《楞次定律》的教學(xué)設(shè)計探究

李正吉

摘 要：筆者按“實驗激發(fā)興趣—小組合作探究—師生互動推演—概括生成規(guī)律—規(guī)律應(yīng)用延伸”的設(shè)計思路進行教學(xué)設(shè)計，在實際教學(xué)過程中很好地實現(xiàn)了教學(xué)目標。

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電流；方向；楞次定律

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）5-0037-3

1 概 述

本節(jié)課選自人教社版選修3-2第四章第三節(jié)，是本章的教學(xué)重點和難點。本節(jié)課是在第二節(jié)《探究電磁感應(yīng)的條件》的基礎(chǔ)上，以其中一個實驗為研究對象進一步探究感應(yīng)電流的方向。在探究過程中實驗所涉及的因素很多，如原磁場的方向、磁通量變化、線圈的繞向、感應(yīng)電流方向和感應(yīng)電流的磁場方向，關(guān)系復(fù)雜，而且它們之間的關(guān)系隱蔽，邏輯性和概括性很強，對高中二年級的學(xué)生來講，學(xué)習(xí)起來有一定的難度。

本教學(xué)設(shè)計按“實驗激發(fā)興趣—小組合作探究—師生互動推演—概括生成規(guī)律—規(guī)律應(yīng)用延伸”的設(shè)計思路進行設(shè)計。在新課引入時，通過“米老鼠”小實驗引入新課，為后繼探究實驗做鋪墊。在小組合作探究階段，對實驗裝置稍加改進。如圖1所示，用可視性較高的發(fā)光二極管替代了靈敏電流計來顯示電路中的電流流向。在師生互動推演階段，遵循學(xué)生的認知規(guī)律，把探究過程分兩步進行；先探究電流方向和磁通量變化之間的關(guān)系并得出結(jié)論，然后從結(jié)論的簡潔性和普遍性的角度思考，引導(dǎo)學(xué)生換個角度從“中介”感應(yīng)電流磁場的角度做表述，從而引導(dǎo)學(xué)生歸納出楞次定律的簡潔表述。最后，以自制的具有點觸式音樂播放器（解決小磁鐵下落時快慢比較可視性不高的問題）的“落磁”裝置引起學(xué)生思考，為下節(jié)課做鋪墊。

本堂課的教學(xué)重點是理解楞次定律的內(nèi)容及實質(zhì)，掌握利用楞次定律解決問題的方法。難點則是在于引導(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)以感應(yīng)電流的磁場作為“中介”來確定感應(yīng)電流的方向。采用啟發(fā)提問、分析歸納和實驗探究相結(jié)合的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生進行合作探究實驗、分析歸納，以期達到教學(xué)的目的。

使用的教學(xué)器材主要有：

1.教師實驗：“米老鼠”小玩偶、透明有機玻璃管和鋁管各一根、圓柱形磁鐵、電池、原線圈、紅綠發(fā)光二極管若干、導(dǎo)線、開關(guān)等。

2.學(xué)生實驗：原線圈、紅綠發(fā)光二極管若干、導(dǎo)線等。

2 教學(xué)過程

2.1 設(shè)置情景，引入課題

播放剪輯過的“米奇妙妙屋”視頻片段，引起學(xué)生的興趣，引入實驗裝置。

教師演示神奇的“米老鼠”實驗，讓底座裝有圓柱形磁鐵的米老鼠玩偶從透明有機玻璃管中落入螺線圈。

教師提問：為什么燈會亮了？

引導(dǎo)學(xué)生回答：閉合回路中磁通量發(fā)生了變化。

教師改變米老鼠玩偶底座的小磁鐵的極性，再次讓它從透明有機玻璃管中下落，讓學(xué)生觀察。

通過實驗觀察發(fā)現(xiàn)兩次亮燈的顏色不一樣，教師首先帶領(lǐng)學(xué)生一起認識并聯(lián)電路并回顧二極管的特性，為后面的學(xué)生探究實驗做鋪墊。

教師提問：為什么兩次燈亮的顏色不一樣？

引導(dǎo)學(xué)生回答：兩次感應(yīng)電流方向不一樣。

2.2 實驗探究，歸納概括

2.2.1 教師介紹儀器

展示改進好的實驗電路板（并聯(lián)的紅綠二極管），通過電池明確二極管的單向?qū)щ娦?；展示螺線圈，提醒學(xué)生漆包線外圍綠色塑料線的作用。

2.2.2 學(xué)生合作探究

教師讓學(xué)生猜想感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)，并設(shè)計合理的實驗方案驗證。

