自感的教案示例之一教學(xué)目的1使學(xué)生理解自感現(xiàn)象的產(chǎn)生及其規(guī)律，明確自感系數(shù)的意義及決定條件2.理解在自感現(xiàn)象中能量形式的轉(zhuǎn)化情況，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)電磁振蕩打下基礎(chǔ)。3.通過(guò)對(duì)兩個(gè)自感實(shí)驗(yàn)的觀察和討論，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析推理能力。教學(xué)過(guò)程、復(fù)習(xí)提問(wèn)提問(wèn)1：如圖1,K接通瞬間，L2中有無(wú)感應(yīng)電流？A、B兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高？C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高？LiD(LiD(—學(xué)生回答后教師總結(jié)指出：與電源正極相連的A點(diǎn)比B點(diǎn)電勢(shì)高，在L2回路中，線圈L2相當(dāng)于瞬時(shí)電源，C、D兩點(diǎn)分別是它的正極和負(fù)極，D點(diǎn)的電勢(shì)比C點(diǎn)低。提問(wèn)2:圖1中K斷開(kāi)瞬間，L2中有無(wú)電流？這時(shí)C、D兩點(diǎn)哪點(diǎn)電勢(shì)高？學(xué)生回答后，教師再次指出L2相當(dāng)于瞬時(shí)電源綜上可知，當(dāng)穿過(guò)線圈L2的磁通量發(fā)生變化時(shí)，線圈上就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，線圈就相當(dāng)于一個(gè)瞬時(shí)電源。、引入新課師：把圖1改畫成圖2，那么當(dāng)K接通和斷開(kāi)瞬間，有無(wú)電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生？LiK團(tuán)LiK團(tuán)2生:有師：是否會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)呢？生：（學(xué)生略作思考和議論即可答出）：會(huì)產(chǎn)生。師：Li和L2已成為一個(gè)線圈，它們既是引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象的“原線圈”，也是產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)的“副線圈”，這就是我們要研究的自感現(xiàn)象。（板書(shū)自感現(xiàn)象的概念）由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。（評(píng)述：學(xué)生往往對(duì)導(dǎo)體本身既是產(chǎn)生磁通量變化的“原線圈”。是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的“副線圈”感到難以理解，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)過(guò)渡性提問(wèn)，就是為了突破這個(gè)難點(diǎn)，為順利展開(kāi)課題重點(diǎn)鋪平道路。）三、講授新課提出問(wèn)題：在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)我們叫它自感電動(dòng)勢(shì),那么它的方向是怎樣的呢？對(duì)原來(lái)的電流有怎樣的影響呢？請(qǐng)同學(xué)們注意觀察兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。［演示實(shí)驗(yàn)1］出示示教板，并將其電路圖畫在黑板上（圖3）。觀察現(xiàn)象：K閉合時(shí)，燈a較A亮得慢；K斷開(kāi)時(shí)，兩燈都滅，無(wú)特殊現(xiàn)象。民'IIH組織學(xué)生討論，發(fā)生現(xiàn)象的原因是什么？學(xué)生對(duì)演示的現(xiàn)象很感興趣，在原坐位上展開(kāi)熱烈討論，提醒學(xué)生對(duì)比兩并聯(lián)支路在K閉合時(shí)是電流大小不同，還是電流變化情況不同？（兩支路直流電阻已調(diào)至相等）這種不同說(shuō)明了什么？教師總結(jié)指出，電路接通時(shí)，電流由零開(kāi)始增加，L支路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與原來(lái)電流方向相反，阻礙電流的增加，即推遲了電流達(dá)到正常值的時(shí)間（在電路圖旁畫出電流變化圖線如圖4）。啟發(fā)提問(wèn)：這時(shí)電路中除電池外還有沒(méi)有電源？答:有。提清學(xué)生注意這是瞬時(shí)電源。（配合講解，把原來(lái)電流遼方向及自感電動(dòng)勢(shì)E方向標(biāo)在圖3上。）片刻后教師接著演示。師：不斷地用手閉合和斷開(kāi)K，將發(fā)生什么現(xiàn)象？生：燈A2始終達(dá)不到正常發(fā)光亮度。師：加快按動(dòng)頻率，又有什么現(xiàn)象？生：燈A2逐漸變得更暗。師：這是什么原因？（學(xué)生可以順利地回答，且情緒高漲，教師不必叫學(xué)生站起回答，只加重語(yǔ)氣肯定一下即可。）接著邊演示邊問(wèn)。師：若在K處接上手搖替續(xù)器，當(dāng)替續(xù)器轉(zhuǎn)動(dòng)加快時(shí)（即K通斷頻數(shù)增大），又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？生：（學(xué)生情緒高漲到極點(diǎn)，興奮地喊出）不亮啦！不亮啦！