2.4 自感 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

该高中物理教学设计聚焦《自感》核心知识，通过“充电公路”视频与“隔空取电”演示导入，从互感现象过渡到自感探究，梳理电磁感应规律应用脉络，搭建新旧知识衔接的学习支架。 此资料以实验探究为核心，设计通电、断电自感对比实验，结合GeoGebra动态分析电流变化，培养科学思维。通过分组实验、问题链引导科学探究，融入煤气灶点火等应用及AI科学家故事渗透科学态度与责任，助力学生提升分析能力，为教师提供可操作的素养导向教学方案。

《自感》教学设计 一、课题：教科版选择性必修二第二章第 4 节《自感》 二、第 1 学时 三、教学内容分析 “ 自感 ”是教科版选择性必修二第 2 章《电磁感应》第 4 节的内容，是电磁感应现象的重要实例，同时也是楞次定律规律应用的重要体现，它揭示了感应电动势的产生与方向，是电磁感应现象中较难的知识。本节课是法拉第电磁感应定律的实际应用，可加深学生对产生电磁感应现象条件的理解。同时通过设计、推导与实验来引导学生观察通断电自感现象，对培养学生抽象思维能力和综合运用所学知识分析解决实际问题的能力有着至关重要的作用。因此，对自感现象的研究，既是对电磁感应规律的巩固和深化，也为以后学习交流电、电磁波奠定了知识基础。同时，互感、自感现象知识与人们日常生活、生产技术有着密切的关系，因此，学习该部分知识有着重要的现实意义。 四、学情分析 1. 学生的兴趣 高二的学生对自然、生活现象的因果认知已表现出浓厚的兴趣，具有强烈的好奇心。他们不满足于单纯的观察实验现象，而是希望通过自己的思维过程，分析现象背后的因果关系。 2. 学生的知识基础 在此之前，学生已经学习了分析电路结构，知道了判断产生电磁感应的条件、判断感应电流的方向，以及感应电动势的大小的计算等电磁感应的规律，已经学会对互感现象的分析，也没有意识到当线圈通过变化的电流时，线圈本身也会产生电磁感应现象。学习中对自感现象的解释以及分析相关的自感现象的特点是学生遇到的最大挑战。 3. 学生的认知特点 （1）学生在学习自感现象之前，所接触到电磁感应现象都是比较理想化的情况，与实际生活中的联系比较少，而自感现象需要理解与运用楞次定律与法拉第电磁感应定律解决生活中遇到的问题。学习本节内容，需要学生从“理想思维 ”过渡到“现实思维 ”。 （2）虽然学生对楞次定律与法拉第电磁感应定律有一定的理解，但由于楞次定律与法拉第电磁感应定律抽象难懂，所以在自感现象的教学过程中会存在一定的难度。 五、教学目标 1. 物理观念 知道自感现象。 2. 科学思维 （1）通过分析电路结构和实验探究，体会比较研究这一物理学常用的重要方法。 （2）通过对实验的观察讨论和体验，解释实验中发生的物理过程，具备观察、分析和推理能力。 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 3. 科学探究 （1）能够利用电磁感应有关规律分析断电、通电时自感现象的原因。 （2）学会用自感现象解释生活中遇到的实际问题。 4. 科学态度与责任 （1）让学生学会在生活中寻找物理，根据学习的内容与知识，学会自我思考，自我理解，以此解决生活中的相关问题。 （2）体会物理是一门以实验为基础的学科，锻炼学生从物理实验中寻求物理规律的能力。 六、教学重点、难点 教学重点：理解自感现象、互感现象，能够利用楞次定律解释两个现象 教学难点：分析通电自感和断电自感实验的电流大小和方向如何变化 七、评价设计 诊断性评价：课前通过前置问题（如“为什么没有连接电源的灯泡会发光 ”）探查学生对电磁感应现象的理解，为教学提供起点。 过程性评价：课中设置核心推理环节（运用楞次定律判断自感电动势方向），通过观察学生分析、倾听小组讨论、进行针对性提问，实时评估其科学思维的发展深度，并及时给予指导。 表现性评价：设计解释性任务（如：“请向同学解释断电瞬间灯泡闪亮的原因 ”），评估学生能否清晰、有条理地整合知识进行科学表述，考查其核心素养的综合外显。 激励性评价：全程采用即时性、发展性的激励语言进行评价，并展示自感在科技前沿的应用，让学生体验学以致用的成就感，激发持续探究的内驱力 八、教学过程活动设计 环节名称 教师活动 学生活动 设计意图 时间 创设情境，导入新课 活动 1：播放一段“充电公路 ”的视频。 