1、自感的教案示例之二教學目的指導學生運用觀察、實驗、分析、綜合的方法，認識自感現(xiàn)象及其特點，解釋生產(chǎn)和生活中的某些自感現(xiàn)象，提高學生分析問題的能力和運用物理知識解決實際問題的能力。教學過程一、復習提問師：上節(jié)課提到了幾種不同形式的電磁感應現(xiàn)象，如磁鐵向線圈中插入或從線圈中拔出，閉合電路的一部分導體在磁場里作切割磁感線的運動等。你們認為引起電磁感應現(xiàn)象最重要的條件是什么？生（回答要點）：穿過電路的磁通量發(fā)生變化。師：對！不論采用什么方式，只要能使穿過電路的磁通量發(fā)生變化，均能引起電磁感應現(xiàn)象。（為講授自感打下基礎。）那么：引起電磁感應現(xiàn)象條件的最簡單的表達方式是什么？生：（回答要點）：0。師：根據(jù)

2、法拉第電磁感應定律，電路中的感應電動勢多大？師：在學習中經(jīng)常接觸到磁通量、磁通量的變化量與磁通量的使學生區(qū)分電磁感應現(xiàn)象中幾個相近而又容易混淆的概念，為學習自感掃除障礙。）二、新課教學1揭示現(xiàn)象，提出問題（1）按圖1所示的“千人震”電路圖，出示其中各元件，說明：E是由4節(jié)一號干電池串聯(lián)組成的6V直流電源。L為帶閉合鐵芯的線圈。拆開鐵芯，取出線圈，使學生了解L的結構，在黑板上畫出L的示意圖（圖2），對照示意圖強調(diào)：線圈有電流通過，線圈周圍存在磁場，穿過線圈的磁通量不為零。線圈的電流變化，線圈周圍的磁場也隨之變化，必將引起穿過線圈的磁通量發(fā)生變化。（這段講解似乎在復習舊知識，但實質(zhì)上是為自感的學習

3、打下伏筆，掃除學生學習自感的主要障礙。）電鍵K是由兩根導線的裸露銅線構成的。兩根導線的端部剝?nèi)?2厘米長的絕緣皮，用兩只手的拇指和食指捏住裸露銅線，以余下裸露銅線的搭接或分開，作為電鍵的接通或斷開。（2）隨意指定一位學生上臺，用兩只手分別接觸電源E的正、負極，接觸L線圈的兩端，詢問學生是否有觸電的感覺。（學生試驗后回答：無觸電感覺。教師指出： 36V以下的電壓對人體是安全的，一般不會引起觸電感覺。直流電源的電壓為6V，L線圈不是電源，接觸它們的兩端應該沒有觸電的感覺。）（3）將上述元件按圖1連成電路，要求同一學生用兩只手分別捏住裸露銅線的A、B處，將裸露銅線的余下部分搭接好，然后迅速分開，該學

4、生有強烈的觸電感覺。從該學生的表情和動作，其余的學生也可以意識到這點。隨后，多名學生上臺做同樣的實驗，均有強烈的觸電感覺。實驗表明，在電鍵K從接通到斷開瞬間，A、B之間產(chǎn)生了很高的電壓。（4）提出問題：在A、B觸點斷開瞬間，A、B間的高壓從何而來？（實驗后，學生學習情緒高漲，教師針對性地提出問題后，學生表現(xiàn)出強烈的探求欲望。這時，教師要注意控制教學節(jié)奏，不要急于提出答案，而要求學生通過閱讀課本、互相研討、認真思考，在已有的電磁感應現(xiàn)象知識基礎上，探求問題的答案。）2分析現(xiàn)象，建立概念（1）研討：組織學生討論，引導學生運用已學過的電磁感應現(xiàn)象的規(guī)律分析現(xiàn)象，提出自己對實驗現(xiàn)象的解釋。（2）研討小

