自感教学设计.docx
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自感教学设计
《自感》
科教版选修3—2第一章第6节
《教学设计》
【课题】自感（1课时）
【教学内容分析】
1.课程标准对本节的要求：
知道什么是自感现象，能用电磁感应知识解释自感现象；了解自感系数的单位及影响其大小的因素；了解日光灯结构及工作原理。
2.教材的地位和作用：
本节内容是在学习法拉第电磁感应定律基础上的又一实际应用，本节内容包括三个知识点：
自感、自感系数、自感的典型应用——日光灯。
教材从实验探究入手，知识的回顾提出互感的概念，引导学生用电磁感应的知识分析通电、断电自感现象的原因，归纳、总结出自感、自感电动势概念。
这样的设计能够培养学生的理解能力，实验探究能力及对知识的应用能力。
3．教材的编写思路：
本节教材有三个主题:
自感现象、自感系数、自感的典型应用——日光灯。
自感现象是一种特殊的电磁感应现象，教材通过探究通电自感和断电自感，使学生明白自感现象的规律符合电磁感应现象的一般规律，导体本身电流变化引起磁通量变化，这是产生自感现象的原因，根据楞次定律，自感电动势的作用是阻碍电流变化，即电流增大时自感电动势阻碍电流增大，电流减小时，自感电动势阻碍就减小。
教材利用类比，电磁感应产生电动势与磁通量变化率成正比，那么自感电动势与什么因素有关？
实验表明，自感电动势与电流变化率及线圈匝数，有无铁芯等有关，并提出自感系数这个概念。
4.教材的特点：
第一，重视学生科学探究能力的培养；第二，通过介绍日光灯的工作原理，突显自感现象在生产和生活中的应用。
5．教材处理：
用一节干电池能使金鱼受到电击实验引入课题。
通过几个小实验回顾电磁感应的相关知识。
老师演示课本中的两个实验，观察试验现象，然后，运用法拉第电磁感应的有关规律对试验进行分析，使学生了解自感现象产生的原因，理解自感电动势的作用。
最后通过二极管、电流传感器进行验证，加深了学生对自感、自感电动势的理解和掌握。
【教学对象分析】
1.学生的兴趣：
高二理科的学生已具有较丰富知识、对科学技作品很感兴趣，当遇到自己不清楚的物理现象特别有新奇感。
教学中通过问题设计引起学生的认知冲突，产生求知欲望，从而激发学生探究学习的兴趣，使学生快速主动地进入探究新知的过程。
2.学生的知识基础：
学生已经学习了电路的基本常识以及电磁感应的相关规律，学会判断回路是否会产生感应电流以及感应电流的方向，而且还掌握了感应电动势的大小与什么因素有关。
只是没有意识到当通过线圈变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。
学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象是学生遇到的最大挑战。
3.学生的认识特点：
学生在生活经验中已接触过自感现象有关的电器设备，因此，在教学过程中要以学生的前概念为切入点，通过逐步引导，让学生对自感现象有一个正确的认识。
由于自感现象抽象难懂，学生难以理解，因此，在教学过程中，应该充分利用探究实验、传感器、多媒体辅助教学的优势，运用动画、图片等，向学生介绍自感产生特点及其规律，从而化抽象为具体，启发学生思维。
【教学目标】
1.知识与技能
（1）通过对自感现象的观察和探究,了解自感现象及自感现象产生的原因；
（2）了解自感系数的单位及影响其大小的因素；
（3）了解在日常生活和生产技术中有关自感现象的应用情况。
2.过程与方法
（1）通过实验探究，引导学生观察分析、比较推理，培养学生运用已学的物理知识对实验结果进行预测的能力；
（2）利用直观地演示实验，培养学生敏锐的观察能力和推理能力；提高学生分析物理实际问题的能力。
（3）通过亲身感受断电自感的强大电压，加深对知识的理解。
3.情感态度与价值观
（1）通过师生之间、生生之间互动的过程，激发学生的探究热情，营造科研的氛围；
（2）通过了解自感的应用与防止，体会物理知识与技术的融合之美。
【教学重点】
对自感现象的正确解释。
【教学难点】
自感现象有关规律的认识。
【教学策略设计】
学生的学习是通过新信息与学生原有知识经验的相互作用而实现的，所以教学中应该充分重视学生原有的知识储备和学生获得知识的过程。
基于以上原因，本课主要采用创设情景，精心设计接近学生思维发展区的问题，逐步引导学生对新知识的深入探索，重视过程教学和方法指导；以培养学生的思维能力和创新能力为出发点，采用自感现象演示仪能真实地探究了演示实验中电流的变化。
利用多媒体、传感器辅助教学，从而化抽象为具体，启发学生思维。
【教学用具】
镇流器1个，金鱼2条、金鱼缸1个，通电自感、断电自感现象演示仪，电流传感器2个，两个二极管，日光灯演示仪，电子万用表1只，电源、开关导线若干，多媒体课件。
【教学流程图】
【教学过程设计】
教学环节和教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
[创设情境，引入课题]
引入:
观看2011年央视春晚，傅琰东魔术《年年有鱼》视频片段。
