新课程下“自感互感”的教学设计

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【教学目标】

1.知识与技能

（1）了解互感和自感现象。

（2）了解自感现象产生的原因。

（3）知道自感现象中的一个重要概念――自感系数，了解它的单位及影响其大小的因素。

2.过程与方法

（1）利用已知知识发现问题、提出问题，并设计解决问题的方法，产生创新和设计的冲动。

（2）通过对实验的设计、观察和讨论，培养学生的探究能力、观察能力和分析推理能力。

（3）通过自感现象的利弊学习，培养学生客观全面认识问题的能力。

3.情感、态度与价值观

体验用已知知识去探索未知规律的乐趣，增强学习的成就感。

【重点、难点及解决办法】

1.教学重点

自感电动势的作用。

2.教学难点

（1）自感现象的产生原因分析。

（2）通、断电自感的演示实验中现象解释。

【教具准备】

通、断电自感演示装置，电流传感器，线圈，电池四节（带电池盒），导线若干。

【重点、难点的学习与目标完成过程】

（一）引入新课

问题情境：发生电磁感应的条件是什么？产生的感应电动势的方向怎么判断？感应电动势的大小与什么有关？

（二）新课教学

要学到的基本概念：互感、互感现象、互感电动势。

1.对互感的理解

互感现象不仅发生与绕在同一铁芯上的任何两个相互靠近的电路之间、线圈之间，还可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。

问题情境：（互感中的能量）另一电路中能量从哪儿来的？

小结：互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。

互感的应用和防止。

2.自感现象

（1）问题情境

由电流的磁效应可知，线圈通电后周围就有磁场产生。电流变化，则磁场也变化。那么对于这个线圈自身来说，穿过它的磁通量的过程中也发生了变化。是否此时也发生了电磁感应现象呢？我们通过实验来解决这个问题。

（2）断电自感

①学生参与实验：首先让一名学生与一节干电池相连，闭合开关和断开开关时，没有任何感觉。然后把一线圈与人相连（如图所示），闭合后再断开开关，学生有猛的触电的感觉。

设疑：为什么会有触电的感觉呢？

通过与一般情况的比较，启发学生思考有什么不同，学生会马上发现不同之处是有了个线圈，进而想：是否是线圈在“做怪”呢？然后回顾电磁感应的知识，分析线圈的作用。

②断电自感演示实验：如果把学生换成小灯泡，大家可以猜想在开关闭合、开关断开时的小灯泡会“触电”吗？

得到断电自感时自感电动势的作用及自感电动势的方向。

得出自感、自感现象、自感电动势的概念。自感的类型：断电自感、通电自感。

（3）通电自感

①演示课本通电自感演示实验。观察现象：在开关闭合瞬间时灯泡的发光现象，引导学生分析出灯泡A2为什么会晚一点发光。

②取下灯泡，换上两个电流传感器，观察电脑中由数据采集器采集的电流信号的瞬间变换。可以清楚知道在开关闭合瞬间通过电阻的电流和通过线圈的电流的增大的快慢不同。

引导学生分析通电自感时自感电动势的作用及自感电动势的方向。

（4）磁场的能量

问题情境：在课本图4.6-4中，开关断开后，灯泡的发光还能持续一段时间，有时甚至比开关断开前更亮，这时灯泡的能量是从哪里来的呢？教师引导学生分析，可以看作电源把能量输送到磁场，储存在磁场中。

（5）自感现象的理解

线圈中电流的变化不能在瞬间完成，即不能“突变”。也可以说线圈能体现电的惯性。

3.自感系数

问题情境：我们都知道，感应电动势的大小与回路中磁通量变化的快慢有关，而自感现象中的自感电动势是感应电动势的一种，就是说，自感电动势也应正比于穿过线圈的磁通量的变化率，即：E∝ΔΦ/Δt，而磁场的强弱又正比于电流的强弱，即磁通量的变化正比于电流的变化。所以也可以说，自感电动势正比于电流的变化率。即E∝ΔI/Δt写成等式即：E=LΔI/Δt自感系数，简称自感或电感，用字母L表示。

影响因素：形状、长短、匝数、有无铁芯。单位：亨利。符号：H。常用单位：毫亨（mH）、微亨（μH）。

（三）反馈练习

（四）课堂小结

自感现象是电磁感应现象殊情形，它的产生原因是由于通过导体自身电流发生变化。

自感电动势的大小与电流变化快慢和自感系数有关，它总是阻碍导体中电流的变化。

（五）布置作业

完成课后习题。

【教学体会】

本节课的第一个感受是课堂实验的重要性。通过实验演示后再进行分析可以产生很好的效果。有些实验，如果学生可以参与到这个实验当中，学生会产生更强烈的学习探究欲望，那效果就会更好，例如，断电自感实验我多次在实验室准备，线圈选择的是变压器的副线圈，只用一节干电池做实验，效果既明显，实验又安全。另外，传感器的使用加深了学生对通电自感现象中电流的变化的直观认识，同时该图像也可以复习断电自感的电流变化，一举多得。第二个体会是不一定要按照教材的编排来讲，我考虑到断电自感的实验效果明显，容易抓住学生的注意力，激发学生的兴趣，所以在教学中我就安排先讲断电自感，后讲通电自感。

（作者单位 湖北省武汉市第十五中学）