楞次定律的活動(dòng)探究式教學(xué)設(shè)計(jì)

摘 要：活動(dòng)情境的創(chuàng)設(shè)是建構(gòu)民主、開(kāi)放、互動(dòng)、生命課堂的前提，是課堂教學(xué)的靈魂。古語(yǔ)有云：“授人以魚(yú)不如授人以漁”。文章以“楞次定律”的活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)為例，談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)創(chuàng)設(shè)生活化和富于探究性的活動(dòng)情境，以情激趣，開(kāi)展活動(dòng)探究式教學(xué)，從而不斷提升學(xué)生的自主探究能力和創(chuàng)造性思維能力。

關(guān)鍵詞：活動(dòng)探究式；教學(xué)設(shè)計(jì)；活動(dòng)情境；設(shè)計(jì)思想

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2016）2-0004-4

“楞次定律”是高中物理電磁學(xué)部分的重要內(nèi)容。從知識(shí)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，前面一節(jié)內(nèi)容解決了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。那么，自然就有學(xué)生提出感應(yīng)電流的方向如何判定、大小怎么求解的問(wèn)題。感應(yīng)電流方向的判定問(wèn)題就是第三節(jié)要解決的問(wèn)題。因此，感應(yīng)電流的方向與引起感應(yīng)電流的磁通量變化之間的關(guān)系是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。同時(shí)，由于規(guī)律本身比較抽象，學(xué)生沒(méi)有相應(yīng)的生活經(jīng)驗(yàn)，所以又是教學(xué)的難點(diǎn)。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的認(rèn)知水平，采用“活動(dòng)探究式”教學(xué)，即：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境—學(xué)生討論—猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—探索實(shí)驗(yàn)—分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—建構(gòu)楞次定律—結(jié)論應(yīng)用。

學(xué)情分析：

學(xué)生已經(jīng)掌握了磁通量的概念，并會(huì)分析磁通量的變化；已經(jīng)知道了條形磁鐵的磁感線的分布；學(xué)生已經(jīng)利用實(shí)驗(yàn)器材（條形磁鐵、電流計(jì)、線圈等）研究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。

教學(xué)方法：活動(dòng)探究法。

教學(xué)用具：

分組實(shí)驗(yàn)儀器：條形磁鐵、電流計(jì)、線圈、滑動(dòng)變阻器、電鍵、雙環(huán)、導(dǎo)線若干；

演示實(shí)驗(yàn)儀器：鋁管兩根（1米）、強(qiáng)磁性球、鐵球、條形磁鐵。

活動(dòng)過(guò)程：

活動(dòng)1 演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探索熱情，引入新課。

教師演示“落磁實(shí)驗(yàn)”（如圖1所示），將強(qiáng)磁性球和鐵球從同一高度由靜止自由釋放分別通過(guò)鋁管。為什么強(qiáng)磁性球比鐵球下落得慢呢？一下子就激發(fā)了學(xué)生的探索熱情，學(xué)生猜想可能是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)起了“阻礙”作用，教師順勢(shì)引入新課，學(xué)完楞次定律我們就能揭開(kāi)這一奇妙現(xiàn)象的神秘面紗。

圖1 落磁實(shí)驗(yàn)

活動(dòng)2 分組完成雙環(huán)實(shí)驗(yàn)，觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，猜想“決定感應(yīng)電流方向的因素”。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：

探究目的：猜想決定感應(yīng)電流方向的因素。

實(shí)驗(yàn)器材：雙環(huán)、條形磁鐵。

實(shí)驗(yàn)裝置：如圖2所示。

圖2 雙環(huán)實(shí)驗(yàn)

師：哪個(gè)鋁環(huán)能產(chǎn)生感應(yīng)電流，怎樣使它產(chǎn)生感應(yīng)電流？

生：閉合的鋁環(huán)才可能產(chǎn)生感應(yīng)電流，只要改變通過(guò)它的磁通量就可以使它產(chǎn)生感應(yīng)電流。

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：

師：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能證明其中確實(shí)有感應(yīng)電流呢？下面請(qǐng)同學(xué)們分組討論，一會(huì)兒請(qǐng)同學(xué)匯報(bào)討論的結(jié)果。

生：磁鐵的一極靠近或遠(yuǎn)離閉合鋁環(huán)時(shí)，鋁環(huán)產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的作用，這就證明了環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

師：那么，我們?cè)儆懻撘幌麓盆F靠近或遠(yuǎn)離閉合鋁環(huán)時(shí)感應(yīng)電流的方向如何確定？

生：環(huán)中感應(yīng)電流相當(dāng)于小磁針，可根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況和右手螺旋定則判斷。

觀察與記錄（如圖3所示）：

圖3 雙環(huán)實(shí)驗(yàn)探究

學(xué)生分析猜想：感應(yīng)電流的方向與原磁場(chǎng)的方向、磁通量的變化有關(guān)。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量的變化（增反減同，來(lái)拒去留）。

