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視頻標簽：互感和自感
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理魯科版選修3-2《4.6互感和自感》山東省優課
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《4.6互感和自感》教學設計
一、課標分析
高中物理課標對本節課的要求為要求通過實驗，了解互感現象和自感現象，能用電磁感應知識解釋自感現象,理解自感系數和磁場能量，能舉例說明自感現象在生活和生產中的應用。由此可以看出課標注重培養學生的實驗探究能力和實驗觀察能力，這既體現了學科素養的要求，又注重知識與技能的掌握，充分體現“從生活走向科學，從科學走向社會”的理念。
具體分析如下：
根據新課標的標準，本課時的課程目標：
能夠通過互感實驗和通電、斷電自感實驗，了解互感現象和自感現象，并能運用互感知識和自感知識解決生活中的實際問題。
根據新課標的標準，本課時的內容標準：
運用小組合作探究、師生共同探究的模式，實驗探究得到互感現象和自感現象的規律特點，并能熟練運用互感知識和自感知識對生活中的實際現象加以解釋分析。
在課程標準中本節課的活動建議是通過斷電自感（“千人震”）實驗引入課題，接著講述通電自感和斷電自感現象。通過學生小組合作探究得到實驗規律的模式，提升學生的動手操作能力，在潛移默化中培養學生的物理學科核心素養，將學習自主權交給學生，同學們在輕松愉悅的氛圍中掌握知識，可以達到活學活用的目的。最后，通過聯系生活實際，學生感受到生活中時時有物理，處處有物理，學生從心
里真正喜歡物理，喜歡生活。
二、教材分析
本節課選自人民教育出版社高中物理選修3-2第四章第六節，本堂課是一堂實驗探究課，用時為1課時。本節內容是在學習了感應電流的產生條件、法拉第電磁感應定律、楞次定律基礎上的又一實際應用,同時也為后續渦流、電感電容以及變壓器的提出奠定了基礎，起到承上啟下的作用。
本節內容包括四個知識點:互感現象、自感現象、自感系數、磁場的能量。互感和自感想想都是電磁感應現象的特例。學習“互感電動勢”和“自感電動勢”的重要性在于它們具有實際的應用價值。重點是自感現象和自感系數，難點則是對自感有關規律的認識。教材從知識的回顧提出互感的概念,接著用電磁感應的知識分析通電、斷電自感現象的原因。這樣的設計能夠培養學生的實驗探究能力及對知識的理解和應用能力。以探究互感和自感為主線，學生將會經歷探究互感和自感現象的過程，充分體現“讓學生經歷知識的形成過程，掌握獲取知識的方法，體會科學探究的精神”這個課程理念。
走進新時代，物理科學正為祖國的科技進步起著巨大的推動作用。神九飛天，嫦娥探月，物理科學助推了中國高度；蛟龍入水，深海勘探，物理科學助推了中國深度；高鐵飛馳，天河運轉，物理科學助推了中國速度。由此，啟發同學們要敢于探索，勇于探究，為實現中華民族的偉大復興而砥礪前行！
三、學情分析
1．知識儲備：學生在學習本節課之前，已經學習了電磁學相關知識以及電磁感應相關規律，學會判斷回路中是否會產生感應電流以及感應電流的方向，而且還掌握了感應電動勢的大小與何種因素有關。高二學生已經具備了一定的觀察分析能力、實驗探究能力以及歸納總結能力。
2．心理特征：高二學生具有青春期的朝氣蓬勃，求知若渴等優勢，尤其對物理新奇震憾的實驗感興趣，學生在學習本章前幾節的時候，已經知道電能生磁、磁能生電,他們急需一份日常生活中關于電磁相互轉換的實際應用來深刻地認識到電磁互相轉化的現象存在，而本節課互感和自感的學習恰恰能滿足學生的心理特征需求。
3．思維障礙：抽象思維和分析問題能力比較薄弱。學生已經初步了解了互感的基本現象，但頭腦中沒有互感這個概念，也沒有意識到當通電線圈的電流發生變化時，線圈本身也會產生電磁感應現象。
此外，我們班級的學生，學習比較認真，求知欲旺盛，思維比較活躍，同時表現欲也很強。他們有著高中生獨立、愛表現，個性張揚的特點。因此，一旦因材施教，設計他們感興趣的任務，就能讓他們投入到課堂活動中來，教學效果會大大增加。
