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互感和自感

孙永跃

教学设计思路

物理学科的核心素养是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，是学生通过物理学习内化的带有物理学科特性的品质，是学生科学素养的关键成分。

互感和自感现象是电磁感应现象的特例。本节课通过演示实验“手机无线充电”，创设情景、激发学生兴趣；通过体验实验“有惊无险”情景激疑；通过学生实验“断电自感”和“通电自感”探究问题；通过建立模型和理论分析形成科学思维。力求凸显“实验观察”和“理论分析”相结合在物理学中的重要性。提升学生物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个方面的核心素养。

教学目标

    重点是使学生在了解自感现象与电磁感应现象统一的基础上，把握自感现象的特点。

教学重点

1、认识互感和自感现象是电磁感应现象的特例；

2、自感现象产生的原因及特点。

教学难点

断电自感现象中，灯泡突然闪亮一下学生很难理解，这是教学中的难点。

教学过程

一、创设情景，激发兴趣

该环节我演示了手机无线充电，将一个普通的智能手机改装成可以无线充电的手机。

学生肯定很感兴趣是如何进行改装的。进而发出疑问，手机是怎样实现无线充电的呢。这时候揭秘原因，原来是发射器和接收器之间通过互感实现的。引导学生根据电磁感应定律，分析两个线圈之间是如何实现能量传递的。

二、情景激疑，实验探究

“有惊无险”的实验：

所有同学都意想不到的被“电一下”，学生的思维火花被点燃，科学探究自然开始。

就是要让学生有切身体会，让学生认识到物理不在课本上，不在练习题中，它就在我们身边。

设置系列问题，以问题为导向，在解决问题中训练思维，通过问题的解决理解核心概念的内涵。

问题：图中的电路中，利用怎样的电学元件可以把人的感受直观的呈现出来？

解决问题的方案具有开放性，有助于培养学生的发散思维，教师点出“直观”，培养学生的收敛思维。

这个问题的解决能够培养学生把抽象问题具体化、隐性问题显性化、把实际问题模型化的迁移思维能力。

学生提出如右图的电路图  

让学生预测实验现象。

观察实验现象，运用电磁感应的相关规律（主要是楞次定律）对实验现象进行分析，使学生了解自感现象产生的原因和理解自感电动势的作用。在此环节可提出以下问题：

问题1：电键断开时，灯泡的亮度变化？

问题2：电键断开后灯泡“闪亮” 一下的原因？

问题3：如果我们想知道小灯泡的电流方向，可以怎么做？

     接下来，引导学生分别用实验和理论分析两种方法进行研究。

在实验中，线圈也产生了电磁感应现象，只不过这个线圈磁通量变化的原因，和我们提到的互感有所不同。互感是一个线圈电流变化，引起另一个线圈的磁通量变化，而这个线圈是由于自身的电流发生变化引起了磁通量的变化，从而发生电磁感应现象。我们就把这种由于自身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。刚才这个线圈由于自感现象，而产生的感应电动势也就称为自感电动势。

三、理论分析，解决问题

小结：引导学生思考，我们刚才是怎样解决断电自感的问题的。渗透科学探究的思维：提出问题，建立模型，实验探究，理论分析。进而自主研究“通电自感”现象。

学生思考、讨论：

1.表述你观察到的实验现象；

2.你觉得在实验时应该注意什么？

3.尝试解释一下这种现象。

让学生观察实验现象并思考既然这个感应电动势，对电流增大起到了阻碍的作用。为什么最终两灯又一样亮呢？

引导学生认识到感应电动势只是延缓了电流增大的时间。最终电路中的电流稳定后，电流恒定，两灯一样亮。电流稳定后，周围磁场的磁感应强度也就不再变化，穿过线圈的磁通量也就不再变化了。

自感电动势

“滑动变阻器”也会发生自感现象，只是产生的自感电动势小。那么自感电动势大小与哪些因素有关呢？引出对自感电动势大小的探究。

科学推理也是科学探究的重要手段

引导学生建立“自感电动势”也是“感应电动势”，只是电磁感应现象的特例，同样遵循法拉第电磁感应定律的科学认知。由学生推导自感电动势计算式。

引导学生弄清楚自感系数的物理意义、决定因素及其单位。

自感现象的防止

   “双线并绕”、油浸开关（从不同角度解决实际问题）            

观察“双线并绕”，学生质疑：通过线圈的电流增大，是否会产生自感电动势，自感电动势是否阻碍电流增大？

课后探究

1、能量观是我们解释自然现象和解决问题的重要物理观念，从能量的角度如何理解自感现象。

2、日光灯原理

结语

判天地之美，析万物之理。——庄子

物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。                           

                            ——普朗克

引导学生重视实验观察和理论分析相结合，体会本节课的科学思维。