《互感和自感》的教學設計

摘要：我們通過多年的教學研究，在新課程理念下，提出了一種新的課堂教學模式——“三動”課堂。本文通過《互感與自感》的教學設計，來闡釋以“問題驅動、主體活動和立體互動”為主線的這種新課堂。

關鍵詞：三動課堂；互感；斷電自感；通電自感

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)4(S)-0025-3

在今年的無錫市市級公開課活動中，致力于本校特色教研組的“三動”課堂教學研究，本人執教了《互感和自感》是人教版選修32第四章第六節的內容，受到了各地教師的好評。基于此，將這節課的教學設計過程向同行們做一匯報，希望能得到專家們的批評指正。

1 設計理念

1．1 “三動”課堂的提出

在教學過程中我們發現，學生學習效率低下的原因主要有兩個，一是教師沒有準備合適的教學方案，直接導致課堂效率低下；二是學生聽課不認真。09年3月份，針對課堂45min聽課效率，筆者在高三年級做過一次匿名的問卷調查，在6個理科班分發了問卷，一共收回235份有效答卷，期中調查結果如下表所示：

表格中很清楚地表明，多數學生對課堂的關注程度不夠，走神現象嚴重。怎么增強學生的注意力，提高課堂的效率呢？為此，我們提出了“三動”課堂。

1．2 “三動”課堂簡介

“三動”課堂就是建立在新課程理念上，以“問題驅動、主體活動和立體互動”為結構的一種新型的課堂。問題驅動是學生學習的動力支持，通過低起點、階梯型且富有邏輯性的問題設置，“套牢”學生，讓學生的思維始終處于活躍狀態，不游離于課堂；主體活動是指學生相對獨立的活動，通過說出、書寫、演算、作圖、默寫、背誦、記憶、實驗、表演等這些環節，突出學生的主體活動，讓學生真正參與課堂；立體互動是指師與生、生與生、組與組之間的一種互動，通過師生對話、辯論、答疑，同桌互問互答、互為師生、互演角色，小組討論、互助解疑、比賽、學生參與評價等立體互動環節，加強學生的合作交流，把課堂真正還給學生。要做到這些，對教師提出了更高的要求，主要體現在教案的編寫過程中，問題怎么設置，學生主體怎么突現等。

1．3 “三動”課堂的教案模式：《互感和自感》的教案編寫片段

一、斷電自感

問題驅動主體活動立體互動

2、分析斷電自感現象：

①開關閉合時，流過線圈L和小燈泡A的電流方向怎樣？

②斷開S時，穿過L的磁通量怎么變？

③通過L的電流是突然減少嗎？

④產生的感應電動勢是什么方向？它的作用是什么？

⑤線圈L對小燈泡A來說相當于什么？

⑥通過燈A的電流是方向與原方向是否一致？

⑦燈是否立即熄滅？

學生做猜想，教師引導。

2 教學流程

（1）斷電自感

1．舊知喚醒

【問題驅動】

①電磁感應產生的條件是什么？②圖2中，滑動變阻器向左滑動時，線圈B中的磁通量怎么變化？有無感應電流產生？方向如何？③對于線圈A而言，會不會也有感應電動勢呢？

設計思想：一個簡單模型，兼互了互感與自感兩種存在的現象，先講解互感現象，再引入主題，讓學生的注意力集中到線圈A自身上來。

2．實驗引入

實驗器材：一節1號干電池，變壓器組合，導線及開關。

實驗過程：電路圖如圖3，請兩個男生（超過2人現象不明顯），一手拿導線，一手拉住另外一個同學的手。開關閉合瞬間，不會觸電，所以可以在開關閉合的狀態下，自己先示范。開關斷開瞬間，兩個學生同時跳起，發出驚叫聲。

