2.4 互感和自感 教学设计（表格式）

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《互感和自感》教学设计
设计题目 互感和自感 参赛选手
设计理念 （1）《高中物理新课程标准》的课程理念和课程目标。（2）布鲁纳的“发现式”教学模式与杜威的“从做中学”教学模式。（3）STSE教育理念。
教学目标 物理观念 认识互感自感概念及其产生原因。掌握互感自感的应用，会分析互感自感现象。
科学思维 通过分析综合，推理论证建立互感和自感的物理模型，并能够运用电磁感应，楞次定律等已有知识对新问题进行分析。
科学探究 根据实验现象分析问题，提高学生分析、解决问题的能力。通过实验理解掌握互感和自感的原理。
科学态度与责任 体会互感和自感应用对人类生活和社会发展的影响。通过分析互感自感利弊情况全面认识对待事物的科学态度。
教材分析 课标要求：通过实验观察互感和自感现象，知道其内容含义，并能在有关问题中识别和直接应用。教材内容：本节课是电磁感应的重要应用内容，既是对前面学习电磁感应基础知识走向应用的延申，也是后面学习交变电流和传感器的基础，本堂课起到了承上启下的作用。教材处理：从实现现象引入概念，化抽象为具体，从定性分析和定量观察，全面的感知互感和自感的存在。
学情分析 知识基础：具备电磁感应基本规律知识和一定的实验探究能力。心理特点：高中生兴趣爱好广泛，求知欲与好奇心强烈。对学习和科技活动有极大的兴趣和爱好。思维特点：抽象逻辑思维在个体智力发展中占优势，但逻辑思维还需要经验支持。
教学重点 理解互感和自感现象产生的原因
教学难点 自感规律及其应用
教学方法 实验法、讲授法、讨论法
教 具学 具 线圈、导线、干电池、音响、自感现象演示器、电流传感器、数据采集器、PPT课件
教学流程图
教学过程 师生活动 设计意图
引入新课新课讲授巩固提升课堂小结 一、音乐共赏 用手机和音箱直接相连，可以从音箱听到手机播放的音乐，断开二者相连的部分，没有声音了。提出问题：如果不用导线将手机和音箱相连，有没有什么办法，能够从音箱中听到手机播放的音乐？引出实验：“隔空传音实验”导线与手机相连，线圈B与音箱相连，导线缠绕易拉罐过程中能听见音箱中播放出来的音乐，且缠绕圈数越多音乐声音越大越清晰。两线圈远离时声音减弱甚至消失。 二、情境创设两个线圈之间根本没有用导线相连，为什么会出现这样的情况？学生分组讨论，运用电磁感应知识解释。（一）互感现象学生分析概括：与手机相连的A线圈中的电流是变化的，那么它产生的磁场就是变化的，与它靠近的B线圈中的磁通量就是变化的，因而B线圈中就会产生感应电动势，因而就会产生感应电流，于是音箱中便有了音乐的声音。由此引出互感现象的定义。定义：由于一个线圈中的电流变化，使得另一个线圈中产生感应电动势的现象称为互感现象。应用：变压器、收音机中的磁性线圈、手机无线充电等。（二）自感现象发问设疑：一个线圈中的电流发生变化时，会在另一个线圈中产生感应电电动势，那么这个电流变化的线圈本身会不会产生感应电动势？千人振实验：线圈、两节干电池、开关串联，在线圈两端引出两根导线，三名同学手拉手站好，两端同学握住导线两端金属，闭合开关时并无明显感觉，在开关断开的瞬间有触电的感觉。由此引出自感现象的概念。自感现象：由于线圈中本身的电流发生变化，使得线圈自身产生感应电动势的现象，我们就把它们称为自感现象。三、实验探究1.学生分组实验： 自感现象演示器断电自感现象中小灯泡闪亮现象。线圈电源和开关串联，小灯泡与线圈并联，开关闭合时小灯泡发光，在开关断开的瞬间，可以观察到小灯泡“闪亮”了一下。通电自感现象中小灯泡延迟发光现象。电路如下图所示，两灯泡并联，并分别与滑动变阻器和线圈串联，将滑动变阻器阻值与线圈阻值提前调至相同，闭合开关时，能够观察到小灯泡A立即发光，小灯泡B慢慢变亮。断开开关时两灯泡均缓慢熄灭。 教师演示实验： 用电流传感器代替灯泡接入两支路中，连接数据采集器，在传送到电脑中投屏展示，这样电脑屏幕中能够及时反应电流随时间变化的图像，以时间为横轴，电流为纵轴建立直角坐标系，把两支路的图像显示在同一个图中，闭合开关、断开开关，观察图像。 图像特点：闭合开关瞬间A支路电流立即达到稳定值，B支路缓慢达到稳定值，断开开关瞬间，B支路电流缓慢减小，A支路电流突然反向，且此时二者关于t轴对称。分析概括学生分析两实验的现象，总结并小组讨论，得出结论。