活動(dòng)3 分組實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證學(xué)生在活動(dòng)2中猜想“決定感應(yīng)電流方向的因素”的正確性。實(shí)驗(yàn)探究，觀察、記錄、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，構(gòu)建楞次定律。

師：如何才能知道電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向之間的關(guān)系？

是否可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定？（學(xué)生先思考，再分組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案）

生：將電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、靈敏電流計(jì)用導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路，根據(jù)電源正接和反接兩種情況下電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)，即可判定電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：學(xué)生按如圖4所示接好電路，探究指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向之間的關(guān)系，并總結(jié)得出結(jié)論。

學(xué)生：電流從電流計(jì)的左接線柱流入，指針向左偏轉(zhuǎn)；電流從電流計(jì)的右接線柱流入，指針向右偏轉(zhuǎn)。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證活動(dòng)2中學(xué)生的猜想。

探究目的：

1）感應(yīng)電流的方向與原磁場(chǎng)的方向有什么關(guān)系？

2）感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化有什么關(guān)系？

實(shí)驗(yàn)器材：條形磁鐵、螺線管、靈敏電流計(jì)。

實(shí)驗(yàn)電路：如圖5所示。

觀察與記錄（如圖6所示）：

師：可以根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象概括出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系嗎？

生：很難。

師：是否可以通過(guò)一個(gè)中介——感應(yīng)電流的磁場(chǎng)來(lái)描述感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系？

生：可以。磁鐵磁場(chǎng)的變化在線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流本身也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向既跟感應(yīng)電流方向有聯(lián)系，又跟引起磁通量變化的磁場(chǎng)有關(guān)系。

師：請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)分析三者之間的關(guān)系。

學(xué)生分析結(jié)果展示（如表1所示）：

學(xué)生歸納總結(jié)，自然建構(gòu)楞次定律。

楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

活動(dòng)4 深入理解楞次定律，從不同角度來(lái)分析“阻礙”的含義。

師：誰(shuí)起阻礙作用？（如圖7所示）：

生：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。

師：阻礙什么？

生：引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。

師：如何阻礙？

生：增反減同。

師：能否阻止？

生：否，只是使磁通量的變化變慢。

師：阻礙的方式還有哪些？

生：“來(lái)拒去留”感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

生：從線圈面積變化看：“增縮減擴(kuò)”。

活動(dòng)5 實(shí)例分析，程序知識(shí)顯性化，建構(gòu)應(yīng)用楞次定律解題的一般思維程序。

例題 法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖8所示，軟鐵環(huán)上繞有A、B兩個(gè)線圈，當(dāng)A線圈電路中的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間，電流計(jì)中的感應(yīng)電流沿什么方向？

師：閉合回路中原磁場(chǎng)的方向？

生：順時(shí)針。

師：開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間，原磁通量如何變化？

生：減小。

師：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向如何？

生：順時(shí)針。

師：電流計(jì)中感應(yīng)電流的流向？

生：向左。

師：請(qǐng)同學(xué)們歸納總結(jié)出應(yīng)用楞次定律解題的一般思維程序？

學(xué)生進(jìn)行小組討論，成果展示，如圖9所示。

活動(dòng)6 應(yīng)用楞次定律解釋“落磁”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，首尾呼應(yīng)，結(jié)束新課。

師：是什么阻礙了磁性球的下落？

生：感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。

學(xué)生應(yīng)用楞次定律解釋“落磁”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，親手揭開(kāi)了這一奇妙現(xiàn)象的神秘面紗，體會(huì)到成功的喜悅。

設(shè)計(jì)意圖：

教師利用教科書(shū)提供的素材，設(shè)置富有探究性的活動(dòng)情境，以情激趣，引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，合作交流，尋找共性，歸納和總結(jié)規(guī)律，達(dá)到楞次定律的自然生成以及應(yīng)用楞次定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

興趣是最好的老師。因此，在楞次定律的活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)中，通過(guò)“落磁”引入新課，激發(fā)學(xué)生的探索熱情。不斷創(chuàng)設(shè)生活化和富有探究性的問(wèn)題情境，以情激趣，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主活動(dòng)探究，體驗(yàn)用感應(yīng)電流判定方法引入楞次定律的建構(gòu)過(guò)程，建構(gòu)楞次定律解題的思維程序以及逐步揭示楞次定律的本質(zhì)。在整個(gè)活動(dòng)教學(xué)過(guò)程中：教師不再是演員，而是導(dǎo)演；學(xué)生不再是觀眾，而是主角。教師充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，讓他們自主地參與到活動(dòng)探究中去，真正做課堂的主人，使課堂充滿生命力。

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[1]胡東芳，孫軍業(yè).困惑及其超越—— 解讀創(chuàng)新教育[M].福州：福建教育出版社，2001.

[2]劉德華.觸動(dòng)課堂教學(xué)的靈魂——物理活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)的幾個(gè)原則[J].物理教學(xué)探討，2013，31（9）：12—13.

[3]劉德華.試論活動(dòng)建構(gòu)教學(xué)的幾個(gè)特征[J].中學(xué)物理，2014，32（7）：61—62.

（欄目編輯 趙保鋼）