評(píng)述：在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，順勢(shì)增加了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)“延時(shí)效應(yīng)”印象更加深刻，理解更加明確，而替續(xù)器的實(shí)驗(yàn)也使下一節(jié)課講日光燈鎮(zhèn)流器作用時(shí)更易接受。）［演示實(shí)驗(yàn)2］出示示教板，并將電路圖畫在黑板上（圖5）。觀察現(xiàn)象：K接通時(shí)，無(wú)異常現(xiàn)象；K斷開(kāi)時(shí)，燈A突然更亮地一閃。師：K斷開(kāi)，電源即切斷，但燈A不僅不立刻熄滅，反而產(chǎn)生了更強(qiáng)的延時(shí)電流，這是為什么？（組織學(xué)生討論，提醒學(xué)生，這時(shí)一定又出現(xiàn)了新電源，這個(gè)電源在哪里？電動(dòng)勢(shì)的方向又如何？學(xué)生一般能答出線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，但對(duì)產(chǎn)生的的方向不易搞清。）教師總結(jié)指出：（1）K斷開(kāi)時(shí)，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，方向與原來(lái)電流方向相同，阻礙電流的減小。L相當(dāng)一瞬時(shí)電源，此電源與燈A形成回路（在圖5中畫出電流方向），故A中還有一段時(shí)間的持續(xù)電流。（2）燈A比原來(lái)更亮地一閃，說(shuō)明這瞬間電流比原來(lái)電流大。顯然這電流是由L產(chǎn)生的，因?yàn)殡娫辞袛嗪驦中電流開(kāi)始減小，于是產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，在很短的時(shí)間厶t內(nèi)，①要減為0,△①很大，產(chǎn)生了很大的自,又由于RlVRa，原來(lái)L支路中電流讓比A支路中電流讓大很多（畫出圖6中兩個(gè)穩(wěn)定電流遼”人）。K斷開(kāi)時(shí)，iA立即減為0,而iL由原值逐漸地減為0,推遲了減到零值的時(shí)間（畫出圖6中后半部分遼曲線），可見(jiàn)在一段時(shí)間內(nèi)（圖6中t】一⑺），流過(guò)A的電流還大于原來(lái)電流i,因而發(fā)出更亮的光。接著提出：在這種電路中，是否只要有自感電動(dòng)勢(shì)，電燈A的閃亮現(xiàn)象一定發(fā)生？強(qiáng)調(diào)指出，自感電動(dòng)勢(shì)E自的產(chǎn)生是由于線圈L中電流減少而引起的，電流只能在原有的基礎(chǔ)上減少，不可能大于原來(lái)電流。因此，要想使閃亮現(xiàn)象明顯，即使遼”只，必須使RlvRa，Rl比Ra小得越多，現(xiàn)象越明顯。（評(píng)述：由于自感電路中“原線圈”與“副線圈”是同一個(gè)導(dǎo)體，讓學(xué)生明確產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的線圈相當(dāng)于一個(gè)“瞬時(shí)電源”，且在講述過(guò)程中畫出原來(lái)電流方向和自感電動(dòng)勢(shì)方向，可以有效地克服分析自感電路的思維障礙。在對(duì)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的分析過(guò)程中，畫出電流變化的曲線，進(jìn)行對(duì)比，雖然曲線形狀未經(jīng)嚴(yán)格論證，但能幫助學(xué)生從對(duì)比中形象地理解電阻性和電感性電路的電流變化特點(diǎn)，這就大大地增強(qiáng)了分析思路的“透明度”。教學(xué)效果顯示，這樣做給學(xué)生造成的印象是鮮明而深刻的。）啟發(fā)學(xué)生小結(jié)并板書(shū)：自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙原來(lái)電流的變化的。教師進(jìn)一步總結(jié)指出：自感現(xiàn)象既然也是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)然也遵守楞次定律，即自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是阻礙原來(lái)電流的變化，而不是阻礙電流本身，因此仍然符合“增一一反，減一一同”的規(guī)律（即電流增大時(shí)，自與I原方向相反；電流減小時(shí)，&自與I原方向相同）。（評(píng)述：把自感現(xiàn)象納入一般電磁感應(yīng)規(guī)律中，仍用“增反減同”四字訣記憶，減輕了理解和記憶的困難，收到了濃縮存貯信息的作用。）接著講述并板書(shū)自感電動(dòng)勢(shì)的大?。篔對(duì)產(chǎn)蘭的自感電動(dòng)勢(shì)的大小再講述自感系數(shù)L的物理意義、決定條件及其單位。在講自感系數(shù)L的物理意義時(shí)，指出L的大小表明了線圈對(duì)電流變化的阻礙作用的大小，反映了線圈對(duì)電流變化的延時(shí)作用的強(qiáng)弱。在力學(xué)中“質(zhì)量”反映了物體慣性的大小（阻礙速度變化的作用）；在電磁學(xué)中，“自感系數(shù)”反映了“電磁慣性”的大?。ㄗ璧K電流變化的作用）。兩者的聯(lián)系對(duì)比不是深刻地揭示出了物理學(xué)所具有的對(duì)稱美的特征嗎？（評(píng)述：由于把電磁現(xiàn)象和熟知的力學(xué)現(xiàn)象聯(lián)系到一起，使學(xué)生從內(nèi)心體驗(yàn)到“科學(xué)的美”，從學(xué)生的表情可以看出，這樣講不僅沒(méi)有增加學(xué)習(xí)負(fù)提，反而提高了興趣，加深了理解。這里用了一種類比的通俗說(shuō)法“電磁慣性”，而不必引入“電磁慣量”這一名詞。）提出問(wèn)題：1在實(shí)驗(yàn)1中，A2比Al亮得慢，那部分能量哪里去了?（啟發(fā)學(xué)生回答：電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。）2在實(shí)驗(yàn)2中，燈A更亮地一閃，這部分能量是哪里來(lái)的?（答：通電時(shí)儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量又轉(zhuǎn)化成電能釋放出來(lái)。）（板書(shū)）自感現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化'電能=磁場(chǎng)能（評(píng)述：這一段講述為后邊講電磁振蕩和電磁波打下基礎(chǔ)。在振蕩電路中電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能反復(fù)轉(zhuǎn)化；在彈簧振子振動(dòng)中動(dòng)能和彈性勢(shì)能反復(fù)轉(zhuǎn)化；運(yùn)動(dòng)形式的反復(fù)一定伴隨著能量形式的反復(fù)。）在對(duì)全課進(jìn)行總結(jié)之后，提出一個(gè)問(wèn)題：師：在研究自感的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)1只觀察到通電自感的表現(xiàn)，在K斷開(kāi)瞬間有無(wú)自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生？生：有。師：為什么觀察不到？（不能立刻答出。）師：在實(shí)驗(yàn)2中，K接通瞬間有無(wú)自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生？生：有。師：為什么也觀察不到？請(qǐng)同學(xué)們課后在復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上討論。教學(xué)說(shuō)明電磁感應(yīng)是學(xué)生較難掌握的一種物理規(guī)律。因?yàn)樵诎l(fā)生電磁感應(yīng)的過(guò)程中，“原來(lái)磁場(chǎng)”的變化引起了“感應(yīng)電流磁場(chǎng)”的產(chǎn)生，這兩種磁場(chǎng)相互作用導(dǎo)致了“感應(yīng)電流”與“原來(lái)電流”的相互斗爭(zhēng)與相互制約。對(duì)這種因果關(guān)系的相互依存與相互轉(zhuǎn)化的分析，要求有較高水平的邏輯思維與抽象思維能力。而在自感現(xiàn)象中，“原來(lái)電流”與”感應(yīng)電流”，“原來(lái)磁場(chǎng)”與“感應(yīng)電流磁場(chǎng)”又都集中在同一導(dǎo)體上，這就更增加了分析問(wèn)題的難度。因此，教好自感現(xiàn)象這一課，不僅是對(duì)已學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)規(guī)律的進(jìn)一步熟練與加深，而且也是培養(yǎng)抽象的邏輯思維能力的好時(shí)機(jī)。在思維由經(jīng)驗(yàn)型向理論型轉(zhuǎn)化的高中階段，這部分教材有著特殊重要的意義。為了幫助學(xué)生克服理解過(guò)程中的思維障礙，除了充分發(fā)揮演示教具的作用（在基本現(xiàn)象演示之外增加演示內(nèi)容）以外，在板書(shū)設(shè)計(jì)上增加了形象化的表達(dá)方式（如圖1到圖2的過(guò)渡，圖3旁邊增加圖4，圖5旁邊增加圖6），使思維發(fā)展的梯度不致過(guò)大。在教學(xué)方法上采取觀察、講解、討論相結(jié)合的辦法，通過(guò)討論提高對(duì)邏輯推理能力的訓(xùn)練。教師在討論的基礎(chǔ)上總結(jié)講解，這樣教學(xué)效果會(huì)更好一些。但要注意對(duì)這種理論思維要求較高的課題，在討論中教師要適時(shí)適度地加以引導(dǎo)和點(diǎn)撥。本課作為自感的第一課時(shí)，不宜提出過(guò)難、過(guò)深的問(wèn)題。在講解過(guò)程中主要思路是圍繞以下兩點(diǎn)展開(kāi)的：（1）自感電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于一個(gè)瞬時(shí)電源的作用，要搞清它與原來(lái)電流方向的關(guān)系；（2）自感現(xiàn)象表現(xiàn)為對(duì)電流變化的延時(shí)效應(yīng)，它只能推遲電流變化的時(shí)間，而不能改變電流的方向。有關(guān)自感問(wèn)題更深入的討論，還需留待以后逐漸深化與熟練。關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)，筆者認(rèn)為還是采用課本中傳統(tǒng)的演示裝置為好。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的電路簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯而所含的原理比較含蓄，給學(xué)生的印象深刻，容易引起興趣和激發(fā)思維的矛盾。只要引導(dǎo)得法，把它當(dāng)成“探索型”實(shí)驗(yàn)來(lái)使用，可以有效地促進(jìn)邏輯思維能力的發(fā)展。當(dāng)然這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的明顯缺點(diǎn)就是把通電自感和斷電自感割裂開(kāi)了，容易造成認(rèn)識(shí)上的片面性，本課最后布置的討論題，就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。在下節(jié)課（自感現(xiàn)象的應(yīng)用）開(kāi)始時(shí)可進(jìn)行討論總結(jié)