量减⼩，根据楞次定律，感应电流的磁场⽅向与原磁场⽅向。

也要向左，所以感应电流的⽅向与原电流的⽅向相同。

线圈此时相当于⼀个电源，与灯泡构成了⼀个闭合回路，这个⾃感电动势，在这⼀瞬间保持了线圈这⼀⽀路中的电流⼤⼩与⽅向不变。

于是线圈中的电流就会从右向左流过灯泡，并且⼤于原来的电流I1。

所以灯泡会闪亮⼀下。

（7min）
教师：线圈中电流减⼩时会产⽣⾃感现象，那么线圈中电流增⼤时，会不会产⽣⾃感现象呢？
【演⽰实验】通电⾃感
连接电路如图，调节滑动变阻器电阻与线圈的直流电阻相等，保证开关闭合后两个灯泡亮度相同。

先引导学⽣分析推测将会看到什么现象，然后进⾏实验。

教师：同学们请看这个电路，这⾥有两条⽀路，⽀路上有两个规格完全相同的灯泡，灯泡A与⼀个线圈串联，灯泡B与⼀个滑动变阻器串联，调节滑动变阻器可以改变灯泡B的亮度，为了⽅便⽐较，将两条⽀路的电阻调到了相等。

提醒：接电源
教师：⼤家能不能预测⼀下，在开关闭合瞬间，会出现什么样的现象？我们来看看开关闭合瞬间，两个灯泡的发光情况？（闭合两次）
教师：找同学描述⼀下所观察到的现象。

观察与描述：B灯瞬间变亮，A灯逐渐变亮。

教师：为什么与线圈串联的灯泡A是逐渐变亮呢？
交流与讨论（学⽣回答，课件动态分析）
开关闭合瞬间，线圈中的电流增⼤，穿过线圈的磁通量增⼤，根据电磁感应定律，线圈中就会产⽣⾃感电动势，它在这⾥起到了什么样的作⽤？阻碍线圈中电流的增加，于是就延迟了电流达到稳定值的时间，所以我们看到了A灯逐渐变亮。

（4min）
教师：这就是另⼀种常见的⾃感现象：通电⾃感
板书：2、通电⾃感
教师：前⾯的实验中，我们对⾃感现象进⾏了定性的分析，我们也可以借助电流传感器来进⾏更为精准的分析。

将电流传感器接⼊断电⾃感中灯泡所在⽀路，连接数据采集器，再传送到电脑，这样，电脑屏幕上就能够即时反映电路中电流随时间的变化情况。

【演⽰】将电流传感器串联在灯泡所在⽀路，通过电脑作图精确分析通电
⾃感过程中的电流变化，验证上述分析是否正确。

教师：好，我们看看电流随时间的变化。

当电流从红⾊接线柱流⼊时图像在t 轴的上⽅。

（设置）我们以时间为横轴，电流为纵轴，建⽴直⾓坐标系。

交流与讨论：
教师：现在屏幕中是开关闭合时，电路稳定状态以及开关断开时分别记录下来的i －t 图像。

下⾯请同学们分组讨论⼀下：这两段图像的特征，以及产⽣的原因。

学⽣：。

教师：（击掌）好，我们讨论到此，下⾯请同学来说说这两段图像的特征，以及产⽣的原因。

（学⽣起来之后）
教师：为了⽅便，我们在电路图中进⾏分析。

教师：回答得⾮常好！说明同学们对⾃感现象已经理解得很好。

教师：其他组还有没有不同的意见或要补充的？
学⽣回答。

（3min ）
教师：⾃感电动势也属于感应电动势，其⼤⼩同样遵循法拉第电磁感应定律。

由法拉第电磁感应定律知道：E=n ΔΦΔt
教师：对于⼀个给定的线圈，磁通量的变化取决于磁场的变化，⽽磁场的变化⼜是由电流的变化引起的。

（板演）
∵ΔΦ∝ΔB，ΔB∝ΔI
∴ΔΦ∝ΔI
这样⼀来∴E∝ΔI Δt
——⾃感电动势正⽐于电流的变化率把这个正⽐关系写成等式的话：E ＝L ΔI Δt
板书：⼤⼩：E ＝L ΔI Δt
三、⾃感系数
教师：式中的L 在物理学中称为⾃感系数，简称为⾃感或电感，它描述的是线圈产⽣⾃感电动势本领⼤⼩的物理量。

教师：那么影响⾃感系数的因素有哪些呢？请⼤家猜想⼀下（学⽣猜想）教师：研究表明决定⾃感系数⼤⼩的主要因素有：线圈的⼤⼩、形状、单位长度的匝数，有⽆铁芯等因素，是⼀个由线圈本⾝决定的物理量。

（投影）
投影：⾃感系数单位：H 、mH 、µH。

教师：（介绍亨利）亨利是美国的⼀位物理学家。

他在1830年就第⼀次发现了电磁感应现象，⽽法拉第是1831年，⽐法拉第还早⼀年发现，但是他当时发现了却没有及时发表。

其实，在亨利的⼀⽣中，还有很多重要的科学发明与发现，但是他从来不去申请专利，⽽是⽆偿地公布于社会。

他是⼀位伟⼤的、⽆私的科学家。

（4min ）
⾃感的应⽤和防⽌
教师：⾃感现象在⽣产⽣活中应⽤很⼴泛。

今天⽼师也给⼤家带来了⼀个⼩装置，我们也可以现场试⼀试。

请同学们按照屏幕上的装置图构建好电路，要求能看到电⽕花的闪现。

（学⽣实验）
教师：（击掌）好，请⼤家整理好器材。

教师：同学们动⼿能⼒不错，实验都很成功。

（4min）
教师：⼤家想⼀想，这样的装置在⽣活中有什么应⽤？（打⽕机应⽤的不是⾃感现象，⽽是压电陶瓷技术，⼤家可以课后了解。

还有什么？煤⽓灶⾥⾯的点⽕装置），⾃感现象的应⽤还有很多，⽐如：⽇光灯⾥⾯的镇流器利⽤的也是⾃感现象。

教师：当然，⾃感现象在⽣活中有时也会造成危害，⽐如说电动机等设备中有匝数很多的线圈，当电路中的开关断开时会产⽣很⼤的⾃感电动势，使得开关中的⾦属⽚之间产⽣电⽕花，烧蚀接触点，甚⾄引起⼈⾝伤害。

为了避免产⽣电⽕花，常常把电动机等⼤功率⽤电器的开关触点放在绝缘性很好的油中，这样就不会产⽣⽕花放电，这种开关⼀般我们把它叫做油浸开关。

四、磁场能量
总结：今天这节课我们主要学习了互感和⾃感现象，并且分析了产⽣这些现象的原因，了解了互感和⾃感的⼀些应⽤和防⽌。

这节课我们还留下了⼀个⼩⼩的问题，请同学们参考教材的24页相关内容，课后思考这么⼀个问题：在“断电⾃感实验”中，开关断开后，⼩灯泡突然闪亮了⼀下。

这时⼩灯泡的能量是从哪⾥来的呢？
今天这节课⼤家表现都很好，⽼师在这⾥再次谢谢⼤家！好，下课！(3min)。