（1）学生分组实验断电自感：由于灯丝电阻比线圈电阻大，所以闭合开关时线圈通过线圈的电流大，在断开开关时，线圈中电流突然减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，线圈中就会产生一个与原方向相同的感应电流，此时线圈相当于一个电源，与灯泡构成一个闭合回路，这个瞬间为了保护线圈中的电流大小和方向保持不变，由于是线圈中的这一个电流就会以与刚才相反方向流过灯泡，这时电流比刚才电流大，所以灯泡会突然闪亮一下。通电自感：开关闭合瞬间，线圈中电流是变大的，穿过线圈的磁通量也会增大，此时线圈中就会产生一个感应电动势，阻碍电流的增加，于是就延迟了灯泡电流达到稳定值的时间，所以与线圈串联的灯泡逐渐变亮。教师演示实验结论：两灯泡大小规格完全相同，开关闭合瞬间，B支路的线圈中电流变大，穿过线圈的磁通量也会增大，此时线圈中就会产生一个感应电动势，阻碍电流的增加，于是就延迟了B支路电流达到稳定值的时间，所以，A支路电流瞬间达到稳定值，B支路电流逐渐增加，缓慢达到稳定值。开关断开瞬间，电源提供灯泡A的电流瞬间消失，线圈中电流减小，这时线圈中产生一个自感电动势，阻碍电流的减小，这时线圈相当于一个电源，两灯泡、滑动变阻器构成一个闭合回路，线圈中的电流就会流经串联的两灯泡，电流大小相等,但流过灯泡B的电流方向与原电流方向相反。所以会有上图的两电流对称情况。拓展延伸自感系数：描述线圈产生自感电动势本领的物理量。影响因素：线圈圈数、线圈大小、线圈形状、是否有铁芯等。单位：亨利，简称“亨”常用还有“毫亨”“微亨”。亨利：美国物理学家，1830年第一次发现电磁感应，比法拉第还早一年，却没有直接发表，他一生中还有很多重要的发明和发现，但是他从不申请专利，而是无偿公布于社会，所以亨利是一位伟大无私的物理学家。自感现象在生活中的应用：煤气灶点火装置、电火花打点计时器、老式日光灯正流器。自感的危害：开关烧蚀、电火花等。应对措施：将大功率的用电器开关触点放在绝缘性很好的油中（油浸开关）。课程小结 用新奇的隔空传音实验，第一时间抓住学生的注意力，达到了寓教于乐的教学目的。发问设疑，启发思考引出互感。通过前面的电磁感应基础知识基础，分析总结出隔空传音实验的奥秘。利用生活实例进一步对其应用进行延伸，让物理回归生活。互感现象在生活中是广泛存在的，学生列举更多的实例，养成观察生活的好习惯，并且学以致用。利用新奇震撼的实验带领学生走入自感的世界，学生亲身体验，建立概念理解性质，引入自感。从而达到变教为引的教学目的，突出教学重点。采用学生分组实验，学生能够亲身体验，直观的观察实验现象，从定性角度分析到自感的存在；同时，小组合作的方式，学生互帮互助，共同进步。这部分总体也体现了以学生为主的教育思想，并突出教学重点。通过神奇现象，以直观的视觉效果，感知，引发学生对小灯泡电流情况分析的欲望，从而加深对自感规律的认识。借助电流传感器、数据采集器等现代教育技术手段，学生能够从定量观察角度观察断电自感和通电自感实验中电流的变化情况。进而将微观原因与宏观现象有机的结合在一起。 达到了化抽象为具体的教学目的。真正的做到了让学生知其然，必知其所以然，进而顺利的攻克教学难点。学生通过自己分析实验现象，总结概括实验结论，构建知识脉络，培养学生概括总结能力和知识体系建构能力，即巩固了知识基础，又学习了新知识。学生能够体会自感现象的神奇，领悟物理教学化抽象为具体的魅力，激发兴趣，增强能力。在讲述知识点的同时又能渗透科学和科学家的故事，学生能够深刻体会科研的艰辛和科学家的奉献精神。至此，拓展延伸这部分的设计体现了从生活走进物理，从物理走向社会的教育理念。总结归纳本节课所学，帮助学生建立知识框架。
课后练习 思考题：断电自感实验中，断开开关时小灯泡的能量从哪里来？ 培养学生分析问题解决问题的能力。
板书设计 按照教材流程进行板书设计，突出重点内容，易于学生理解，帮助学生记忆和理解互感和自感规律及其有关知识点。
教学反思 在本节课的教学过程中，整个设计逻辑清晰，充分体现了“教师为主导，学生为主体”的教学理念，跟以实验为基础，以能力方法为主线的原则，使学生愿意去思考、愿意去学，从而真正把知识内化，便于激发学生的思维活动，把课堂充分地归还给学生,符合高中课堂的教学要求,使学生掌握重点的同时突破难点,有利于提高课堂教学质量。在分析自感现象时为了使问题形象具体化，充分考虑了学生的心理特点和认知水平，利用多媒体辅助教学的优势，引导学生进一步获取知识，增强了学生学习的自信心。
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