2.4.2 互感和自感 教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦“互感和自感”核心知识点，通过断电自感演示实验、视频观察、电流传感器操作及思考讨论导入，衔接电磁感应规律，构建从一般到特殊的知识支架。 特色在于融合科学探究与科学思维，通过拆装铁芯对比实验、电流-时间图像分析等，培养学生实验操作与推理能力，结合课堂练习落实物理观念，助力教师高效实施探究教学，提升学生核心素养。

2.4 互感和自感 授课时间 课时 第二课时 课型 新课 教学 目标 物理观念：知道互感现象和自感现象都属于电磁感应现象. 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 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 教学难点：“断电自感”灯泡闪亮的原因 教学准备 多媒体课件 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 讲授新课 二、自感现象 演示实验：断电自感现象 1.实验器材 一个灯泡、线圈一个、直流电源、开关、导线。 开关断开时观察灯泡的亮度 2.实验步骤 （1）如图所示的电路中，A 与线圈 L 并联后接到电源上。 （2）先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关。注意观察开关断开时灯泡的亮度。 （3）拆去一部分铁芯，接通电路，注意观察，在开关断开的时候两个灯泡的发光情况。 （4）重新装上铁芯，注意观察，在开关断开的时候两个灯泡的发光情况。 3.视频：断电自感现象 4.实验现象 S断开时，A 灯突然闪亮一下才熄灭。 5.实验结论 思考讨论1：电源断开时，通过线圈 L 的电流减小，这时会出现感应电动势。感应电动势的作用是使线圈 L 中的电流减小得更快些还是更慢些？ 思考讨论2：产生感应电动势的线圈可以看作一个电源，它能向外供电。由于开关已经断开，线圈提供的感应电流将沿什么路径流动？ 参考答案：开关已经断开，线圈中电流开始减小，由于自感作用线圈中产生相同方向上的感应电流，L与灯泡A构成闭合回路，线圈L对A提供的感应电流将沿逆时针方向。 思考讨论3：开关断开后，通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向是否一致？ 参考答案：原来通过灯泡A的电流方向从左向右，开关断开后，通过灯泡的感应电流方向从右向左，所以通过灯泡的感应电流与原来通过它的电流方向相反。 思考讨论4：开关断开后，通过灯泡的感应电流是否有可能比原来的电流更大？为了使实验的效果更明显，对线圈 L 应该有什么要求？ 参考答案：有可能比原来的电流更大。若灯泡电阻大于线圈的内阻，则开关断开前灯泡电流小于线圈中的电流，开关断开后，通过灯泡的电流即为线圈的电流要大于灯泡原来的电流； 为了使实验的效果更明显，对线圈的要求：线圈匝数多，电阻要小，电阻要小，有铁芯。 做一做：用电流传感器显示自感对电流的影响 1.按图甲连接电路，可以看到，开关闭合时电流是逐渐增大的。为了说明这一点，可以拆掉线圈如图乙再测一次，看看两次测得的电流—时间图像有什么不同。 甲 乙 注意：电流表的符号表示电流传感器。 甲 乙 第一次如图甲电流—时间图像，由于自感线圈L的阻碍作用，开关闭合时电流是逐渐增大的，最终达到最大值。 第二次如图乙电流—时间图像，没有线圈的阻碍作用，开关闭合时，电流立刻达到最大值。 2.将线圈L与电阻R 并联后接到电池的两端，测量通过电阻R 的电流，观察开关断开前后通过电阻R 的电流方向和大小变化。 三、自感系数 1.自感电动势 也是感应电动势，同样遵从法拉第电磁感应定律， 实验表明，磁场的强弱正比于电流的强弱，也就是说，磁通量的变化正比于电流的变化。因此，自感电动势正比于电流的变化率。 L： 自感系数简称自感或电感 2.单位：亨利 H，常用的单位还有毫亨（mH）、微亨（μH） 3.不同的线圈，电感L大小不同。 线圈长度越长 、线圈越大、匝数越多，它的自感系数越大，给线圈中加入铁芯，自感系数比没有铁芯大得多。 四、磁场的能量 思考1：在断电自感的实验中，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间，有时甚至会比开关断开之前更亮。你能从能量的角度加以解释吗？ 思考2：线圈能够体现电的“惯性”，应该怎样理解？ 参考答案：自感电动势有阻碍线圈中电流变化的性质。 当线圈刚刚接通电源的时候，自感电动势阻碍线圈中电流的增加；当电源断开的时候，自感电动势又阻碍线圈中电流的减小。线圈的自感系数越大，这个现象越明显，线圈能够体现电的“惯性”。 课堂练习 1. 关于线圈的自感系数、自感电动势的下列说法中正确的是（ ） A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大 B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量 C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变 D．自感电动势总与原电流方向相反 答案：C 2.某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　) A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大 C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大 答案：C 3.如图所示的电路中， A1和A2 是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（　） A．合上开关S时， A2先亮， A1后亮，最后一样亮 B．合上开关 S时， A1和 A2同时亮 C．断开开关S 时， A2 闪亮一下再熄灭 D．断开开关S 时， 流过A2 的电流方向向右 【答案】A 4.图中的小灯泡A、B完全相同，带铁心的线圈自感系数很大、电阻忽略不计，则（　　） A．S闭合瞬间，A灯不亮，B灯立即亮 B．S闭合瞬间，B灯不亮，A灯立即亮 C．S闭合瞬间，A、B灯同时亮，以后 B灯更亮，A灯熄灭 D．稳定后再断开S的瞬间，A、B灯立即熄灭 【答案】C 学生说出实验器材 学生说出实验步骤 观看视频：通电自感现象说出实验现象和结论 学生思考讨论 动手操作，用电流传感器显示自感对电流的影响 观察两次实验图像，并说出两次测得的电流—时间图像有什么不同。 观察开关断开前后通过电阻R 的电流方向和大小变化的图像 学生阅读课文了解自感电动势 学生思考1.2 学生练习 锻炼学生的观察能力 让学生对实验的顺利进行有个清楚了解 锻炼学生的观察能力、语言表达能力 加深学生对断电自感现象有进一步理解 锻炼学生的动手操作能力 锻炼学生的观察能力和语言表达能力 锻炼学生的观察能力和语言表达能力 锻炼学生的自主学习能力 让学生会从能量的角度解释，开关断开后，灯泡的发光还能维持一小段时间的原因 巩固本节的知识 课堂小结 ( 互感和自感 互感 互感现象 互感电动势 应用：通过互感能传递能量或信号 自感现象 自感电动势： 自感 自感系数L：大小与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。 ) 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。 作业设计 必做：总结本节课知识点 选做：预习3.1 板书 2.4 互感和自感 一、互感现象 1.互感现象的定义 2.应用：利用互感现象可以把能量或信号从一个线圈传递到另一个线圈。例如：变压器、收音机的磁性天线等 3.互感现象也发生在任何两个相互靠近的电路之间。 二、自感现象 1.自感现象的定义 2.通电自感和断电自感 三、自感系数 1.自感电动势 2.L是自感系数，其大小与线圈的大小、形状、圈数，以及是否有铁芯等因素有关。 3.国际单位是亨利，简称亨，符号是H。 四、磁场的能量 课后反思 备课组长签字： www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $