互感和自感教學分析互感與自感現象都是電磁感應現象在技術中的應用。本節對互感現象要求不高，只要求知道互感現象的產生，以及互感現象在電工技術和電子技術中的廣泛應用。互感現象是變壓器的工作基礎，有些內容可以在變壓器一節中提及。本節的重點和難點應放在自感的學習上，通過對自感現象的分析，引導學生理解自感的原理和規律，教學內容涉及自感對電路電流的影響、自感系數、自感電動勢等。教學目標1．知道什么是互感現象以及互感現象在實際生活中的應用。2．知道什么是自感現象以及自感電動勢。3．知道自感系數是表示線圈本身特征的物理量，以及自感系數的單位。4．通過演示通斷電自感實驗，結合實際生活體驗，體會并分析自感現象的本質及自感電動勢對電路的影響。5．在實驗探究的過程中，對磁場中能量的傳遞和轉化作出合理猜測，加深對能量守恒定律的理解。教學重點難點本節重點是引導學生正確理解自感現象的產生原因和結果，探究自感現象的規律。本節課的難點是分析自感電動勢對原電流變化產生的阻礙作用。在教學過程中，可以采用演示實驗、學生分組討論等方式分析實驗現象,幫助學生驗證結論，同時更直觀地體驗自感的實質。教學方法與手段以演示實驗為先導，引導學生在實驗現象的基礎上，運用電磁感應的相關知識分析互感和自感的實質；以分組討論的方法，調動學生積極思考,得出結論。eq\o(\s\up7(),\s\do5(課前準備))教學媒體兩個多匝線圈(匝數可調)，開關，導線若干，干電池兩節，自感現象演示儀(通電/斷電自感)，多媒體設備，PPT課件，視頻片段知識準備溫故知新1．感應電流產生的條件：閉合電路中______________________________。2．楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙___________________________________________________________________________________。3．法拉第電磁感應定律：電路中的感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的________成正比，表達式為________。4．能量守恒定律：能量既不會________，也不會________，它只會從一種形式________為其他形式，或者從一個物體________到另一個物體，而在________和________的過程中，能量的總和________。預習自學1．互感：兩個線圈之間并沒有導線相連，當一個線圈中的________發生變化時，它所產生的________會在另一個線圈中產生________，這種現象叫做互感。2．互感電動勢：在________過程中產生的感應電動勢。3．自感：當一個線圈中________發生變化時，它產生的________不僅在鄰近的電路中激發出感應電動勢，同樣也在________激發出感應電動勢，這種現象稱為自感。4．自感電動勢：由于________而產生的感應電動勢叫做自感電動勢，表達式________。5．自感系數L：與線圈的________、________、________、________有關，單位是________(符號________)，常用單位有________、________。eq\o(\s\up7(),\s\do5(教學過程))導入新課[事件1]教學任務：學習互感的概念，為后面變壓器的學習奠定基礎。師生活動：實驗導入：演示兩個相互靠近的線圈之間的電磁感應現象，重走法拉第的發現之路。引入新課：經歷前輩科學家發現電磁感應現象的過程，運用已經學過的知識來解釋看到的現象。圖4-6-1圖4-6-1ABSGCD圖4-6-2現象：當開關閉合或斷開的瞬間，電流表有示數。結論：兩個線圈之間并沒有導線相連，當一個線圈中的電流發生變化時，它所產生的變化的磁場會在另一個線圈中產生感應電動勢，這種現象叫做互感。在互感過程中產生的感應電動勢叫互感電動勢。互感現象可以使能量從一個線圈傳遞到另一個線圈，盡管兩個線圈之間沒有導線相連。交流與討論：互感現象在電工技術和電子技術中有著廣泛的應用，但也有危害，請學生課后搜集相關的資料，為后面變壓器的學習作好鋪墊。推進新課[事件2]教學任務：自感現象的引入。師生活動：【演示】連接電路如圖，調節滑動變阻器電阻與線圈的直流電阻相等，保證開關閉合后兩個燈泡亮度相同。先引導學生分析推測將會看到什么現象，然后進行實驗。觀察與描述：A1立即亮，A2慢慢變亮。交流與討論：學生分析產生這種現象的原因是什么？該過程能量是如何轉化的？