按照如图所示的电路将一节干电池、日光灯中的镇流器、电键用导线连接好，并将导线的两头放入金鱼缸中。
猜测闭合开关时会有什么现象？
断开开关时又会有什么现象呢？
1.播放2011年央视春晚，傅琰东魔术《年年有鱼》视频片段；
2.演示干电池能使金鱼受到电击实验
自问：
为什么在开关闭合时鱼儿没有特别的变化，但是开关断开时反而鱼儿跳动起来呢？
学了今天的内容“自感”我们就可以解释它。
观察
好奇
兴奋
思考
先用魔法表演视频吸引学生的注意力，再通过演示干电池能使金鱼受到电击的活动，很自然的引入课题——自感，同时引发学生的的思维疑问和惊奇，激发学生的探究欲望和学习兴趣。
用生活的例子引入课题，体现了“从生活走向物理，由物理走向社会”的新课程理念
【观察实验，形象感知】
1．自感现象
实验1：
演示通电自感现象。
画出电路图（如图所示），D1、D2是规格完全一样的灯泡。
闭合电键S，调节变阻器R1，使D1、D2亮度相同，再调节R，使两灯正常发光，然后断开开关S。
重新闭合S，观察到什么现象？
创新实验：
用电流传感器显示通电自感，电流随时间的变化图像。
通过刚才的实验，验证了自感电动势的存在，但我们还没有完全清楚的看到电压或电流的变化规律，我们可以用更先进的仪器——传感器，更直观的看电流的变化情况。
考虑小灯泡的电阻随温度的增加而增加，将两个小灯泡换成两个小电阻。
把两个电流传感器串联到电路中，重做实验。
1．学生阅读课本22页观察思考；
2．学生猜想实验现象；
3．学生演示通电自感实验，验证猜想结果是否正确；
（实验现象：
D2逐渐变亮，D1立即变亮，最后两灯一样亮。
）
4提问：
D2逐渐变亮的原因是什么？
最后两灯一样亮的原因又是什么？
（请学生分组讨论）
学生讨论，得到结论：
电路接通时，电流由零开始增加，穿过线圈L的磁通量逐渐增加，L中产生的感应电动势的方向与原来的电流方向相反，阻碍L中电流增加，即推迟了电流达到正常值的时间。
1.教师简单介绍ELAB数字实验室，以及电流传感器；
2.教师演示电流传感器实验；
3.学生分组讨论实验所得到的图像，探究其中的规律；
4.请学生代表展示讨论成果。
（开关闭合时，红色的电流直接达到最大值，蓝色的电流缓慢增大到最大值，说明受到了阻碍作用）
猜想
演示
观察
讨论
思考
回答
演示
观察
探究
讨论
思考
回答
学生猜想实验现象、演示验证、分析实验现象，始终体现以教师为指导,以学生为主体，以实验为基础，以能力方法为主线的原则，让学生亲历规律的构建过程，从而真正把知识内。
通过电流传感器，形象直观的看到两支路的电流变化情况，同时教育学生要勇于创新。
让学生分组讨论，代表总结发言，培养学生的口头表达能力。
让学生对实验现象进行分析，培养学生的理论分析能力。
实验2:
演示断电自感。
电路图如图所示，接通电路，待灯泡A正常发光。
然后断开电路，观察到什么现象？
创新实验1
把上图中的小灯泡换成一个氖管，重做实验，又会看到什么现象？
创新实验2
将实验1中的D1灯泡换成两并联的双色发光二极管，两二极管的方向相反，演示断电自感。
1．学生阅读课本22页观察思考2；
2．学生猜想实验现象；
3．学生演示断电自感实验，验证猜想结果是否正确；
4.学生讨论，解释实验现象：
当S断开时，L中的电流突然减弱，穿过L的磁通量逐渐减少，L中产生感应电动势，方向与原电流方向相同，阻碍原电流减小。
L相当于一个电源，此时L与D构成闭合回路，故D中还有一段持续电流。
灯D闪亮一下，说明流过D的电流比原电流大。
1.介绍氖管的特点
（100V左右的电压才能导通）
2．学生猜想实验现象（闭合没有现象，断开氖管闪亮一下）；
3．学生演示断电自感实验，验证猜想结果是否正确；
4.学生解释实验现象。
1.介绍二级管的的特点。
（单向导电性）
2．学生猜想实验现象（闭合时绿灯亮，断开红灯闪亮一下）；
3．学生演示实验，验证猜想结果是否正确；
4.学生解释实验现象。
猜想
演示
观察
讨论
思考
回答
猜想
演示
观察
讨论
思考
回答
猜想
演示
观察
讨论
思考
回答
学生猜想实验现象、演示验证、分析实验现象，始终体现以教师为指导,以学生为主体，以实验为基础，以能力方法为主线的原则，让学生亲历规律的构建过程，从而真正把知识内。
换成氖管，不但说明发生了自感现象，而且自感电动势远远超过电源的电动势。
换成两并联的双色二极管，很直观的反映，开关闭合和断开时的电流方向相反。
【实验探究总结规律】
结论：
由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象叫自感。
在自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
师生共同得出以下规律：
①如果导体中原来的电流是增大的，自感电动势就要阻碍原来电流的增大。
I原↑，则ε自（I自）与I原相反
②如果导体中原来的电流是减小的，自感电动势就要阻碍原来电流的减小。
I原↓，则ε自（I自）与I原相同
引导学生归纳自感现象的特点：
自感电动势总是阻碍导体中原来电流的变化的。
归纳
总结
思考
深化
理解
利用多媒体课件总结，将抽象的物理情境清晰地展现出来，有利于让学生的把感性认识上升到理性认识。
