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《互感和自感》教学设计

　一、教材分析与教学设计思路

 　　1.教材分析

互感和自感现象是电磁感应现象的特例。学习它们的重要性在于他们具有实际的应用价值。同时对自感现象的观察和分析也加深了对电磁感应产生条件的理解。

2.学情分析

     互感现象  法拉第发现电磁感应现象的第一个成功试验就是互感现象。学生前面探究感应电流条件中也做过类似的试验，已有感性认识。教学要求是知道互感现象。因此教学中教师可做些有趣的演示实验，引导学生利用已学知识进行成因分析，明确尽管两个线圈之间并没有导线连接，却可以使能量由一个线圈传递到另一个线圈。这就是互感现象

自感现象  学生从前面学习的中知道当穿过回路的磁通量发生变化时，会产生感应电动势，这些结论都是通过实验观察得到的，没有理论证明。但同学们观察到的实验都是外界的磁场引起的回路磁通量的变化，善于动脑筋的同学就会产生这样的思考：当变化的电流通过自身线圈，使自身回路产生磁通量的变化，会不会在自己的回路产生电磁感应现象呢？所以这节课是学生在已有知识上产生的必然探求欲望，教师应抓住这一点。设计探究性课例。自感电动势对电流变化所起的“阻碍”作用，以及自感电动势方向的是学生学习的难点。为突破难点，教师应通过理论探究和实验验证相结合的方法进行教学，为使效果明显，本人特自制教学仪器。

3.教学设计思路

为突出物理知识的形成过程和应用过程的科学方法，本教学设计采取“实验体验-理论探究”和“猜想、假设、理论预测、设计实验、验证、得出结论”相结合的思路分别研究断电自感和通电自感。以利于提高学生分析问题、解决问题的能力。

为突出物理知识与生活的联系，突出在技术、社会领域的应用，本人设计了让学生体验自感触电，并在探究的过程中，让学生估算自己的触电电压（约150V）,使学生有真实感。学生分组实验，模拟利用自感点火，使学生知道物理知识的价值。

　 二、教学目标

 　（一）知识与技能

   1．了解互感现象和自感现象，以及对它们的利用和防止。

   2．能够通过电磁感应的有关规律分析通电、断电自感现象的成因，并能利用自感知识解释自感现象。

　 3．了解自感电动势的计算式，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。

 　4．初步了解磁场具有能量。

 　（二）过程与方法

1.通过人体自感实验，增强学生的体验真实感。激发学生探究欲望

2．通过理论探究和实验设计，培养学生科学探究的方法。加深对电磁感应现象的理解。 

 　（三）情感、态度与价值观

 　 1．通过学生体验，激发学生对科学的求知欲和兴趣。

 　 2．理解互感和自感是电磁感应现象的特例，让学生感悟特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。

 　　根据上述分析与思路确定如下的教学重点与难点。

      三、重难点

重点：（1）自感现象产生的原因；（2）自感电动势的方向；（3）自感现象的应用

　　难点：自感电动势对电流的变化进行阻碍的认识。

四、教学方法

　　本节课教学采用“引导--探究”教学法，该教学法以解决问题为中心，注重分析问题、解决问题能力的培养，充分发挥学生的主动性。其主要程序是：猜想→假设→理论探究科学预测→设计实验→实验验证→得出结论→实际应用。它不仅重视知识的获得，而且更重视学生获取知识的过程及方法，更加突出了学生的学，学生学得主动，学得积极。真正体现了“教为主导，学为主体”的思想。

