2020-2021學(xué)年人教版（2019）選擇性必修第二冊 2.4互感和自感 教案教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1、知道互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象的定義。2、知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量，知道它的單位及其大小的決定因素。3、知道自感現(xiàn)象的利弊及其利用和防止。4、能夠通過電磁感應(yīng)的相關(guān)知識分析通、斷電自感現(xiàn)象的原因及磁場的能量轉(zhuǎn)化問題。二、過程與方法1、通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和討論，解釋實(shí)驗(yàn)中發(fā)生物理過程，具備觀察、分析和推理的能力。2、通過分析電路結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)探究，體會比較研究這物理學(xué)常用的重要方法。3、通過實(shí)例，激發(fā)求知欲，激勵探索與創(chuàng)新的意識。4、通過實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。三、情感態(tài)度與價值觀1、認(rèn)識互感和自感是電磁感應(yīng)中的兩種現(xiàn)象，使學(xué)生初步形成特殊現(xiàn)象中也有普遍規(guī)律的觀念。2、通過自感現(xiàn)象的分析，解決一些簡單的問題，并了解自感現(xiàn)象的利弊及對其防止和利用。重點(diǎn)難點(diǎn)1、自感現(xiàn)象及自感系數(shù)。（重點(diǎn)）2、分析自感電動勢對原電流變化產(chǎn)生的阻礙作用。（難點(diǎn)）3、通、斷電自感演示實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象解釋。（難點(diǎn)）教學(xué)準(zhǔn)備課件教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課：【演示實(shí)驗(yàn)】將線圈A與交流電源相連，線圈A繞在鐵芯上，小電珠與線圈B相連。閉合開關(guān)，觀察小電珠的發(fā)光情況。現(xiàn)象：電珠發(fā)光。解釋：當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的磁場就會發(fā)生變化，燈泡回路中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，所以小電珠發(fā)光。本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的兩種現(xiàn)象——互感和自感。二、講授新課： 1、互感現(xiàn)象【教師提問】法拉第在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，將兩個線圈繞在同一個鐵環(huán)上，簡化電路如圖所示。法拉第研究時觀察到，在開關(guān)閉合和斷開的瞬間，電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。你知道這是為什么嗎？【學(xué)生回答】兩個線圈之間并沒有導(dǎo)線相連，但當(dāng)M線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的磁場發(fā)生變化，在另一個線圈N中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，故指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。【教師引導(dǎo)】當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫作互感，這種感應(yīng)電動勢叫作互感電動勢。【小組討論】（1）在法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中，小電珠發(fā)光說明了電能轉(zhuǎn)化為熱能，這些能量來源于哪里呢？能量由一個線圈傳遞到另一個線圈。（2）互感在電工技術(shù)和電子技術(shù)中有哪些應(yīng)用？變壓器、電磁爐、探雷器等。【教師總結(jié)】（1）互感現(xiàn)象是一種常見的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它不僅發(fā)生于繞在同一鐵芯上的兩個線圈之間，而且可以發(fā)生于任何相互靠近的電路之間。（2）互感現(xiàn)象可以把能量由一個電路傳到另一個電路。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。2、自感現(xiàn)象【教師提問】當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。那么，它所產(chǎn)生的變化的磁場會不會在線圈本身也產(chǎn)生感應(yīng)電動勢呢？【演示實(shí)驗(yàn)】在圖甲所示的電路中，兩個燈泡和的規(guī)格相同，與線圈L串聯(lián)后接到電源上，與可調(diào)電阻R串聯(lián)后接到電源上。先閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，再調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，使它們都正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)S。重新接通電路。注意觀察，在開關(guān)閉合的時候兩個燈泡的發(fā)光情況。【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】燈泡較慢地亮起來，燈泡瞬間亮起來。【小組討論】為什么燈泡較慢地亮起來？閉合開關(guān)的瞬間，電流從無到有，穿過線圈L的磁通量逐漸增加，線圈L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。根據(jù)楞次定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向與原來的電流方向相反，阻礙L中電流的增加，即推遲了電流達(dá)到正常值（如圖乙所示），所以燈泡較慢地亮起來。【教師小結(jié)】（1）當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所發(fā)生的變化的磁場在線圈本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象稱為自感。（2）由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫作自感電動勢。【提問】通電的瞬間會發(fā)生自感現(xiàn)象，那么，斷開開關(guān)的瞬間是否也會發(fā)生自感現(xiàn)象呢？【演示實(shí)驗(yàn)】在如圖所示的電路中，先閉合開關(guān)使燈泡正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)。注意觀察開關(guān)斷開時燈泡的亮度變化。【小組討論】（1）電源斷開時，通過線圈L的電流減小，這時會出現(xiàn)感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的作用是使線圈L中的電流減小得更快些還是更慢些？