利用傳感器進行《自感》教學的設計

傳統實驗教學演示自感現象是通過小燈泡亮度的變化來反映線圈在電流變化時將會產生感應電動勢。由于小燈泡的亮度不完全由電流強度決定，人對亮度變化的識辨能力有限，易使學生產生只有在特定條件下線圈電流變化時才會產生自感現象的誤解。

利用傳感器進行教學時可以直接檢測全過程中電流的變化，使學生直接觀察到自感發生的條件。學生可以將觀察到的現象與檢測結果進行對比加深對自感本質的理解，還可以檢測到無法觀察到的自感現象，形成全面、準確的認識。

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采用問題探究式的教學方法，由問題研究→現象發現與總結→原因分析與結論→觀察、分析、驗證。

2.教學過程

（1）研究等值的線圈電阻與標準電阻對電流的阻礙作用是否相同。

①研究方法：控制變量法（u、r相同時，通電過程中電流規律是否相同）。

②實驗器材：朗威dis實驗室系統、等阻值的線圈和標準電阻、6v的干電池電源、電鍵、導線若干。

③研究電路（圖1）：

 ④實驗圖象（圖2）：

 ⑤實驗發現：線圈與標準電阻在電流增大或減小過程中對電流的阻礙作用不同，在電流穩定時，阻礙作用相同：線圈對電流的增大或減小有阻礙作用，斷開電鍵時，通過標準電阻的電流方向發生變化且兩電流等大同步變化。

⑥原因分析，說明自感現象。

（2）探究自感與哪些因素有關

①猜測：線圈直徑大小，長度，單位長度上匝數多少，是否在線圈中插入鐵芯。

②實驗研究方法：控制變量法（是否在線圈中插入鐵芯）

③電路設計（圖3）。

④實驗結果（圖4）

 ⑤實驗結論。線圈的自感系數由線圈的自身條件決定，與線圈的直徑、長度、單位長度上導線匝數等有關。如果在線圈中插入鐵芯，自感系數會增大很多。

（3）觀察、分析、驗證

①素材一將相同的兩個小燈泡d1、d2接入圖5所示的電路，觀察從接通電鍵s到斷開電鍵s的整個過程中兩小燈泡的亮度如何變化？小燈泡d2在接通時逐漸變亮，d1立即變亮。

分析：根據自感發生的條件及特點，畫出通過小燈泡的電流與時間的關系曲線（圖6）。

驗證：在兩個小燈泡支路中分別接入電流傳感器顯示電流－時間圖象，驗證學生的分析是否正確。

②素材二（圖7）

觀察：從接通電鍵s到斷開電鍵s的整個過程中小燈泡的亮度如何變化？斷開電鍵時小燈泡d的亮度突然增大然后逐漸熄滅。'

分析：斷電時小燈泡亮度突然增加，說明穩定時通過線圈的電流大于通過小燈泡的電流。圖8為電流－時間圖象。

驗證：在兩個支路中分別接入電流傳感器顯示電流－時間圖象，驗證學生的分析是否正確。在電流變化過程中，無論我們是否能觀察到，通電線圈都會發生自感現象。

（4）課后探究

①設計探討其它因數對自感影響的實驗方法，并到實驗室進行驗證。

②對接通電源，電流增加后的回落現象進行猜測，設計驗證方法并進行驗證。