高二物理4.6《互感和自感》學(xué)案（人教版選修3-2）

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111 4.6 互感和自感 一、教學(xué)目標(biāo)： （一）知識與技能 ①了解互感和自感現(xiàn)象 ②了解自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 ③知道自感現(xiàn)象中的一個重要概念——自感系數(shù)，了解它的單位及影響其大小的因素 （二）過程與方法： 引導(dǎo)學(xué)生從事物的共性中發(fā)掘新的個性，從發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件和有關(guān)電磁感應(yīng)得規(guī)律，提出自感現(xiàn)象，并推出關(guān)于自感的規(guī)律。會用自感知識分析，解決一些簡單的問題，并了解自感現(xiàn)象的利弊以及對它們的防止和利用 （三）情感、態(tài)度、價值觀 培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)的能力，通過對已學(xué)知識的理解實(shí)現(xiàn)知識的自我更新，以適應(yīng)社會對人才的要求 二、重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法 1．重點(diǎn)：自感現(xiàn)象及自感系數(shù) 2．難點(diǎn)：① 自感現(xiàn)象的產(chǎn)生原因分析?、谕?、斷電自感的演示實(shí)驗中現(xiàn)象解釋 3．解決辦法： 通過分析實(shí)驗電路和直觀的演示實(shí)驗，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的電磁感應(yīng)知識進(jìn)行分析、歸納，再利用電路中的并聯(lián)規(guī)律，從而幫助學(xué)生突破本節(jié)重點(diǎn)、排除難點(diǎn)。 三．學(xué)生活動設(shè)計： 啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生利用前面學(xué)過的電路知識及電磁感應(yīng)知識，分析通電自感和斷電自感的電路圖，預(yù)測將會產(chǎn)生的實(shí)驗現(xiàn)象，然后再通過觀察實(shí)驗現(xiàn)象驗證自身的思維，并歸納總結(jié)自感現(xiàn)象這一規(guī)律產(chǎn)生的原因。 四．教具準(zhǔn)備 通、斷電自感演示裝置，電池四節(jié)（帶電池盒）導(dǎo)線若干 五．重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過程 引入新課 問題情景：①發(fā)生電磁感應(yīng)的條件是什么？②怎樣得到這種條件，也就是讓閉合回路中磁通量發(fā)生變化？③下面這兩種電路中當(dāng)電鍵斷開和閉合瞬間會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象嗎？如果會發(fā)生，它們有什么不同呢？ （一）互感現(xiàn)象 1、基本概念：①互感：②互感現(xiàn)象：③互感電動勢： 2、互感的理解： （1）、如右圖斷開、閉合開關(guān)瞬間會發(fā)生電磁感應(yīng)嗎？（2）這是互感嗎？ 小結(jié)：互感現(xiàn)象不僅發(fā)生與繞在同一鐵芯上的兩個何相互靠近的電路之間。線圈之間，而且可以發(fā)生于任何兩個相互靠近的電路之間。 問題情景：（互感中的能量）另一電路中能量從哪兒來的？ 小結(jié)：互感現(xiàn)象可以把能量從一個電路傳到另一個電路。 3、互感的應(yīng)用和防止： （二）自感現(xiàn)象 1、問題情景：由電流的磁效應(yīng)可知，線圈通電后周圍就有磁場產(chǎn)生，電流變化，則磁場也變化，那么對于這個線圈自身來說穿過它的磁通量在此過程中也發(fā)生了變化。是否此時也發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？我們通過實(shí)驗來解決這個問題。 2、演示實(shí)驗： 實(shí)驗1 （演示P25實(shí)驗）出示自感演示器，通電自感。 提出問題：閉合S瞬間，會有什么現(xiàn)象呢？引導(dǎo)學(xué)生做預(yù)測，然后進(jìn)行實(shí)驗。（實(shí)驗前事先閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器R和R1使兩燈正常發(fā)光，然后斷開開關(guān)，準(zhǔn)備好實(shí)驗）。開始做實(shí)驗，閉合開關(guān)S，提示學(xué)生注意觀察現(xiàn)象 觀察到的現(xiàn)象：在閉合開關(guān)S瞬間，燈A2立刻正常發(fā)光，A1比A2遲一段時間才正常發(fā)光。 學(xué)思考現(xiàn)象原因。請學(xué)生分析現(xiàn)象原因。 