更慢些。（2）產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的線圈可以看作一個電源，它能向外供電。由于開關(guān)已經(jīng)斷開，線圈提供的感應(yīng)電流將沿什么路徑流動？電流在線圈L和燈泡A組成的閉合回路中流動。（3）開關(guān)斷開后，通過燈泡的感應(yīng)電流與原來通過它的電流方向是否一致？不一致，與原來方向相反。（4）開關(guān)斷開后，通過燈泡的感應(yīng)電流是否有可能比原來的電流更大？為了使實(shí)驗(yàn)的效果更明顯，對線圈L應(yīng)該有什么要求？可能更大。線圈L的直流電阻比燈泡的電阻小且線圈的自感系數(shù)較大。3、自感系數(shù)【提出問題】自感電動勢的大小與哪些因素有關(guān)？【教師總結(jié)】（1）自感電動勢的大小為，其中L是線圈的自感系數(shù)，簡稱自感或電感，單位是亨利，符號為H。（2）決定線圈自感系數(shù)大小的因素有線圈的大小、形狀、匝數(shù)以及是否有鐵芯等。4、磁場的能量【提出問題】在斷電自感實(shí)驗(yàn)中，開關(guān)斷開后，燈泡的發(fā)光還能維持一小段時間，有時甚至?xí)乳_關(guān)斷開之前更亮。這時燈泡的能量是從哪里來的？開關(guān)斷開以后，線圈中的電流并未立即消失，線圈中有電流，有電流就有磁場，能量儲存在磁場中。當(dāng)開關(guān)閉合時，線圈中的電流從無到有，其中的磁場也是從無到有，這可以看作電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中。【教師總結(jié)】（1）線圈中的電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中。（2）線圈中的電流減小時，磁場中的能量釋放出來，轉(zhuǎn)化為電能。課堂練習(xí)1、如圖所示的電路中，電容C和電感L的值都很大，L的電阻不計(jì)，A、B是完全相同的兩個燈泡.當(dāng)開關(guān)S閉合時，下列說法中正確的是(   )A.A燈比B燈先亮，然后A燈熄滅 B.B燈比A燈先亮，然后B燈熄滅C.A燈、B燈一起亮，然后A燈熄滅 D.A燈、B燈一起亮，然后B燈熄滅答案：B2、在生產(chǎn)實(shí)際中，有些高壓直流電路含有自感系數(shù)很大的線圈，當(dāng)電路中的開關(guān)S由閉合到斷開時，線圈會產(chǎn)生很大的自感電動勢，使開關(guān)S處產(chǎn)生電弧，危及操作人員的人身安全.為了避免電弧的產(chǎn)生，可在線圈處并聯(lián)一個元件，下列方案可行的是(   )A. B. C. D.答案：D3、如圖所示是日光燈的電路圖，日光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器、啟動器組成.關(guān)于日光燈的原理，下列說法不正確的是(   )A.日光燈啟動，利用了鎮(zhèn)流器中線圈的自感現(xiàn)象B.日光燈正常發(fā)光時，鎮(zhèn)流器起著降壓限流的作用C.日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，日光燈仍能正常工作D.日光燈正常發(fā)光后取下啟動器，日光燈不能正常工作答案：D4、如圖所示，燈泡與定值電阻的阻值均為，是自感系數(shù)較大的線圈，當(dāng)閉合、斷開且電路穩(wěn)定時，兩燈亮度相同，再閉合，待電路穩(wěn)定后將斷開，下列說法中正確的是（   ）A.燈將比原來更亮一下后熄滅 B.燈將比原來更亮一下后熄滅C.有電流通過燈，方向?yàn)?/span> D.有電流通過燈，方向?yàn)?/span>答案：D5、如圖所示的電路中，L為電感線圈(直流電阻不計(jì))，A、B為兩燈泡，以下結(jié)論正確的是(   )A.閉合開關(guān)S時，A先亮，B后亮B.閉合開關(guān)S時，A、B同時亮，之后B變暗直至熄滅，A變亮C.先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S時，A熄滅，B先變亮再逐漸熄滅D.先閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后再斷開開關(guān)S時，A、B兩燈都亮一下再逐漸熄滅答案：BC6、“千人震”實(shí)驗(yàn)可以用如圖所示的電路完成.電路主要由幾位同學(xué)手拉手與一節(jié)電動勢為1.5 V的干電池、幾根導(dǎo)線、開關(guān)和一個有鐵芯的多匝線圈構(gòu)成.以下說法正確的是(   )A.在閉合開關(guān)瞬間會使連成一串的同學(xué)有觸電感覺B.在斷開開關(guān)瞬間會使連成一串的同學(xué)有觸電感覺C.人有觸電感覺時流過人體的電流大于流過線圈的電流D.人有觸電感覺時有很高電壓加在兩手間且左邊電勢高答案： BD板書設(shè)計(jì)2.4互感和自感一、互感現(xiàn)象1、互感和互感電動勢：兩個相互靠近的線圈，當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它所產(chǎn)生的變化的磁場會在另一個線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象叫互感，這種感應(yīng)電動勢叫做互感電動勢。2、應(yīng)用：利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈，如變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。3、危害：互感現(xiàn)象能發(fā)生在任何兩個相互靠近的電路之間。在電力工程和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作。二、自感現(xiàn)象當(dāng)一個線圈中的電流變化時，它產(chǎn)生的變化的磁場不僅在鄰近的電路中激發(fā)出感應(yīng)電動勢，同樣也在它本身激發(fā)出感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感。由于自感而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。三、自感系數(shù)1、自感電動勢：E＝L，其中是電流的變化率；L是自感系數(shù)，簡稱自感或電感單位：亨利，符號：H。2、自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)，以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。四、磁場的能量1、線圈中電流從無到有時，磁場從無到有，電源把能量輸送給磁場，儲存在磁場中。2、線圈中電流減小時，磁場中的能量釋放出來轉(zhuǎn)化為電能。教學(xué)后記引導(dǎo)學(xué)生對本節(jié)多學(xué)知識進(jìn)行自主交流探究，根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。 

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊電子課本

4 互感和自感

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第二冊

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