利用传感器进行《自感》教学的设计.doc

利用传感器进行自感教学的设计 利用传感器进行自感教学的设计北京市十一学校 秦建 云 传统实验教学演示自感现象是通过小灯泡亮度的变 化来反映线圈在电流变化时将会产生感应电动势。 由于小灯 泡的亮度不完全由电流强度决定， 人对亮度变化的识辨能力 有限， 易使学生产生只有在特定条件下线圈电流变化时才会 产生自感现象的误解。利用传感器进行教学时可以直接检测全过程中电流的 变化，使学生直接观察到自感发生的条件。学生可以将观察 到的现象与检测结果进行对比加深对自感本质的理解， 还可 以检测到无法观察到的自感现象，形成全面、准确的认识。1 -采用问题探究式的教学方法， 由问题研究现象发现与 总结原因分析与结论观察、分析、验证。2 教学过程（1）研究等值的线圈电阻与标准电阻对电流的阻碍作 用是否相同。 研究方法：控制变量法（ U、R 相同时，通电过程中电 流规律是否相同） 。 实验器材：朗威 DIS 实验室系统、等阻值的线圈和标 准电阻、 6V 的干电池电源、电键、导线若干。 研究电路（图 1）： 实验图象（图 2）： 实验发现： 线圈与标准电阻在电流增大或减小过程中 对电流的阻碍作用不同，在电流稳定时，阻碍作用相同：线 圈对电流的增大或减小有阻碍作用，断开电键时，通过标准 电阻的电流方向发生变化且两电流等大同步变化。 原因分析，说明自感现象。（2）探究自感与哪些因素有关 猜测：线圈直径大小，长度，单位长度上匝数多少， 是否在线圈中插入铁芯。 实验研究方法： 控制变量法 （是否在线圈中插入铁芯） 电路设计（图 3）。 实验结果（图 4） 实验结论。线圈的自感系数由线圈的自身条件决定， 与线圈的直径、长度、单位长度上导线匝数等有关。如果在 线圈中插入铁芯，自感系数会增大很多。（3）观察、分析、验证素材一将相同的两个小灯泡 D1、 D2接入图 5 所示的 电路， 观察从接通电键 S 到断开电键 S 的整个过程中两小灯 泡的亮度如何变化？小灯泡 D2 在接通时逐渐变亮， D1立即 变亮。分析：根据自感发生的条件及特点，画出通过小灯泡的 电流与时间的关系曲线（图 6）。验证： 在两个小灯泡支路中分别接入电流传感器显示电 流时间图象，验证学生的分析是否正确。素材二（图 7）观察： 从接通电键 S到断开电键 S的整个过程中小灯泡 的亮度如何变化？断开电键时小灯泡D的亮度突然增大然后逐渐熄灭。'分析：断电时小灯泡亮度突然增加，说明稳定时通过线 圈的电流大于通过小灯泡的电流。图8 为电流时间图象。验证： 在两个支路中分别接入电流传感器显示电流时 间图象，验证学生的分析是否正确。在电流变化过程中，无 论我们是否能观察到，通电线圈都会发生自感现象。（ 4）课后探究设计探讨其它因数对自感影响的实验方法， 并到实验 室进行验证。对接通电源，电流增加后的回落现象进行猜测，设计验证方法并进行验证。