總結(jié)：由于線圈L自身的磁通量增加，而產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢總是阻礙磁通量的變化，既阻礙線圈中電流的變化，故通過A1的電流不能立即增大，燈A1的亮度只能慢慢增加，最終與A2相同。 實(shí)驗2（演示課本P26實(shí)驗）斷電自感 先給學(xué)生幾分鐘時間看課本實(shí)驗，預(yù)測實(shí)驗現(xiàn)象，是回答課本思考與討論問題。 3．結(jié)論： 小結(jié)：線圈中電流發(fā)生變化時，自身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這個感應(yīng)電動勢阻礙原電流的變化。 自感現(xiàn)象：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。 自感電動勢：自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。 4.磁場的能量 問題情景：在圖4.6---4中,開關(guān)斷開后,燈泡的發(fā)光還能持續(xù)一段時間,有時甚至比開關(guān)斷開前更亮,這時燈泡的能量是從哪里來的呢? 教師引導(dǎo)學(xué)生分析，電源斷開以后，線圈中電流不會立即消失，這時的電流仍然可以做功，說明線圈儲存能量。當(dāng)開關(guān)閉合時，線圈中的電流從無到有，其中的磁場也是從天到有，這可以看作電源把能量輸送到磁場，儲存在磁場中。這里我們知識一個合理的假設(shè)，有關(guān)電磁場能量的直接式樣驗證，要在我們認(rèn)識了電磁波之后才有可能。 5．自感現(xiàn)象的理解： 線圈中電流的變化不能在瞬間完成，即不能“突變”。也可以說線圈能體現(xiàn)電的慣性 6．自感的應(yīng)用與防止： 應(yīng)用：日光燈 防止：變壓器、電動機(jī) （三）自感系數(shù) 問題情景：我們都知道感應(yīng)電動勢的大小與回路中磁通量變化的快慢有關(guān)，而自感現(xiàn)象中的自感電動勢是感應(yīng)電動勢的一種，那么就是說，自感電動勢也應(yīng)正比于穿過線圈的磁通量的變化率，即：E∝△Φ／△t，而磁場的強(qiáng)弱又正比于電流的強(qiáng)弱，即磁通量的變化正比于電流的變化。所以也可以說，自感電動勢正比于電流的變化率。即E∝△I／△t寫成等式即：E=L△I／△t 2.自感系數(shù)，簡稱自感或電感，用字母L表示。影響因素：形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯。 3．單位：亨利 符號：H 常用單位：毫亨（mH） 微亨（μH） （四）實(shí)例探究 【例1】如圖所示，電路甲、乙中，電阻R和自感線圈L的電阻值都很小，接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡D發(fā)光。則（AD） A．在電路甲中，斷開S，D將逐漸變暗 B．在電路甲中，斷開S，D將先變得更亮，然后漸漸變暗 C．在電路乙中，斷開S，D將漸漸變暗 D．在電路乙中，斷開S，D將變得更亮，然后漸漸變暗 【例2】如圖所示，自感線圈的自感系數(shù)很大，電阻為零。電鍵K原來是合上的，在K斷開后，分析： （1）若R1＞R2，燈泡的亮度怎樣變化？ （2）若R1＜R2，燈泡的亮度怎樣變化？ 鞏固練習(xí) 1．下列關(guān)于自感現(xiàn)象的說法中，正確的是（ACD） A．自感現(xiàn)象是由于導(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 B．線圈中自感電動勢的方向總與引起自感的原電流的方向相反 C．線圈中自感電動勢的大小與穿過線圈的磁通量變化的快慢有關(guān) D．加鐵芯后線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時要大 2．關(guān)于線圈的自感系數(shù)，下面說法正確的是（D） A．線圈的自感系數(shù)越大，自感電動勢一定越大 B．線圈中電流等于零時，自感系數(shù)也等于零 C．線圈中電流變化越快，自感系數(shù)越大 D．線圈的自感系數(shù)由線圈本身的因素及有無鐵芯決定 4．如圖所示，L為一個自感系數(shù)大的自感線圈，開關(guān)閉合后，小燈能正常發(fā)光，那么閉合開關(guān)和斷開開關(guān)的瞬間，能觀察到的現(xiàn)象分別是（A） A．小燈逐漸變亮，小燈立即熄滅 B．小燈立即亮，小燈立即熄滅 C．小燈逐漸變亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅 D．小燈立即亮，小燈比原來更亮一下再慢慢熄滅 六、課堂小結(jié) １、自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中特殊情形，它的產(chǎn)生原因是由于通過導(dǎo)體自身的電流發(fā)生變化． ２、自感電動勢的大小與電流變化快慢和自感系數(shù)有關(guān)，它總是阻礙導(dǎo)體中電流的變化。 七、布置作業(yè)： 課后習(xí)題 111