5、結（引導學生自己作出。）：在圖1所示的電路中，當電鍵K搭接后，線圈中存在穩(wěn)定的電流I，線圈內(nèi)部鐵心中存在很強的磁場，穿過線圈的磁通量很大；在電鍵K斷開瞬間，在很短的時間t內(nèi)，線圈中的電流迅速減小到零，穿過線圈的磁通量也迅速從減小到零，磁通量的變化量雖不是很大。但由于t很小，在電鍵K由接通至斷開瞬間，對于起試驗學生強烈觸電感覺的高壓的來源。（3）建立概念：上述現(xiàn)象屬于一種特殊的電磁感應現(xiàn)象，其中穿過電路磁通量的變化是由于通過導體本身的電流發(fā)生變化而引起的。這種由于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象，叫做自感現(xiàn)象。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢，叫做自感電動勢。（板書）（4）演示現(xiàn)象，強化概

6、念：按圖3安置電路，圖中E、L與圖1m ，R、R1均為010滑動變阻器，A1、A2均為3.8V小燈泡，K為電鍵。先對電路進行調(diào)節(jié)：合上電鍵K，調(diào)節(jié)變阻器R的電阻，使燈泡A1和A2的明亮程度相同。再調(diào)節(jié)變阻器R1使兩個燈泡都正常發(fā)光，然后斷開電鍵K。師：接通電鍵K，請哪位同學指出觀察到的現(xiàn)象？生：A2立即正常發(fā)光，A1逐漸亮起來。師：為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？生：接通電路瞬間，電路中的電流增大，穿過線圈L的磁通量也隨著增加，線圈中必定產(chǎn)生自感電動勢。這個自感電動勢是阻礙線圈中電流變化的。所以通過A1的電流只能逐漸增大，A1也只能逐漸亮起來。師：由此可見，在自感現(xiàn)象中既可能是由于導體本身的電流增加，

7、也可能是由于導體本身的電流減小，其關鍵在于引起穿過電路的磁通量發(fā)生變化。3綜合因素，講授規(guī)律（1）講授：自感現(xiàn)象既然是一種電磁感應現(xiàn)象，所以自感電動勢也是另外，磁通量跟磁感應強度B成正比。在自感現(xiàn)象中，B又跟產(chǎn)生圈的自感系數(shù)，簡稱自感或電感。（2）演示：重新按圖1電路安置“千人震”實驗，將線圈圈數(shù)從400匝減為100匝，在同等條件下，學生觸電的感覺減弱；取掉線圈的閉合鐵心，學生的觸電感覺幾乎消失。演示現(xiàn)象說明，線圈的自感系數(shù)是由線圈本身的特性決定的。通常情況下，線圈單位長度上的匝數(shù)越多，它的自感系數(shù)越大；線圈有鐵芯時的自感系數(shù)，比沒有鐵芯時要大得多。（3）講授：自感系數(shù)的單位是亨利，簡稱亨，國

8、際符號是H。亨利是一個較大的單位，像我們實驗中用到的這個圈數(shù)為400匝、繞在閉合鐵芯上的線圈，自感系數(shù)約為5亨左右。比亨小的單位有毫亨和微亨，他們之間的關系是：1亨=103毫亨=106微亨。（板書）4運用規(guī)律，分析問題（1）引言：自感現(xiàn)象是在導體本身的電流發(fā)生變化（增加或減少）時而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象。在實際生產(chǎn)和生活中，自感現(xiàn)象是普遍存在的，特別是在電路切斷瞬間，由于很短時間t內(nèi)，電路中的電流發(fā)生較大的變化，如果電路中的自感系數(shù)L又比較大，則將產(chǎn)生很大的自感電動勢，在圖1所示的“千人震”實驗中，這個很高的自感電動勢已引起了同學們強烈的觸電感覺。在實際生產(chǎn)中，如何利用這一自感電動勢為我們造福和防

9、止這一自感電動勢給我們帶來的危害呢？（2）自感電動勢的利用日光燈鎮(zhèn)流器（a）簡述日光燈電路圖（圖4），對照示教板說明它主要由燈管、鎮(zhèn)流器和起動器組成。（b）出示日光燈管、鎮(zhèn)流器、起動器的實物，簡介它們的構造和日光燈管發(fā)光的機制。在介紹鎮(zhèn)流器構造時，強調(diào)它的圈數(shù)很多，而且有閉合鐵心，因而它的自感系數(shù)L很大。（c）保證日光燈正常發(fā)光必須滿足兩個條件：開始點燃時需要一個高出電源電壓很多的瞬時電壓；點燃后要求燈管上的電壓大大低于電源電壓。這兩方面的要求都是利用跟燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的自感電動勢來達到的。（d）演示日光燈發(fā)光過程，說明自感電動勢的作用：整個演示由具體到抽象，分三個階段進行。第一階段從電路

