探究影響感應(yīng)電流方向的因素
——靈活應(yīng)用歸納法的教學(xué)策略

陶應(yīng)楷

(江蘇省鹽城市阜寧縣第一高級(jí)中學(xué) 江蘇鹽城 224400)

一、感悟

楞次定律是高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生需要通過(guò)現(xiàn)象觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)探究、規(guī)律總結(jié)才能得出最后的結(jié)論。探究影響感應(yīng)電流方向的因素的實(shí)驗(yàn)涉及的因素很多，有磁場(chǎng)方向、磁通量的變化、螺線(xiàn)管上感應(yīng)電流方向、感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向等，而各因素之間的關(guān)系也很復(fù)雜。學(xué)生要尋找的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和磁通量變化之間的關(guān)系比較隱蔽，學(xué)生很難發(fā)現(xiàn)。因此，在教學(xué)中應(yīng)從實(shí)驗(yàn)入手，設(shè)計(jì)合理的思維臺(tái)階，引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣處理，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手和觀(guān)察能力，也能培養(yǎng)學(xué)生的分析、歸納能力。

二、嘗試

（一）復(fù)習(xí)回憶，重溫歸納法的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，激發(fā)探究熱情

1.復(fù)習(xí)提問(wèn)

問(wèn)題1：什么是電磁感應(yīng)現(xiàn)象？產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件什么？

問(wèn)題2：回顧探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，我們是如何將不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納為統(tǒng)一的結(jié)論的？

2.教師重溫實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察靈敏電流表指針如何變化

3.設(shè)計(jì)疑問(wèn)，明確探究方向

問(wèn)題：不同實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，產(chǎn)生感應(yīng)電流方向不同，如何判斷感應(yīng)電流的方向呢？

教師引導(dǎo)：在探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件時(shí)，我們把導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及只有磁場(chǎng)發(fā)生變化的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，歸納為穿過(guò)閉合電路中磁通量發(fā)生變化，說(shuō)明感應(yīng)電流的方向可能與磁通量的變化有關(guān)。

（二）逐級(jí)引導(dǎo)，歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

1.明確實(shí)驗(yàn)路徑，初步嘗試歸納總結(jié)

（1）教師演示條形磁鐵插入、拔出螺線(xiàn)管產(chǎn)生感應(yīng)電流的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀(guān)察現(xiàn)象的同時(shí)提出問(wèn)題：影響感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)？

（2）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，交流討論。發(fā)現(xiàn)影響因素有：原磁場(chǎng)的方向、磁通量變化情況。

（3）列表記錄數(shù)據(jù)，初步分析、歸納。

實(shí)驗(yàn)操作 N極插入 S極插入 N極拔出 S極拔出原磁場(chǎng)的方向 向下 向上 向下 向上磁通量的變化 增加 增加 減小 減小感應(yīng)電流的方向（俯視） 逆時(shí)針 順時(shí)針 順時(shí)針 逆時(shí)針

學(xué)生嘗試歸納：磁通量都在增大時(shí)，如果磁場(chǎng)方向不同，感應(yīng)電流的方向并不相同。而磁通量都減小時(shí)，如果磁場(chǎng)的方向不同，感應(yīng)電流的方向也不同。看來(lái)，實(shí)驗(yàn)并不能直接顯示出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系。

2.發(fā)掘隱藏量，歸納感應(yīng)電流方向判定的簡(jiǎn)潔關(guān)系

教師引導(dǎo)：感應(yīng)電流和磁通量是兩個(gè)不同的物理量，很難直接找到不同的物理量之間的關(guān)系，能不能在二者之間架上一座“橋梁”，把它們聯(lián)系起來(lái)？那么，在電流和磁之間我們應(yīng)該找誰(shuí)作為“中介”呢？電流與磁場(chǎng)之間的相互作用是通過(guò)什么發(fā)生的，對(duì)你有什么啟發(fā)？

學(xué)生交流討論：磁體與電流的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的。教師順勢(shì)引導(dǎo)：分析歸納過(guò)程中是否還有一個(gè)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)未被發(fā)現(xiàn)？感應(yīng)電流的方向是否可以通過(guò)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)這個(gè)中間量來(lái)判斷？

增加分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步歸納簡(jiǎn)潔規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)操作 N極插入 S極插入 N極拔出 S極拔出原磁場(chǎng)的方向 向下 向上 向下 向上磁通量的變化 增加 增加 減小 減小感應(yīng)電流的方向（俯視） 逆時(shí)針 順時(shí)針 順時(shí)針 逆時(shí)針感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向 向上 向下 向下 向上

教師引導(dǎo)：你能根據(jù)表格數(shù)據(jù)，歸納出感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系規(guī)律來(lái)嗎？

學(xué)生討論歸納：磁通量增加時(shí)，兩個(gè)磁場(chǎng)方向相反；磁通量減少時(shí)，兩個(gè)磁場(chǎng)方向相同。

教師引導(dǎo)：磁通量增加時(shí)，兩個(gè)磁場(chǎng)方向相反；磁通量減少時(shí)，兩個(gè)磁場(chǎng)方向相同。表明感應(yīng)電流的磁場(chǎng)起到了什么作用呢？能不能用更簡(jiǎn)練的語(yǔ)言來(lái)概括呢？

學(xué)生討論歸納：感應(yīng)電流具有這樣的方向，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。

三、遷移

再次體驗(yàn)“阻礙”，歸納總結(jié)經(jīng)典結(jié)論。

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，A、B都是鋁環(huán)，其中環(huán)A閉合，環(huán)B斷開(kāi)，橫梁可以繞中間的支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，用條形磁鐵的一極垂直插向、拔出A環(huán)，觀(guān)察到儀器繞支點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況并記錄數(shù)據(jù)并分析。

實(shí)驗(yàn)操作 N極靠近 S極靠近 N極遠(yuǎn)離 S極遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 排斥 排斥 吸引 吸引磁通量的變化 增加 增加 減小 減小感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系 相反 相反 相同 相同

教師引導(dǎo)：分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與磁通量變化的關(guān)系，這種“阻礙”關(guān)系體現(xiàn)怎樣簡(jiǎn)潔的關(guān)系？

學(xué)生討論歸納：來(lái)拒去留。

教師引導(dǎo)：分析感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向與原磁場(chǎng)方向的關(guān)系與磁通量變化的關(guān)系，這種“阻礙”關(guān)系體現(xiàn)怎樣簡(jiǎn)潔的關(guān)系？

學(xué)生討論歸納：增反減同。

四、應(yīng)用

應(yīng)用規(guī)律解決問(wèn)題，歸納總結(jié)感應(yīng)電流方向判斷的思維流程。

學(xué)生課堂練習(xí)：展示法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)示意圖。分析開(kāi)關(guān)S閉合瞬間和開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間線(xiàn)圈N中的感應(yīng)電流的方向？要求先理論分析，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

教師引導(dǎo)：學(xué)生討論、交流判斷感應(yīng)電流方向的過(guò)程，總結(jié)歸納判斷感應(yīng)電流方向的思維流程。

學(xué)生總結(jié)：判斷感應(yīng)電流方向的步驟，明確原磁場(chǎng)方向；明確穿過(guò)閉合電路磁通量是增加還是減少；根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向；利用安培右手定則判斷感應(yīng)電流方向。

五、反思

在物理規(guī)律教學(xué)過(guò)程中，靈活運(yùn)用歸納法可使學(xué)生在輕松的環(huán)境下學(xué)習(xí)知識(shí)，會(huì)使課堂充滿(mǎn)生機(jī)，學(xué)習(xí)者充滿(mǎn)學(xué)習(xí)興趣。這有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納推理能力、邏輯思維能力，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。