結論：通電時，電路中的電流要從無到有，線圈的自感電動勢阻礙原電流增加，所以有線圈的這一支路的燈泡亮得稍慢一些；當電流穩定后，線圈相當于直流電阻，兩燈泡的亮度就相同了。電能轉化為磁場能由于導體本身的電流變化，而在導體自身產生的電磁感應現象，叫做自感。自感現象中產生的感應電動勢，叫做自感電動勢。由電磁感應現象產生的條件可以斷定，在通電和斷電瞬間，線圈中都會發生自感現象。開關閉合，燈逐漸變亮應該也是一種自感現象的表現。交流與討論：自感中的這個“自”是什么意思？(自身)過渡：當電路中電流增大，自感電動勢的作用是什么？當電路中電流減小，自感電動勢的作用又是什么？下面我們來研究這些問題。[事件3]教學任務：實驗探究斷電自感的現象和規律。師生活動：【演示】電源、開關、小燈泡和線圈用導線連成如圖所示電路，即用燈泡代替剛才人的位置，提示學生由剛才的感受猜測開關斷開瞬間燈泡會發生什么現象，然后再進行實驗，觀察現象。觀察與描述：學生觀察實驗，描述實驗現象，由其他學生補充和修正。參考描述：開關斷開瞬間，燈泡不是立即熄滅，而是閃亮一下才滅。討論與交流：如何解釋上述實驗現象？學生分組討論上述問題，總結結論并分組匯報。提示問題：●開關斷開，電源不給燈泡供電，但燈泡沒有立即熄滅，這時誰在給燈泡供電？●由于自感，斷電后線圈中的電流怎樣？●斷電后通過燈泡的電流方向是否與原來一致？說明你的理由。●線圈能阻礙電流立即消失，能否阻止電流最終消失？●斷電后至燈泡熄滅，電源不再給燈泡供電，燈泡中的能量從何而來？斷電時，由于線圈的自感電動勢阻礙原電流變化，所以線圈中的電流并沒有立即變為零，而是要繼續流過與線圈組成的這個閉合回路，因此，電燈沒有立即熄滅。斷電后通過燈泡的電流方向與原來通過燈泡的電流方向相反。此時線圈相當于電源，將以磁場形式儲存的能量轉化為電能后提供給小燈泡。思維拓展：為什么會閃亮？什么情況下燈泡會閃亮？若原來流過線圈的電流比流過燈泡的電流大，也就是穩定時線圈電阻(線圈的直流電阻)比燈泡小，自感現象發生時，原來線圈中的電流流入燈泡，此時流過燈泡的電流比原來大，所以燈泡比原來亮，出現的現象就是閃亮。[事件4]教學任務：實驗探究自感系數與哪些物理量有關。師生活動：交流與討論：自感電動勢的大小與哪些因素有關？由法拉第電磁感應定律：E∝eq\f(ΔΦ,Δt)∵ΔΦ∝ΔB，ΔB∝ΔI∴ΔΦ∝ΔI∴E∝eq\f(ΔI,Δt)——自感電動勢正比于電流的變化率寫成等式：E＝Leq\f(ΔI,Δt)其中L——自感系數(單位：亨利)【演示】以控制變量的方式，保持其他量不變，分別將觸電實驗的線圈匝數減少，抽出鐵芯，用滑動變阻器將電流緩慢變為零，用傳感器觀察感應電動勢的變化情況。結論：L——自感系數(也稱自感或電感)，取決于線圈的大小、形狀、匝數，有無鐵芯。單位：H、mH、μH。匝數越少，E越小，即L越小；沒鐵芯的時候比有鐵芯的時候L小很多。斷開開關，有強烈的觸電感覺，正是因為電流變化快，自感系數大，從而自感電動勢較大造成的。電動機，變壓器都有較大線圈，斷電時會產生很大的自感電動勢，有讓人觸電的危險(剛才實驗用的線圈都會產生電火花)，所以在生產和生活中，我們常常把開關浸在絕緣油中，做成油浸開關，從而避免斷電時巨大的自感電動勢引發事故。交流與討論：請同學們課后查閱資料，看一看在生產和生活中還有哪些地方可以應用自感現象，在哪些方面必須防止自感現象發生？課堂訓練1．如下圖所示，L是自感系數很大的線圈，但其自身的電阻幾乎為零。A、B是兩個相同的小燈泡。(1)當開關S由斷開變為閉合時，A、B兩個燈泡亮度如何變化？(2)當開關S由閉合變為斷開時，A、B兩個燈泡亮度又將如何變化？eq\o(\s\up7(),\s\do5(設計說明))本節課作為電磁感應在實際生活中的應用，對學生進一步理解和應用電磁感應原理有著重要意義。在教學中，應用多種實驗手段，在參與和體會中，充分激起學生的濃厚興趣，是本節教學的根本出發點。為達到上述目的，要讓學生盡量多地參與到課堂活動中來，充分展開自主、探究、合作的學習方式，加深學生對概念的理解，訓練學生分析問題和解決問題的能力。教學反思：本節課重點是引導學生正確理解自感現象的產生原因和結果，探究自感現象的規律，通過實驗現象的演示和講解，讓同學們理解通電自感和斷電自感現象。重點理解線圈這個主要角色，會分析各種通電自感和斷電自感現象中線圈所起的作用。通電瞬間，線圈相當于斷路，畫出等效電路圖。斷電瞬間線圈相當于電源對與他組成閉合回路的用電器供電，線圈能儲存能量。通過實驗講解現象，通過例題鞏固知識，總體效果較好。存在不足：互感現象講解時間過長，演示變壓器實驗和討論相互靠近的電路之間都