   五、学法指导;课前提出问题，让学生提前思考，见后。

六、课时分配：2课时；本课时只学习第一课时。

　 七、教学媒体

  教师用：多媒体课件；互感变压器；自制自感现象演示仪；干电池；mp3；音箱；变压器；小线圈；小灯泡；导线若干，

 　　学生用（8人一组）：带铁芯的线圈 ；抽掉打火装置的打火机；干电池（6V）；电键；导线等。

    八、教学流程（第一学时）

 　 （一）　互感 

情境创设：利用可拆变压器进行实验，原线圈接在电源，使副线圈电路中的灯泡发光

提出问题：两个线圈之间并没有导线连接，灯泡为什么能发光？

理论探究：引导学生通过已学知识分析，学生思考后解释原因。

引入课题：互感现象。

 　　1．当一个线圈中电流变化，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感。

 　　互感现象中产生的感应电动势，称为互感电动势。

 　　2．应用互感：变压器；收音机的“磁性天线”。

     演示：声音电信号互感现象，让互感线圈一个接mp3,一个接音放。

　　  3．减小互感：互感现象可发生于任何两个相互靠近的电路之间。在电力工程和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，要采取措施屏蔽。例举数据线。

      过渡语：当一个线圈的电流变化时，它的变化磁场在邻近的电路中激发了感应电动势，那么它会不会在自身的线圈中也激发感应电动势呢？

（二）自感

    情景创设：让几位同学按如图1“串联”在电路里，电源4节干电池

 操作方法：

．闭合开关前，学生体验－―――＂无感觉＂；

．闭合开关后，学生体验－―――＂无感觉＂；

．断开开关瞬间，学生突然受到电击－―――＂迅速收回双手”

　　引入课题 四节干电池何以使这么多同学同时受到电击？学生对此引发的思维疑问和惊奇而提出问题，

　 提出问题：1.电源断开了，电从何处激发而来？ 2.是发生电磁感应吗？ 3.假若是，能解释上面的现象吗？

学生探究，学生交流后解释原因，Ppt演示。学生估算自己所承受的瞬间电压。

得出结论1：当电流减少时，线圈中能产生电磁感应现象。感应电流方向与原电流方向相同，阻碍电流的减少，推迟了电流减少的时间。

再次提出问题：　电流增大时，又会是怎样的情景呢？

   猜想：可能是线圈发生电磁感应现象

假设：假设线圈发生电磁感应现象

理论分析:感应电动势阻碍电流的增加，电流不会立即达到，只能缓慢增加，即有延时性

鼓励学生设计实验：选出学生设计的通电自感实验电路图如下？请大家分析是否合理？如果不合理，请提出改进方案

分析讨论：

方案1如图甲（无法判断。不合理）

方案2如图乙（开关闭合瞬间灯泡能发光。由于灯泡的明暗快慢变化显示了线圈中电流的变化情况，但是一个灯泡没有对比，无法说明问题，无法说明问题。不合理）

方案3如图丙（同规格灯泡，将调到既能看到延时，又能对比，合理）

方案3预测：开关闭合瞬间，灯立即变亮，逐渐变亮的现象

分析原因可知 由楞次定律，在通电瞬间，线圈电流增大时，穿过线圈的磁通量增加，线圈中产生生感应电动势（自感电动势），它阻碍了线圈中电流的增大，推迟了电流达到常值的时间，因此出现逐渐变亮的现象。这种阻碍有别于阻止。最终达到正常值。

进行实验，证实猜测。

得出结论2：与预测相同

当电流增加时，线圈中能产生电磁感应现象。感应电流方向与原电流方向相反，阻碍电流的增加，推迟了电流增加的时间。

引出定义：

自感:1．由于导体（如：线圈）本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，叫自感现象。

　　2．自感现象中产生的电动势叫自感电动势。

　　自感电动势的作用：阻碍导体中自身的电流变化。

　　注意：“阻碍”不是“阻止”，电流原来怎么变化还是怎么变，只是变化变慢了，即对电流的变化起延迟作用。

   自感的利用与防护：利用：自感现象在各种电器设备和无线电技术中有广泛的应用，自感线圈是交流电路的重要元件。以后的学习会讲到。

例  日光灯等；燃气灶打火  制造精密电阻等

防护：变压器、电动机等器材都有很大的线圈，当电路断开时会产生很大的电动势，使开关产生电火花，引起人身伤害，因此电动机等大功率用电器开关最好把开关浸在绝缘油中，避免出现电火花。

（三）、学生分组实验：模拟打火装置或没有防护措施的电动机开关断开的情景

（四）、学以致用：问题：1.画出断电前后，通过线圈电流

2.断电时灯泡将做出怎样的反应?