希望通過這節課的學習，學生能夠了解互感和自感現象，并能運用互感和自感知識解決生活中的實際問題。培養學生的物理學科核心素養，潤物無聲，在輕松愉悅的氛圍中，培養具有物理觀念，科學思維，科學探究，科學態度與責任的新時代的祖國棟梁之才。
四、教學設計 （一）教學目標
1．通過實驗，了解互感現象和自感現象，以及對它們的利用和防止； 2．能夠通過電磁感應的有關規律分析通電、斷電自感時自感現象的成因，以及磁場的能量轉化問題；
3．了解自感電動勢的計算式，知道自感系數是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位；
4．認識互感和自感是電磁感應現象的特例，感悟特殊現象中有它的普遍規律，而普遍規律中包含了特殊現象的辯證唯物主義觀點。
（二）教學重難點
教學重點：自感現象產生的原因、特點，以及自感系數的推導。 教學難點：能夠運用自感知識分析解決相關的實際問題。
（三）教法學法
教法：實驗探究法、對比發現法、引導講解法、實驗演示法、親身體驗法以及歸
納總結法等教法進行教學。
學法：自主探究法、合作交流法、控制變量法和比較總結法的學法。
（四）設計思路
新課導入
探寶游戲，激趣研學
開心體驗“千人震”實驗，感受自感電
動勢的存在
合作探究通電、斷電自感現象
活學活用，問題導學
總結提升
（五）設計思想
本教學設計以新課標的核心素養為宗旨,重視學生的學習過程，體現“以學生為主體，以教師為主導”的新型師生關系,強化情感、態度與價值觀的教育，培養學生的科學素養。力圖在教學中營造活躍、寬松、融洽的學習氛圍，鼓勵學生自主合作探究，為學生與學生之間、教師與學生之間的交流與合作創設更多的機會，也為教學活動中的“生成”搭建舞臺。特色設計有三，其一:密切聯系生活、創設趣味實驗(如引入新課實驗)；其二:學生親身體驗自感產生的現象，加深學生對自感現象的體會與領悟，突出教學重點；其三：創造性地利用現代化儀器和設備進行實驗為教學服務(如發光二級管等)，突破教學難點。
（六）教學過程
教學環節和教學內容
教師活動 學生活動 設計意圖
一、互感
【創設情境，引入課題】 實驗：
“探寶游戲”（小車靠近有寶物的箱子時，燈泡會發出漂亮的光芒）
問:為什么小車靠近寶物時燈泡會發光呢？ 學習了今天的內容“互感和自感”后就可以對上述現象加以解釋。
觀察 好奇 興奮 思考
通過演示載有燈泡的小車靠近含有寶物的
箱子時，燈泡會發光，激發學生的好奇心，提升學生進行實驗探究的熱情。
【觀察實驗，形象感知】
提問學生:
兩個實驗出現的不同現象說明了什么? 引導學生回答: 1、兩個線圈沒有相連
回顧 思考 回答
為了降低實驗難度，引入階梯實驗。通過對比，引導學生得出互感的概念，
2、一個線圈中的電流變化,它所產生的變化的磁場在另一個線圈中產生感應電勢,使小燈泡發亮。
同時為講解“探寶游戲”實驗原理作鋪墊。
向學生展示箱子中的寶物是由交流電源、開關、導線串聯而成。
提問學生:為什么小車
靠近該閉合回路時，燈泡會發光呢？
再思考
起到了前呼后
應的作用，加深
了學生對互感知識的認識和理解。
【知識運用，拓展提高】 生活應用實例:
應用：展示變壓器、收音機里
的磁性天線的圖片；
預防：展示電路板、加油站里不能接打電話圖片。
提問學生:
根據老師展示出
來的例子類比再舉例。
聯想 思考 回答
使學生對互感相關知識做到活學活用。
二、自感
【創設情境，引入課題】
提問學生:
1、一個線圈是否可以產生電磁感應現象? 2、這又需要怎樣的條
件呢?
思考
猜想
講述
使學生對自感有一個感性的
識,為后續的探
究實驗作鋪墊。
【實驗探究，總結規律】 自主探究
提出問題:
探究一個線圈是否會產生感應電動勢?
怎樣演示電路中存在自感
自主探究過程中,把學生分為八組，向各小組發放自制的自感現象實驗板，讓學生帶著問題進行自主探究。
操作 思考
學生進行實際操作,鍛煉了學生的動手能力,小組合作完成,體現了團隊合作精神。
現象?
開關閉合瞬間和斷開瞬間是否有電磁感應現象?
開關斷開瞬間感應電流的方向是否與原電流方向相同?
