高中物理电感和电容对交变电流的影响教学案例.doc

高中物理：“电感和电容对交变电流的影响”教学案例普通高中《物理课程标准》中从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上，提出了高中物理课程的具体目标。在教学设计过程中，我们需要从这三个维度来构建教学内容和安排教学活动。下面是结合课程目标的要求，全日制普通高中教科书（试验修订本·必修加选修）物理第二册《电感和电容对交变电流的影响》一节的教学设计。【教学目标】1．知识与技能知道电感线圈有“通直流阻交流”和电容器有“隔直流通交流”的作用；知道感抗、容抗的大小由哪些因素决定；能解释电感和电容对交变电流产生影响的原因；了解电感和电容器在电子技术等方面的应用。2．过程与方法观察演示实验，理解实验过程中控制变量的方法；通过研究感抗（容抗）与自感系数（电容）的定性关系，获得实验探究过程的体验；通过对电感和电容对交变电流影响的理论分析，体会理论解释实验的成功感受。3．情感态度与价值观通过实验的互动过程，诱发对探究物理规律的兴趣；简介电感和电容的应用，欣赏物理器件的美妙的应用；通过具实记录观察到的现象和数据，体验实事求是的科学态度。【教学用具】1．演示交直流电源、小灯泡(12v）、阻值15Ω的电阻、电感线圈（J2426小型变压器）、10μF电容器、低频信号发生器（J2462－1型）等供演示用；2．各种不同型号的高频、低频扼流圈供演示用；3．学生低压交直流电源（最小的输出电压大于16V）、15μF和200μF的电容器J2426小型变压器（将线圈匝数不同的两组线圈用不同颜色的导线接出）、小灯泡（6V）、导线等供学生实验用（以上器材每两人一组）。【设计思路】从教材的要求来看，本课题对知识与技能的要求均不高。一般的教法可以简单比较电感和电容对交变电流的阻碍作用，进行一些理性的讲解，配合若干验证性的实验，使学生了解感抗和容抗的大小与哪些因素有关。教材中对演示实验的要求很简单，更没有学生实验的要求。本教学设计特别强调了对实验的挖掘。例如增加了学生互动的实验，不仅帮助学生理解感抗和容抗的概念，提高实验动手能力，更重要的是使学生在互动和探索的过程中，培养学生的合作精神、获得探究的成功体验；通过引入新课时设计的实验，培养学生的问题意识和激发学生的学习兴趣；通过教学中的若干个演示实验的设计，特别是用信号发生器替代变频电源来做实验，使学生感悟科学的探究方法和强化创新的意识。【教学过程】一、引入课题请同学们先来观察一组实验，如图1所示。介绍有关器材：低压交直流电源，小灯泡，3个经过包装的电学元件（根据外面不能判断是何元件）。演示1：（1）将小灯泡直接接到交变电流源上，调节电压使灯泡正常发光；（2）如果将1号电学元件串联入电路中，观察现象（灯泡变暗）；（3）再将2号电学元件串联入电路中，观察现象（灯泡变得更暗）；（4）然后将3号电学元件串联入电路中，观察现象（灯泡仍较暗）。演示2：门路1号元件接相同电压的直流上，观察现象［与演示1（1）情况相同亮度］；（2）将2号元件接相同电压的直流上，观察现象（比原来变亮）；（3）将3号元件接相同电压的直流上，观察现象（亮了一下不亮）。小结：1号元件对交直流的影响几乎相同，2号元件对交变电流的影响较大，3号元件对直流电影响很大，且直流电不能通过3号元件。根据现象进行猜想，然后经过学生的讨论分析，做出判断。将这三个元件从暗盒中拿出，分别得出1号元件为电阻、2号元件为电感线圈、3号元件为电容器。从上面观察到的现象说明：除电阻外，电感、电容对直流和交变电流的影响程度是不同的，这是我们要来研究的问题。二、研究电感线圈对突变电流的阻碍作用电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗的大小来表示。那么，感抗的大小可能与哪些因素有关呢？启发学生：可能与自感系数、交变电流的频率和电压等有关。1．研究感抗与自感系数的关系提供低压交变电流源、小灯泡、学生实验用的变压器，若干导线，要求学生设计实验，研究感抗与自感系数的定性关系。学生互动，教师巡回指导，纠正学生的差错在此过程可能出现的问题：（1）基本的连接不会；（2）线圈的连接不会等。请一组学生简述实验的设计思路及实验现象和由此得到的结果：将灯泡与线圈串联接入交变电流，线圈的连接分两次，一次是线圈匝数较少，另一次线圈的匝数较多，灯泡出现由亮变暗的现象，说明线圈的自感系数大时，线圈对交变电流的阻碍作用大，感抗大。提示：线圈的自感系数在其他条件不变的情况下，匝数越多自感系数越大。2．研究感抗与交变电流的频率的关系如果要研究感抗与交变电流频率的关系应该如何办？──在电压不变的情况下选用变频的交变电流源，为了研究方便，我们可选信号发生器来替代。演示3：信号发生器可以输出电压一定且不同频率的交变电流。串联好电路，保持电压不变的条件下，使输出交变电流的频率升高，观察到灯泡变暗的现象。说明：频率越高，线圈对交变电流的阻碍越