10、板上取下起動器，將接起動器的兩線頭搭接510秒鐘，此時可以看到燈管兩端燈絲發(fā)黃光，說明電路中（包括鎮(zhèn)流器）有電流通過。隨后將兩線頭拉開，燈管發(fā)光。提出問題：燈管開始點燃需要的瞬時高電壓如何獲得的？（啟發(fā)學生在對圖1“千人震”實驗認識的基礎上，回答：斷電瞬間鎮(zhèn)流器上產(chǎn)生很高的自感電動勢，這一自感電動勢加在燈管兩端，滿足了燈管點燃需要的瞬時高壓。）日光燈正常發(fā)光后，電流回路為：電源鎮(zhèn)流器燈管電源。由于變化的交變電流不斷通過鎮(zhèn)流器線圈，線圈中產(chǎn)生自感電動勢，而且它總是阻礙電流變化的。這樣鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用，保證日光燈正常發(fā)光。第二階段在電路板起動器的位置，安裝一只手動電鍵。手動電鍵接通510秒

11、鐘后斷開，日光燈發(fā)光。由此使學生認識到起動器通、斷在日光燈電路工作上的作用。第三階段在電路板的起動器位置上，接出兩根長導線，將導線的另一端接上一個取掉鋁外殼的起動器，然后將此起動器置于投影儀上，使起動器玻璃殼內(nèi)的U形觸片與靜觸片的放大圖象清晰地在銀幕上顯現(xiàn)出來，以利于觀察U形觸片發(fā)生的微小伸縮變化。接通日光燈的電源開關后，可以明顯地看到U形觸片膨脹伸長兩個觸片接通，然后U形觸片冷卻收縮兩個觸片斷開，在觸片由接通到斷開瞬間，日光燈發(fā)光。觀察表明：起動器起著自動開關的作用，在它由接通到斷開瞬間，鎮(zhèn)流器上產(chǎn)生很高的自感電動勢，導致日光燈開始發(fā)光。（3）防止自感電動勢的危害油開關。（a）觀察油開關實物

12、，指出結構上的特點（開關放在絕緣性能良好的油中）。（b）講授原因：對于自感系數(shù)很大而電流又很強的電路在切斷電路瞬間會產(chǎn)生很高的自感電動勢，開關閘刀與固定夾片之間會形成電弧，導致開關燒壞。開關放在絕緣性能良好的油中，能防止電弧產(chǎn)生，保證安全。（板書）三、鞏固新課1討論：在制造精密線繞電阻時，為了消除在使用過程中，由于電流的變化引起的自感現(xiàn)象，往往采用如圖5所示的雙線繞法。為什么采用雙線繞法的精密線繞電阻，可以消除自感現(xiàn)象？（學生回答要點：兩根平行電阻絲中電流方向相反，它們的磁場互相抵消。當導線中的電流變化時，穿過電路的磁通量不發(fā)生變化，所以自感現(xiàn)象減弱到可忽略的程度。）圖52觀察圖6實驗，解釋實

13、驗現(xiàn)象發(fā)生的原因。師：接通電路，燈泡A正常發(fā)光后，再斷開電路，請指出在斷開電路瞬間，看到什么現(xiàn)象，并說明出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。生（回答要點）：電路斷開瞬間通過線圈的電流突然減弱穿過線圈的磁通量很快地減少線圈中產(chǎn)生自感電動勢引起燈泡閃亮一下才熄滅。四、布置作業(yè)1繞制日光燈鎮(zhèn)流器的線圈，若圈數(shù)比規(guī)定值少了很多。這樣的鎮(zhèn)流器接入電路，會帶來哪些不利的影響？2什么是自感現(xiàn)象？什么是自感系數(shù)？寫出計算自感電動勢的公式。教學說明本節(jié)內(nèi)容是“電磁感應”章的重要組成部分，它使學生在掌握電磁感應現(xiàn)象的規(guī)律后，進一步認識一種特殊的、普遍存在的電磁感應現(xiàn)象自感現(xiàn)象，并運用電磁感應知識解釋有關的實際問題。所以本節(jié)在電磁

