2019-2020年高中物理 自感教案 人教版二冊.doc

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2019-2020年高中物理 自感教案 人教版二冊 一、教學(xué)目標(biāo) 1．了解自感現(xiàn)象及自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 2．知道自感現(xiàn)象中的一個重要概念——自感系數(shù)，了解影響其大小的因素。 3．了解在日常生活和生產(chǎn)技術(shù)中有關(guān)自感現(xiàn)象的應(yīng)用情況 二、重點、難點 1．重點:自感現(xiàn)象及自感系數(shù) 2．難點:（1）自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因分析 （2）斷電自感的演示實驗中燈光的閃亮現(xiàn)象解釋 三、課時安排：1課時 四、教 具：通電自感演示裝置、斷電自感演示裝置、日光燈的線路板 五、教學(xué)過程 (一)引入新課 產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件是什么？ 請學(xué)生回答，穿過回路中的磁通量發(fā)生變化才能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。 在前面的學(xué)習(xí)中，電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的磁通量變化是怎樣發(fā)生的？ 請學(xué)生回答，在導(dǎo)體切割磁感線運動的過程中，磁場沒有變化，但回路的面積發(fā)生變化，從而導(dǎo)致磁通量變化。在條形磁鐵插入或拔出線圈的過程中，是外加磁場變化而導(dǎo)致線圈的磁通量變化。在利用原副線圈的實驗中，是通過改變原線圈中電流的大小，從而導(dǎo)致副線圈中的外加磁場發(fā)生變化，引起磁通量變化。 除上述這三種情形外，還有沒有其他情形引起回路磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？ (二)進(jìn)行新課 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，是否此時也會出現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢？我們通過實驗來解決這個問題。 如圖所示電路圖 說明：當(dāng)S閉合瞬間，線圈L中的電流從無到有發(fā)生變化，線圈自身的磁場也從無到有發(fā)生變化，結(jié)果，線圈L自身的磁通量發(fā)生變化，如果燈1和燈2規(guī)格相同，且都能正常發(fā)光，那么，閉合S瞬間，會有什么現(xiàn)象呢？引導(dǎo)學(xué)生先作預(yù)測，然后進(jìn)行演示實驗。首先，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)S。最后，又重新閉合開關(guān)S(重復(fù)上述操作)。 請學(xué)生觀察現(xiàn)象：在閉合天關(guān)S的瞬間，燈2立刻正常發(fā)光。 而燈1卻是逐漸從暗到明，要比燈2遲一段時間才正常發(fā)光。 引導(dǎo)學(xué)生分析，產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因，就是由于線圈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，即阻礙線圈中電流的變化，故通過燈1的電流不能立即增大到最大值，燈1的亮度只能慢慢增加。實驗中所發(fā)生的這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，我們稱為自感。 1．自感現(xiàn)象 （1）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，叫做自感現(xiàn)象。 （2）在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫做自感電動勢，它的作用總是阻礙導(dǎo)體中原來電流的變化。 雖然，自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中比較特殊的一種情形，那么，剛才從實驗中找出的這些結(jié)論是否正確呢？我們可以再通過一個實驗來驗證。 如圖所示電路圖 當(dāng)閉合開關(guān)S時，燈正常發(fā)光，此時若斷開開關(guān)S，將會出現(xiàn)什么情況呢？ 引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測，根據(jù)剛才的自感現(xiàn)象的理論，可知斷開開關(guān)S的瞬間，通過線圈L的電流從有到無發(fā)生變化從而產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在這過程中；線圈L產(chǎn)生了自感電動勢，雖然這時電源已斷，但線圈L相當(dāng)于一個新電源，又與燈構(gòu)成閉合回路，結(jié)果，燈將延遲熄滅。 演示該實驗，證實學(xué)生的預(yù)測——燈確實沒有隨開關(guān)S的斷開而馬上熄滅，而且還看到燈閃亮了一下(重做實驗請學(xué)生觀察)。肯定學(xué)生的預(yù)測，給予鼓勵，然后提出問題——為什么燈會閃亮一下呢？ 斷電前通過A燈的電流是由電源提供的，根據(jù)電路中并聯(lián)規(guī)律可知，線圈L的電阻由于很小，故電路中的電流大部分流過線圈L，有IL＞IA，斷電后，燈A的電流馬上消失，但線圈L，由于自感作用，將阻礙自身電流的減小，結(jié)果線圈中的電流IL反向流過燈A，然后逐漸減弱，所以有燈閃亮一下再熄滅的現(xiàn)象出現(xiàn)。 利用數(shù)學(xué)中的函數(shù)圖線，使學(xué)生進(jìn)一步理解上述分析過程。 斷電前后燈泡中的電流隨時間變化的關(guān)系如圖 我們知道，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，它的大小又與什么有關(guān)呢？ 2．決定自感電動勢大小的因素——電流變化的快慢和自感系數(shù) 說明：顯然自感電動勢的大小也是與回路中磁通量變化的快慢有關(guān)，線圈的磁場是由電流產(chǎn)生的，故穿過線圈磁通量變化的快慢與電流變化的快慢有關(guān)系。從實驗中，可以發(fā)現(xiàn)，對同一個線圈來說，電流變化越快，產(chǎn)生的自感電動勢越大。但對于不同的線圈，在電流變化快慢相同的情況下，產(chǎn)生的自感電動勢又有大小之分，為了表示線圈中的這一特性，引進(jìn)一個物理量——自感系數(shù)來描述。 3．自感系數(shù)，簡稱自感或電感，用字母L表示 那么，自感系數(shù)的大小與什么有關(guān)呢？通過大量的研究可知線圈越粗、越長、匝數(shù)越密，且有鐵芯時，它的自感系數(shù)就越大，則有 （1）自感大小與線圈的形狀、長短、匝數(shù)、有無鐵芯等因素有關(guān) （2）單位：亨利，符號是H 簡單介紹自感系數(shù)單位亨利的由來 為了紀(jì)念美國物理學(xué)家亨利而命名的。亨利出生貧窮，10歲輟學(xué)當(dāng)學(xué)徒，但他靠自己的勤奮自學(xué)和刻苦鉆研，最后成了美國國家科學(xué)院的第一任院長。自感現(xiàn)象就是他在實驗中發(fā)現(xiàn)的，因此，以他的名字來命名自感系數(shù)的單位。教育學(xué)生學(xué)習(xí)他的精神，同時強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)自學(xué)能力的重要性。 那么，研究自感現(xiàn)象又有什么實際意義呢？ 4．自感現(xiàn)象的應(yīng)用 在生活和生產(chǎn)技術(shù)中，自感現(xiàn)象被廣泛地應(yīng)用在很多電器設(shè)備和無線電裝置中。例如，日光燈。當(dāng)然自感現(xiàn)象也有不利的一面，請學(xué)生看書閱讀205頁有關(guān)自感現(xiàn)象的應(yīng)用。 (三)課堂小結(jié) 1．自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的特殊情形，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。 3.自感現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)技術(shù)中應(yīng)用廣泛，但也有其不利的一面。 (四)鞏固練習(xí) 試解釋雙線繞法 引導(dǎo)學(xué)生回答，通過兩根平行導(dǎo)線中電流方向相反，可以使各自引起的磁場互相抵消，從而減弱自感的影響。 六、布置作業(yè)：閱讀課本