分組
發放自制自感現象實驗板
師生共同探究(積木式探究教
學)
1、
圖1
由于此電路只有通電自感，故
引入實驗二。
介紹此電路圖用到的電路元件。
引導學生理論分析實
驗現象。
實體演示實驗。
開關閉合瞬間,電路中
存在電磁感應現象。
由于只能觀察通電自感，無法觀察斷電自感,引導學生改進實驗。
介紹此電路圖用到的
電路元件。
分析此電路是如何在
實驗一電路的基礎上
思考 討論 回答 總結
由淺入深,層層 遞進,引導學生動腦思考,培養學生的邏輯思維能力和口頭表達能力。
通過老師的引導,使學生在觀 察的過程中思維得到啟發。讓學生敢于自開口說出實驗象。
培養學生的表達能力。讓學生對物體進行受力分析,培養學生的理論分析能力。
通過總結讓學
2、
圖2
為了更加直觀地觀察自感電流的方向，引入實驗三。
得到的。
分析實驗二和實驗一電路有何不同。
深入分析：開關斷開瞬間,電流減小，線圈磁通量減小，線圈產生感應電動勢阻礙電流的減小，這種自我感應的現象，被稱之為自感現象。
驗證了開關閉合和斷開瞬間,電路中均存在電磁感應現象。
激發學生實驗探究熱情:開關閉合瞬間電路中存在電磁感應,那么有沒有同學想親身體驗一下自感帶來的感覺呢？從而引出實驗三。
為了更加直觀地觀察自感電流的方向,引入
思考 討論 回答 總結
生對自感現象的產生原因及其規律有了系統的了解。
通過進一步提 問,加深學生對自感現象規律的認識,讓學生明確自感電動勢的特點和大小。
3、
圖3
為了探究感應電流流過燈泡的方向和原電流方向是否相同,引出實驗四。
4、
圖4
實驗三，并激發學生實驗體驗的好奇心與興趣。介紹此電路圖用到的電路元件。
引導學生理論推測實驗現象。
學生親身體驗實驗。
引導學生對現象進行分析。
斷電后為什么同學們
會感覺到麻麻的呢？ (開關斷開后,仍然有電源給燈泡提供電流) ，那誰充當了電源的角色? (是線圈)
磁場能夠儲存能量。 深入分析
開關斷開瞬間,電流減小,線圈磁通量減小,線圈產生感應電動勢阻礙電流的減小,線圈作
為電源向燈泡供電。 引導學生得出實驗結論(感應電流總是阻礙
思考 討論 回答 總結
【知識應用，拓展提高】 向學生展示如下生活實例:
自感電車、日光燈的鎮流器、LC震蕩電路；
含有電感的電路在斷開時會產生： 電火花 油浸開關 液化氣灶
液化氣熱水器打等
原電流的變化)
引導學生思考: 哪些實例利用了自感, 些實例防止了自感？
預防: 采用特制的安全開關；精密線繞電阻為了消除使用過程中電流變化引
起的自感現象，采用雙線繞法； 含電感的電路
在斷開時會產生電火花,油浸開關防止自感。
依據“從生活走向物理,從物理走向生活”課程改革的基本理念。我將引導學生把所學的自
感相關知識運用到生活中去。 【牛刀小試】
通過設置有陷阱的題
目，作為課堂內容的補充，引導學生認真審題
利用所學方法，分析實例
學以致用，作為課堂內容的補充，引導學生體
會認真審題的重要性
三、自感系數
提問:感應電動勢的大小跟什么因素有關?
(感應電動勢的大小跟磁通量的變化快慢有關。) 自感電動勢的大小跟其它感應
(引導學生閱讀教材P24第2、3段。) 理論分析表明:
E=L△I/△t 式中L稱為線圈的
閱讀
思考 理解
發揮學生的主體作用,充分調動了他們學習的積極性和熱
情,啟發學生思
電動勢的大小一樣,跟穿過線圈的磁通量的變化快慢有關。而在自感現象中,穿過線圈的磁通量是由電流引起的,故自感電動勢的大小跟導體中電流
變化的快慢有關。
自感系數,簡稱自感或電感。自感表示線圈產生自感電動勢本領大小的物理量。L的大小跟線圈的形狀、長短、匝數(有無鐵芯有關。單位:亨利（H） 1H=103 mH=106 μH
維能力,培養學生獨立思考的能力和自學能力,減輕學生課后作業負擔,提高全體學生學習質量。
四、磁場的能量
圖5開關斷開瞬間, 燈泡
延遲熄滅。說明磁場能夠儲存
能量。
圖6電路在開關斷開瞬間，
同學們有一點麻麻的感覺，說
明磁場可以很好地儲存能量。
圖7，二極管的引入又可以展示瞬間感應電流方向的變化。
圖5
由于此內容在講述自
感現象時己經有所滲
透,故在此可以讓學生
獨立思考后交流討論
完成分析過程。
通過實驗探究，
總結 思考
理解
培養學生實踐動手能力、邏輯分析能力。
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