观察实验现象后，思考现象产生的原因。 通过视频，介绍前沿科技，再通过手机无线充电器和线圈回路的实验，激发学生的学习兴趣，引发学生认知冲突，让学生带着问题进入课堂。 3 活动 2：课堂演示“ 隔空取电 ”，并展示出手机无线充电器的内部结构，提示同学们内部有线圈，通以交变电流。 提问：为什么给这个充电器通上交变电流，它能使另外一个线圈里的灯泡发光呢？ 互感的概念及应用 互感：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。这种现象叫作互感，产生的感应电动势叫作互感电动势。（配动画演示） 做好笔记 通过动画演示互感过程磁通量的变化，让学生更直观理解产生互感的条件。 让物理回归生活。互 3 第 2 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 应用：变压器、收音机中的磁性线圈、手机无线充电等。 危害与防治：互感可能对电路板造成影响。 电磁感应现象在生活中广泛存在，向学生列举更多实例，引导他们养成观察生活的好习 惯，做到学以致用。 发问设疑 当一个线圈中的电流发生变化时，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。那会不会在它本身激发出感应电动势呢？ 思考并尝试提出假设 引发学生对自感现象的初步思考，为后续实验探究做铺垫。 1 体验自感小实验 实验名称：“擦出电火花” 实验器材：霹雳开关 实验器材：干电池一节、线圈一只 、导线若干 实验要求：构建电路，能看到电火花的闪现 学生利用手上的实验器材，分组构建电路，观察电火花的产生。 通过动手实验激发兴趣，初步感知自感现象，培养实验观察和合作能力。 5 模型建构，实验探究：通电自感 环节一： 先设计几个通电自感的电路图，请同学们分析哪个更好。 教师引导：探究自感对电流的影响， 认真观察和思考三幅图的特点并选择电路图，小组讨论分析电流变化趋势，运用楞次定律判断感应电动势方向。 培养学生电路分析能力和科学推理能力，通过对比法理解自感对电流的阻碍作用。 7 第 3 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 首先要有可视化的仪器能看到电流的仪器，对比法是物理学常用的研究方法，通过与没有线圈的支路对比，更能反映出自感对电流的影响。环节二：演示实验：通电自感现象 提问：请同学们说说看到了什么现象？ 环节三： 教师组织分组讨论： 1.在开关闭合时，线圈中的电流怎么变？ 2.原磁场方向向哪里？ 3.感应磁场的方向向哪里？用什么方法判断？ 4. 自感电动势的方向向哪里？ 5.感应电动势起到了什么作用？ 6.最终一样亮，说明了什么问题？ 小组讨论后，派代表上讲台进行展示 模型建构，实验探究：断电自感 教师提问：第一个图断开开关时，小灯泡会立即灭吗？ 原 因是什么呢？ 在通电自感实验中（图 2） ，两支路电流一样时，断开开关，线圈、灯泡和滑动变阻器构成串联电路，两个灯泡同时熄灭；那如果我们把和电感串联的灯泡去掉，断开开关时，又会发现什么现象呢？请大家观察实验。 教师演示断电自感实验 教师提问：请一位同学说说你看到了什么 观察实验现象，记录灯泡是否闪亮，小组讨论解释现象。 通过三个模型建构的对比，让学生知道分析断电自感现象的要素。 通过实验现象引发深度思考，运用电磁感应规律解释实际问 题，提升分析能力。 7 第 4 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 的现象。 教师组织小组讨论： 解释实验现象的问题设置： 1.开关断开前，流过线圈和灯泡的电流方向如何？ 2.开关断开瞬间，线圈中的电流是如何变化的？ 3.开关断开瞬间，线圈中产生的自感电动势的方向如何？ 4.开关断开瞬间，线圈充当了什么功能？ 5.开关断开前后，通过灯泡中的电流方向有什么变化？ 6.讨论灯泡闪亮的条件 小组讨论后，派代表上讲台进行展示 教师用GeoGebra分析自感现象中电流大小方向的变化 提出以下问题： 1. 比较通电时、稳定后、断电时的电流大小和方向的变化情况，并作出解释。 2.观察开关断开瞬间图像的特征，解释出现 “ 闪亮 ”的原因。 观察动态图像，分析电流变化趋势，解释“闪亮 ”现象。 