14、感應一章的教學中，既有承上啟下的功能，又有延伸的作用。采用實驗、講授課型，授課時數(shù)為兩課時。從常規(guī)教學的角度來看，一堂好的物理課應該達到五個方面的要求，這就是“結構好、引入好、問題好、實驗好、語言好”，本課題的授課就是按照這五個方面的要求來設計的。一堂課的結構就相當于建筑物的框架，是決定一堂課成敗的最重要因素。物理課的課堂結構應該跟人類認識自然規(guī)律的過程吻合，應該跟學生思考物理問題的心理活動吻合。因此“復習、課題、探究、結論、運用”五段式就成了物理課堂教學結構的主要模式。在復習階段，本教案強調(diào)了“磁通量發(fā)生變化（0）”是發(fā)生電磁感應現(xiàn)象的基本條件，不論用何種方式，只要能滿足這一要求，均能發(fā)生電

15、磁感應現(xiàn)象。這樣，復習就不只是簡單地復述已經(jīng)學過的知識，而是為新課講授掃清了障礙，打下了基礎。在學生明確自感現(xiàn)象是學習的課題后，教師進一步指導學生用觀察、實驗、分析、綜合的方法，探究自感現(xiàn)象的概念、規(guī)律，并及時地得出結論。在學生掌握了有關自感現(xiàn)象的理論之后，教師又通過日光燈、油開關等具體事例，說明自感現(xiàn)象規(guī)律在實際中的應用，引導學生完成認識上的新飛躍。縱觀整篇授課錄結構上是完整的。一堂物理課的引人十分重要，一開始就要使學生明確課題，引起學生對課題的強烈興趣。在教案設計上，采取從觀察實驗引人的方法，而且取消了課本上原定的兩個實驗，改用了一個“千人震”的實驗，讓學生在實驗中親自感受到自感電動勢帶來

16、的觸電感覺，從而激發(fā)起對自感現(xiàn)象的強烈探求欲望。良好的開端是成功的一半，一堂課在學生興趣盎然，強烈探求欲望中開始，下面的教學就會順當多了。在引人實驗之后，針對性地提出了一個問題：“高壓從何而來？”這是一個貫穿整個課題教學的好問題，它能激勵學生思考，“欲進有難，欲罷不能”，問題明白了，自感現(xiàn)象的概念也就建立了；它又能引起學生聯(lián)想，幫助學生理解自感現(xiàn)象在鎮(zhèn)流器、油開關上的應用，解答“燈泡閃亮”等課堂實驗練習。這樣的問題聯(lián)系著課題教學的中心內(nèi)容，是一條貫穿教學始終的線索。在這類問題的帶動和啟示下，教學就會層次清楚、線索分明、生動活潑。在物理教學中，我們應該深挖教材內(nèi)容，并在此基礎上確定一個至二個貫穿始終的好問題，這是帶活整個課題教學的有力舉措。本課題教學中安排了多個演示實驗，其演示的效果直接關系到教學的成敗。其中，圖1、圖3、圖6所示的演示實驗，課本上雖提及，但對于電路中所采用的元件未給出具體數(shù)據(jù)，演示效果很難令人滿意。經(jīng)過多次實踐，找到了效果很好的實驗辦法：自感線圈L用J2425型學生可拆變壓器的初級線圈（取“0”與“4100”兩接線柱作線圈接頭），線圈鐵芯用原變壓器的閉合鐵芯；E由四節(jié)新一號電池串聯(lián)構成（效果比用“低壓電源”好）；圖3中A1、A2 均為3.8V額定電壓的小燈泡，R、R1均為010滑動變阻器；圖6中A為6.3V額定電壓的小燈泡。在演示日光燈