大单元教学设计2.4互感和自感 人教版高中物理选择性必修第二册.docx

第二章电磁感应

第4节互感和自感

教材分析：

电磁感应是物理学中一个极为重要且广泛应用的领域。当我们在研究电磁感应时，互感与自感是两个不可或缺的概念。这两者是电磁感应第4节的核心内容，是在学生掌握了感应电流的产生条件、楞次定律以及法拉第电磁感应定律之后，进一步探索电磁感应现象具体应用的两个实例。对互感、自感现象的研究，不仅是对电磁感应定律的巩固和深化，更是为后续学习交流电、电磁波等知识打下了坚实的基础。互感是指两个或两个以上的线圈在电磁感应中相互作用的现象。当一个线圈中的电流发生变化时，会在其周围产生磁场，而这个磁场会进一步影响邻近的线圈，导致其中产生感应电流。这一现象在实际应用中极为广泛，例如变压器就是利用了互感原理来实现电压的升降转换。通过深入研究互感现象，我们可以更好地理解电磁感应在实际生产中的应用，为未来的学习和工作积累宝贵的知识和经验。互感和自感的知识还与人们的日常生活和生产技术有着密切的关系。例如，在通信领域，互感现象被广泛应用于变压器的设计和制作中，为实现高效、稳定的电能传输提供了有力支持。而自感现象则在电子电路中发挥着重要作用，如帮助稳定电流、防止电磁波干扰等。因此，学习和掌握互感和自感的知识不仅具有理论意义，更有着深远的现实意义。

物理核心素养：

物理观念：互感现象与自感现象均属于电磁感应现象的范畴。

科学思维：了解自感现象在生产生活中的应用和怎样预防其带来的不利影响

科学探究：知道自感电动势大小受到哪些因素影响

科学态度与责任：认识互感和自感是电磁感应现象的两种现象，感悟特殊现象中有它的普遍规律，而普遍规律中包含了特殊现象的辩证唯物主义观点。

教学重难点：

1、教学重点：（1）通过实验，观察并理解“通电自感”和“断电自感”。

（2）通过实验观察和理论分析，体会物理规律的探究过程

2、教学难点：“断电自感”灯泡闪亮的原因

教学方法与教具：

无线充电器、手机、扩音器、多媒体课件

教学过程：

同学们，通过前3节的学习，我们已经初步掌握了“磁生电”的基本概念和基本原理，我们能用法拉第电磁感应定律计算感应电动势的大小，也能用楞次定律判断感应电流的方向，同时也了解了一些生活中的电磁感应现象。

今天这节课，我们继续深入研究生活中两个常见的电磁感应现象：互感和自感。

我们先一起来看一个实验：

一、互感现象

导入：两个线圈没有直接相连，为什么小灯泡发光了？

【演示实验1】这是两个大小不同的线圈A和B，两个线圈A、B之间并没有导线相连，小线圈可以套入大线圈。现在让小线圈A与手机的音频输出端连接，大线圈B与扩音器的输入端连接，如图所示。实验时，先打开手机的音乐，再把A线圈插入B线圈，请同学们观察实验现象。

【学生】能听到音乐。

【教师】同学们都听到了音乐，声音来自于扩音器。

两组线圈之间没有导线直接连接，却能在扩音器上听到手机播放的音乐。请同学们思考以下两个问题：①什么是音频信号？②为什么能在扩音器上听见由手机输出的音乐？

【学生】①手机输出的音频信号，是一种电流信号，它的强度和频率都在变化。可以认为是一种变化的电流。

【学生】②所以当音频信号流经A线圈时，A线圈中就产生了变化的磁场，变化的磁场使B线圈的磁通量发生变化，从而在B线圈中产生感应电流，这个电流让扩音器发出音乐。

【教师】最后再补充一个问题：感应电流的频率，与原电流的频率有什么关系呢？

【学生】二者频率相同，才能输出不变的音乐。

【教师】通过这个实验，我们发现：A线圈中变化的电流，会使得B线圈产生感应电流。那么反过来，B线圈中变化的电流，是否也会使A线圈中再次产生感应电流呢？同学们先猜想，再说明理由。

【学生】根据感应电流产生的条件，应该会产生。

【教师】答案是肯定的，实际上，在这个过程中，A、B两组线圈将会发生互相感应的现象。在物理学中，把这个现象叫作互感，即：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种感应电动势叫作互感电动势。

上面这个实验，我们发现互感现象会在两个线圈之间传递电流信号，那么在实际生活中还有哪些类似的现象呢？

【学生】可能会想到上节课学习的内容：电磁炉、探雷器、变压器。

【教师】确实如此，这些都用到了互感现象。

【教师】互感现象不仅可以发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，像变压器一样；还可以发生于任何两个相互靠近的电路之间。这个现象广泛应用于生活当中。

但在有的电力工程中和电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，这时要设法减小电路间的互感。

【教师】在法拉第的实验中两个线圈并没有用导线连接，当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中为什么会产生感应电动势呢？

【学生】两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势

例.如图甲所示，A、B