通過學(xué)生回答，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計合理的實驗步驟，展示表格（表1），學(xué)生開始實驗。

學(xué)生開始實驗，教師在教室巡視并對實驗進行指導(dǎo)，對學(xué)生的結(jié)論進行啟發(fā)提示。

教師提問：從剛才的探究實驗中可以得出怎樣的結(jié)論？

選擇典型的小組代表進行展示并鼓勵。

學(xué)生可能的實驗結(jié)論：N極向下插入或S極向上抽出時，感應(yīng)電流方向相同；N極向上抽出或S極向下插入時，感應(yīng)電流方向相同。（可能）

教師啟發(fā)引導(dǎo)：這個結(jié)論大體可以描述磁通量變化和感應(yīng)電流方向的關(guān)系，但是有沒有更簡潔和更具有普遍意義的描述？引導(dǎo)學(xué)生換一個角度思考這個問題，帶領(lǐng)學(xué)生找到“中介”感應(yīng)電流的磁場，讓學(xué)生在表格中記錄感應(yīng)電流的磁場方向。

通過上面的探究對比，大家可以得出怎樣的結(jié)論？

引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：磁通量增加時，感應(yīng)電流的磁場與原磁場方向相反；磁通量減少時，感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析感應(yīng)電流的磁場對原磁通量的變化的作用，引導(dǎo)學(xué)生從阻礙的角度對它進行理解。

2.3 楞次定律

教師簡單介紹楞次的生平，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)楞次敏銳的察覺能力和堅持不懈的精神。

2.3.1 內(nèi)容

感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

引導(dǎo)學(xué)生欣賞物理規(guī)律的簡潔美。

教師提問：在楞次定律中大家覺得關(guān)鍵詞是什么？（結(jié)論是阻礙變化）

2.3.2 對楞次定律的理解

教師啟發(fā)引導(dǎo)：如何理解“阻礙”“變化”的含義：

①誰在阻礙誰的變化？感應(yīng)電流的磁場阻礙原磁通量的變化。

②如何阻礙？當磁通量增加時，阻礙磁通量增加；當磁通量減少時，阻礙磁通量減少。帶領(lǐng)學(xué)生最終總結(jié)出“增反減同”。

③能否阻止？延緩了增加和減少磁通量的時間。

2.4 楞次定律的應(yīng)用

如圖2所示，當條形磁鐵插入線圈時，判斷線圈感應(yīng)電流方向。

老師通過實驗驗證學(xué)生判斷的結(jié)果。

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圖2 判斷感應(yīng)電流方向的實驗

學(xué)生判斷后，教師進行實驗驗證。并引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的步驟，如圖3。

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圖3 判斷感應(yīng)電流方向的步驟

2.5 課堂拓展延伸

①教師在如圖4的裝置中演示改進的“落磁”實驗，提出問題：為什么兩個相同的小磁鐵在相同長度的透明玻璃管中和鋁管中下落的時間不相同？引導(dǎo)學(xué)生思考，并作為課后作業(yè)留給學(xué)生，為下一節(jié)課對楞次定律的深化應(yīng)用做鋪墊。

②請思考如何從能量守恒的角度理解楞次定律。

3 教學(xué)反思

楞次定律是高中物理教學(xué)中一節(jié)難上的課，特別是怎樣引導(dǎo)學(xué)生從感應(yīng)電流磁場方向和原磁場方向的關(guān)系角度判斷感應(yīng)電流的方向。在本節(jié)課的教學(xué)中，教師通過自制的教具演示引起學(xué)生探究感應(yīng)電流方向的興趣，在教學(xué)中教師大膽放手讓學(xué)生通過小組合作的方式設(shè)計實驗方案，在實驗后分層引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)歸納總結(jié)，最終引導(dǎo)學(xué)生從感應(yīng)電流磁場這個“中介”角度歸納感應(yīng)電流方向所遵循的規(guī)律，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻：

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[5]物理課程標準研制組.普通高中物理課程標準（實驗）解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2004.

（欄目編輯 羅琬華）