【主體活動】36V以下為人體的安全電壓，同學觸電，說明線圈產生了高于36V的電壓。

【立體互動】提出自感現象的概念。開關斷開瞬間，線圈本身產生了很大的感應電動勢，這種現象就是自感現象。進一步深化分析，將小燈泡代替人進行研究，如圖5所示。

設計思想：通過主體活動中的“千人震”實驗，提升興趣，引入自感現象。

3．現象預測

【問題驅動】

①開關閉合時，流過線圈L和小燈泡A的電流方向怎樣？②斷開S時，穿過L的磁通量怎么變？③通過L的電流是突然減少嗎？④產生的感應電動勢是什么方向？它的作用是什么？⑤線圈L對小燈泡A來說相當于什么？ ⑥通過燈A的電流是方向與原方向是否一致？⑦燈是否立即熄滅？

【主體活動】小組討論，產生共識，做出猜想。

設計思想：此過程是演繹推理法，演繹推理是認識新事物的一種重要方法，但是演繹推理的結論并不都是正確的，必須通過實驗驗證。

4．實驗探究

分組實驗器材：小燈泡若干，自感系數大，電阻小的線圈若干，3節一號干電池，導線及開關。

【主體活動】四人一組，學生完成實驗。得出結論：開關斷開瞬間，小燈泡閃了一下，說明線圈產生了很大的自感電動勢。

【問題驅動】請在圖4中，補畫出開關斷開后，電流隨時間變化的圖像。（規定通過小燈泡A的電流方向為正）

【主體活動】小組討論，開關斷開后，通過小燈泡的電流方向反向。補畫出圖像。

設計思想：分析出電流隨時間的變化情況后，通過實驗驗證思維成果是重要的，因為思維與客觀現象的交互作用，是形成正確的思維方式，提高思維能力的根本途徑。為此筆者設計了如下演示實驗，取得了良好的教學效果。

【問題驅動】為了驗證小燈泡上的電流方向發生改變，請你設計一個實驗，并畫出電路圖。（畫在虛線框中）

【主體活動】可以用靈敏電流計和發光二極管來顯示電流方向的變化。設計實驗，畫出電路圖，預測實驗出現的現象。

【立體互動】教師演示實驗，學生看到A1和一起串聯的二極管發光，說明流過小燈泡的電流發生反向。

【問題驅動】如果圖5中線圈的電阻比較大，斷開S瞬間，小燈泡一定會閃一下嗎？畫出可能的It圖像。

【主體活動】若線圈電阻大，則開關閉合時，通過小燈泡的電流大于通過線圈的電流。開關斷開后，燈泡上原來的電流立即為零，但線圈由于產生了同向的感應電動勢，阻礙電流的變小，所以電流在原來的基礎上逐漸變小，且這個小電流通過了小燈泡，所以小燈泡不會閃一下。畫出圖像如圖7所示。

設計思想：斷電自感中小燈泡一定閃亮一下嗎？關于這個問題，一直是學生容易疏忽的，所以在此稍做探討，用時很少，但收效很好。

（2）通電自感

1．承上啟下 前面我們研究的是開關斷開瞬間，線圈產生的自感現象，下面我們一起來研究開關閉合瞬間的自感現象。

2．科學猜想

【問題驅動】

①閉合S時，通過L的磁通量怎么變？②線圈產生的感應電動勢方向如何？與原電流方向相同嗎？③通過A1的電流怎么變化？通過A2的電流怎么變化？④可能出現什么現象？

3.實驗探究

電路圖如圖8所示，通電自感演示器，閉合S，調節R2與R1，使兩燈一樣亮。讓學生分組實驗，觀察現象。

4.定性表述

學生描述現象：A2立即發亮，A1逐漸變亮。

為什么會出現這樣的現象呢？讓學生口頭回答，并畫出It圖像，如圖9所示。

（3）自感系數

【問題驅動】法拉第電磁感應定律的內容是什么？表達式呢？

【主體活動】學生回答，并寫出公式：

E=nΔφΔt

【立體互動】各因素相互制約關系如圖10所示。

通過圖11所示的邏輯關系，分析得出自感電動勢的大小：E=LΔIΔt，L為自感系數，與線圈的匝數、粗細、長短，及有無鐵芯有關。

參考文獻：

［1］普通高中課程標準實驗教科書.物理選修3-2.人民教育出版社

［2］劉彬生.自感的實驗和教學.《教學儀器與實驗》第24卷2008年第10期

附注：張月紅，華東師范大學物理學院08級教育碩士。

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文