利用技术手段将抽象过程可视化，帮助学生建立直观理解，提升数理结合能力。 5 自感电动 势和自感 系数 教师将从法拉第电磁感应定律的表达式出发，逐步推导得到自感电动势的表达式，即 E ∝ BS， B ∝ I，因此可以得到 E ∝ 定 ( 动势的表达式 E = L 。之后教师 ∆ t )义 自感系数 L 后即可得到自感电动势的表达式。 从物理意义、影响因素和单位三方面对自感系数进行介绍。 而自感系数的单位来自学生还不熟悉的物理学家亨利， 因此教师将对此物理学家进行介绍。并用AI 技术让科学家“说话 ”，这样的教学方式不仅能够激发学生的学习兴趣，自然渗透科学态度与责任教育，赋予 跟随教师推导过程，记录公式和单位，理解自感系数的物理意义。在老师的带领下逐步推导得到自感电动势的表达式，并且思考科学家的献身精神和高尚情操对于自己的未来有着什么样的启示。 通过逻辑推导帮助学生建立公式与现象之间的联系，理解自感系数的本质。 3 第 5 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 知识人文温度。 自感现象 的应用与 防止 自感现象在生活中的应用：煤气灶点火装置、 电火花打点计时器、老式 日光灯镇流器。 自感的危害：开关烧蚀、电火花等。 应对措施：将大功率的用电器开关触点放在绝缘性很好的油中（油浸开关）。 列举生活中见过的自感现象，讨论其利弊。 联系实际，增强知识的实用性和社会意 义，培养科学态度与社会责任感。 2 课堂例题 . 如图的电路中，定值电阻 R 的阻值大于灯泡 A 的阻值。 自感线圈 L的阻值非常小，可忽略不计。下列说法正确的是 ( ) A．开关 S 由闭合到断开时，电阻 R的电流方向由b 流向a B．开关 S 闭合至电路稳定时，灯泡A 两端的电压比电阻 R 两端的电压高 C．开关 S 由断开到闭合时，灯泡 A将逐渐变亮 D．开关 S 由闭合到断开时，灯泡 A先闪亮一下然后逐渐变暗 独立或小组讨论完成例题，展示解题思路。 巩固所学知识，提升应用能力，检测学习效果。 3 课堂小结 总结自感现象的定义、产生条件、表达式及应用。 帮助学生构建知识体系，强化重点内容，提升归纳总结能力。 1 九、板书设计 一、互感 1.定义： 2.实质：电磁感应现象 3.应用与防护 二、 自感 1.定义： 2.（1） 自感电动势 （2）大小：E=L∆I/∆t 第 6 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 （3） 自感系数 L 影响因素：线圈大小、形状、匝数、铁芯 单位：亨利（H） 十、作业设计 1.完成课后习题； 2.分组课后研究性学习任务： 同学查阅资料，了解日光灯的工作原理，了解互感、 自感在生活中的其他应用。 十一、教学反思和改进 本节课以核心素养为导向，围绕《自感》教学展现了四方面特色： 其一，注重观念建构。教学不囿于事实记忆，而是精选“ 电磁感应 ”大观念，通过联系互感和自感现象，引导学生提炼共性，形成系统化的物理观念，促进知识的结构化升华。 其二，强化科学思维。依托演示实验创设问题情境，以阶梯式问题引导学生运用已有电磁感应分析方法探究新现象，强调过程与方法，培养迁移与解决新问题的思维能力。 其三，凸显探究实践。打破传统演示灌输模式，鼓励学生自主设计实验，在探究中体验设计、改进与解决问题的完整过程，使科学探究成为素养表现的“ 出 口 ”，提升实践与创新能力。 其四，融合 STSE 与物理史。结合镇流器、点火装置等生活应用，体现科技与社会联系；融入亨利无私奉献的科学故事， 自然渗透科学态度与责任教育，赋予知识人文温度。 本节课在深度与广度上仍有提升空间。其一，对个体差异关注不足，小组活动中易出现“强者主导 ”现象。建议设计分层任务卡与利用数字工具进行全员实时反馈，确保每位学生深度参与。其二，过程性评价维度单一，多侧重结论而非探究过程。需引入涵盖协作、创新、坚韧等维度的素养评价量表，实现教、学、评一体化。其三，与现代科技前沿联系较浅。可引入电磁炮、无线充电等前沿案例，设驱动性问题，将原理学习与现代工程挑战关联，提升学习价值感。其四，真实探究与课时紧张存在矛盾。建议将基础知识前置，预留充足课堂时间用于深度探究与问题解决，保障探究实效。 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