通过总结让学生对自感现象的产生原因及其规律有了系统的了解。
通过进一步提问，加深学生对自感现象规律的认识，让学生明确自感电动势的特点、自感电动势的大小。
2、自感系数
提问：
感应电动势的大小跟什么因素有关？
（感应电动势的大小跟磁通量的变化快慢有关。
）
自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。
而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。
1.引导学生阅读教材P23自感系数;
2.根据法拉第电磁感应定律理推导：
E=L△I/△t。
式中L称为线圈的自感系数，简称自感或电感。
自感表示线圈产生自感电动势本领大小的物理量。
L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。
单位：
亨利（H）
1H=103mH（毫亨）=106μH（微亨）
3.简单介绍自感的危害。
阅读
归纳
总结
发挥学生的主体作用，充分调动了他们学习的积极性和热情，启发学生思维能力，培养学生独立思考的能力和自学能力，减轻学生课后作业负担，提高全体学生学习质量。
回归课题:
公布谜底，解释金鱼触电的原因。
请8-12名女生，演示“千人震”实验
1.揭开谜底，多媒体展示金鱼触电的电路图；
2.请学生解释为什么开关闭合时不触电，而开关断开时触电；
（闭合时干电池的电压太低，金鱼不会触电；开关断开，镇流器发生自感，由于线圈匝数多，又有铁芯，产生上千伏的自感电动势，使金鱼触电）
3.请8-12名女生，演示“千人震”实验。
思考
讨论
回答
演示
观察
兴奋
前后呼应，回归主题，通过成功解释金鱼触电的原因，给学生成功的喜悦，“千人震”实验，把本节课推向高潮，同时也体现了“从生活走向物理，由物理走向社会”的新课程理念。
3、自感的典型应用——日光灯
课件展示日光灯电路图（如图所示），引导学生阅读教材P24日光灯，请学生介绍日光灯结构。
教师演示日光灯实验。
学生讨论分析实验现象。
最后总结镇流器作用：
启动的瞬间，镇流器产生瞬间高压；正常工作时，起降压限流作用。
1.引导学生阅读教材P24日光灯；
2.请学生介绍日光灯结构；
3.日光灯管点亮后，断开启动器，观看实验现象；断电再次通电观看实验现象；学生讨论分析原因。
4.不用启动器灯管还能点亮？
（直接用两导线和灯管两端连接，瞬间短接，日光灯点亮）。
5.用万用表测量日光灯不亮、启动瞬间、启动后的电压。
（220伏、1800多伏、47伏）
6.请学生解释以上实验数据。
（启动的瞬间，镇流器产生瞬间高压；正常工作时，起降压限流作用。
）
7.请学生分析日光灯，两头亮、中间不亮，和不停闪烁，无法点亮的原因。
阅读
演示
观察
讨论
思考
回答
阅读教材培养学生自学、阅读能力。
日光灯原理的介绍和演示，加深了学生对自感、自感电动势的理解。
由浅入深，层层递进，引导学生动脑思考，培养学生的逻辑思维能力
通过演示实验，学生解释实验现象，培养学生的观察、口头表达、理论分析、能力。
【知识应用】
一、自感现象的分析与判断
【例】如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。
电键K原来是合上的，在K断开后，分析：
（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？
（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？
引导学生思考回答：
（1）因R1＞R2，即I1＜I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭。
（2）因R1＜R2，即I1＞I2，小灯泡在K断开后电流从原来的I2突变到I1（方向相反），然后再渐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭。
讨论
思考
回答
培养学生学以致用的能力，增长学生的见闻，丰富课堂，强化学生对互感与自感深刻的认识，进一步突出重点。
二、巩固练习
1．下列关于自感现象的说法中，正确的是（）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（）
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3．如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是（）
A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数
提示学生：
从自感的概念，自感现象的特点，自感系数的的决定因素去着想
让学生思考完成，请学生回答
1.答案：
ACD、
2.答案：
D、
3.答案：
BD
布置作业
1.认真阅读教材。
2.以自感现象的应用为题，写一篇科技小论文。
（可以介绍警用电棒、煤气灶打火装置）
思考
回答
回答
讨论
演示
思考
回答
巩固和消化所学的知识，并使知识转化为技能。
培养学生独立学习的能力和习惯，发展学生的智力和创造力。
通过检查作业，可以反馈教情、学情，对教师调整教学方式、内容和手段起到了重要的作用。
课后作业体现了“从生活走向物理，由物理走向社会”的新课程理念
【板书设计】
§6自感
1．自感现象
导体本身电流发生变化而引起的电磁感应现象，叫自感。
自感现象中产生的电动势叫自感电动势。
２．自感系数
（1）自感电动势大小：
E=L
。
（2）自感系数L:
线圈越大，越粗，匝数越多，自感系数越大,带有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯时大得多。
（3）自感系数的单位：
亨利，符号H，常用单位有毫亨（mH）、微亨（μH）
1H=103mH1H=106μH
3．日光灯
（1）镇流器：
启动时——产生瞬时高压，正常工作时——降压限流
【学案设计】
1.6自感学案
【学习目标】
（1）知道自感现象和自感电动势。
（2）了解自感系数的单位及影响其大小的因素
（3）会利用自感现象解释相关问题
【学习重点】自感现象产生的原因及特点。
【学习难点】运用自感知识解决实际问题。
【学习方法】讨论法、探究法、实验法
【学习过程】
一、复习旧课，引入新课
1.引起电磁感应现象最重要的条件是什么？
2.楞次定律的内容是什么？
二、新课学习
（一）、自感现象
实验1：
演示通电自感现象。
实验电路如图。
开关接通时，可以看到，灯泡A2立即，
而灯泡A1是
问：
为什么会出现这种现象呢？
问：
为什么自感电动势不是使灯泡1突然变得很亮，而是使它慢慢变亮呢？
实验2：
演示断电自感现象。
实验电路如图。
实验电路如图所示。
接通电路，灯泡正常发光后，迅速断开开关，可以看到灯泡。
问1：
灯泡闪亮一下，说明了什么问题？
问2：
在开关断开这一瞬间，增大的电压从哪里来的。
将与灯泡并联的线圈取掉。
再演示上述实验，这时灯泡不再闪亮。
问3：
线圈本身并不是电源，它又是如何提供高电压的呢？
上述现象属于一种特殊的电磁感应现象，发生电磁感应的原因是由于通过导体的电流发生变化而引起磁通量变化。
这种电磁感应现象称为。
自感现象：
由于发生变化而产生的电磁感应现象。
自感电动势：
在现象中产生的感应电动势。
练习：
如图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为零。
电键K原来是合上的，在K断开后，分析：
（1）若R1＞R2，灯泡的亮度怎样变化？
（2）若R1＜R2，灯泡的亮度怎样变化？
（二）自感系数
问：
感应电动势的大小跟什么因素有关？
自感电动势的大小跟其它感应电动势的大小一样，跟穿过线圈的磁通量的变化快慢有关。
而在自感现象中，穿过线圈的磁通量是由电流引起的，故自感电动势的大小跟导体中电流变化的快慢有关。
（阅读教材）
理论分析表明E=。
L称为线圈的自感系数，简称自感或。
自感表示线圈产生本领大小的物理量。
L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。
单位：
亨利（H）1H=mH=μH
（三）日光灯
问:
镇流器在日光灯启动时和正常工作时各起什么作用？
【课堂练习】
1．下列关于自感现象的说法中，正确的是（）
A．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象
B．线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反
C．线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关
D．加铁芯后线圈的自感系数比没有铁芯时要大
2．关于线圈的自感系数，下面说法正确的是（）
A．线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大
B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零
C．线圈中电流变化越快，自感系数越大
D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定
3．如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等.下面判断正确的是（）
A．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
B．开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数
C．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数
D．开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1数等于A2的读数
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