实验验证。

（五）、要点回顾：

要点1  无论是外界引起的磁通量变化，还是自身引起的磁通量变化，只要穿过回路的磁通量发生了变化，都能产生感应电动势（这是我们对电磁感应的进一步理解.)

要点2 自感电动势总是阻碍电流的变化。显示出“电惯性”其方向与电流方向的关系为：增反减同

要点3  自感的效果是延迟了电流变化的时间

科学方法经历：猜想、假设、理论推理、设计实验、验证、得出结论。

结束语：上面我们研究了自感电动势的方向，那么自感电动势的大小与什么因素有关呢？下一节继续探究。

（六）、作业，查阅资料，了解电感镇流器日光灯的构造和分析镇流器工作原理

（七）教学反思：本节课的课题是《互感与自感》，教学目标顺利达成，教学中较好的体现了新课程理念，课堂气氛活跃，学生学习兴趣浓厚，较好的突破了教学难点。这节课的设计比较新颖，不拘泥于教材。加强了学生的体验，互动和探究。实践证明有很强的可行性。具体如下。

对于互感，我通过变压器互感使灯泡发光和通过MP3音乐互感使音箱发音，使学生通过看和听真切的感受到了互感的存在，从生活走向物理，大大诱发了学生的学习兴趣。

对于自感部分的教学，我做了较大的改进。书上是直接给出了两个通电和断电实验，而我却采用了让学生先做了一个“有惊无险”的断电自感实验，使学生体验深刻，很好的激起了学生的探究欲望。这个实验的另一优点是，学生参与面广，师生互动，且器材易得，改装方便。

对于通电自感，与教材相比，我也做了很大的改进。把这一内容设计成了探究课。通过猜想、设计实验、预测结果、实验验证、得出结论的方法，使学生经历了比较完整的科学探究过程，也使学生对知识的理解和能力的提高很好地结合起来。

最后，又通过学生分组实验，利用断电自感，模拟打火装置，使物理走向社会，学生感受到了学物理的意义。同时进一步提高了学物理的兴趣。

这节课较好的处理了课堂的生成性，当实际实验中把电压接成6v后（原设置3v），一切数据就按6v计算，并将结果写在黑板上，以示与屏幕上的区别。

本节课还有一个亮点，通过自制断电、通电自感演示仪器，效果比成品仪器好的多。

不足之处：，（1）由于实验条件所限，分组实验人数较多，部分同学未亲自打火。（2）因为学生未见过传感器，探究中学生未意识到用仪器即时反应电流变化的问题。（3）教学中部分实验结果按预设进行了计算，但情况有变，数据在屏幕上没法改，显得有点尴尬。（4）过于急躁在学生回答问题时插话，打断学生的回答，致使某些提问的学生不能全面的回答问题（5）有的地方给学生留的思考时间还不够充分。

备注：自感学生学法指导

情形1.探究电流减少时的自感现象

如图所示，  

（1）当通过线圈电流减少时，磁场如何变化？通过线圈的磁通量如何变化，感应磁场的方向如何？感应电流（感应电动势）方向如何？

(2）若感应电流的方向与原电流方向相同，对原电流的减少阻止了吗？若没有？对原电流将起到什么作用？画出电源断开后变化的大致图像。

(3)设计的电路如图所示3,已知，，电源断开后，灯将出现什么现象？方向与断开前有什么区别？

情形2 电流增大，线圈自身电磁感应分析

如图

（1）你相信变化的电流通过线圈时，能在自身线圈激发感应电流（感应电动势）吗？

（2）若存在可能，当通过线圈电流增大时，磁场如何变化？通过线圈的磁通量如何变化，感应磁场的方向如何？感应电流（感应电动势）方向如何？

（3）若感应电流的方向与原电流方向相反，对原电流的增加阻止了吗？若没有？对原电流将起到什么作用？

（4）若感应电流对原电流增加起到延时作用，你能设计一个电路验证吗？画出电路图？

（5）若用开关闭合使电流增大，请画出在电健闭合后，感应电流随时间变化的大致图像？