關于“探究感應電流的產(chǎn)生條件”的教學思考

鄧蕓怡 蔣基豪

（重慶市兼善中學 重慶北碚 400700）

關于本節(jié)內(nèi)容，學生在初中已有一定的認識——對閉合電路的部分導線切割磁感線能產(chǎn)生電流，但在空間想象、問題本質(zhì)的分析等方面還較為薄弱。因此，在教學中需從學生的已有知識出發(fā)，通過學生自主學習、探究實驗、產(chǎn)生問題、協(xié)作交流等學習方法，從而解決問題得出產(chǎn)生感應電流的條件的結(jié)論。

教學引入是實驗探究課中最為重要的一點，對于本節(jié)課更是如此，它不僅能調(diào)動學生的思維，還能引起學生的探究興趣。而教材所設計的引入就過于平淡，兩三句話就帶過了，這樣的引入可能對學生進行有效知識回顧這一目標都不能達到，那如何做到有效引入呢？有的老師可能用擊劍的亮燈計數(shù)或者揚聲器的使用作為引入，這兩個引入一方面學生不能直觀感受，另一方面在解釋其原理時會很復雜，會涉及到許多還未接觸的知識，就變成了一個有頭無尾（學生并不明白現(xiàn)象與原理之間的關系）的事例，這種引入不算有效引入。其實這里我們可以借用教材中的“做一做”實驗——搖繩發(fā)電來引入，引起學生的認知沖突——沒有電源卻出現(xiàn)了電流，電流是怎么來的呢。這個實驗操作簡單，需要的器材一根長導線加上靈敏電流計就可以了（這個實驗學生也可以自己操作），同時在搖繩過程中電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)時他們發(fā)現(xiàn)用已有的知識無法解釋現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，從而學生就會產(chǎn)生課堂參與感和繼續(xù)探究的想法。如果說實驗過程中，電流計指針偏轉(zhuǎn)效果不明顯，還可以借用微電流放大器對比操作，為之后學習變壓器埋下伏筆[1]。

引入顯然是有必要的，但對于探究型實驗更重要的是引導學生做出合理猜想，并為之設計相關實驗進行驗證。探究感應電流的產(chǎn)生條件涉及的實驗有三個：閉合電路的部分導線切割磁感線、條形磁鐵插入或抽出線圈、模仿法拉第的雙線圈實驗。對于三個實驗的銜接引導在很多物理老師上課的過程中都出現(xiàn)了問題，學生不能理解三個實驗的目的，也就是為什么要是這三個實驗。同時考慮到要讓學生有充分的時間就行實驗操作，我建議第一個實驗——閉合電路的部分導線切割磁感線可以改為教師演示實驗，這樣在切割方面由教師演示能節(jié)約時間，也能讓學生能充分回顧相關知識點。在演示過程中，教師需要做出導體棒的多種運動情況（進出、斜向、平行上下和左右），強調(diào)辨別什么叫切割。對于切割可以有這樣的理解，當導體棒的運動可以一直進行時，導體棒是否能“切斷”所有磁感線，如果可以這種行為就叫“切割”，隨著課程的深入對切割也可以有這樣的理解導體棒是否存在“不在由初始導體棒初位置和磁場強度方向所構(gòu)成的平面內(nèi)運動的情況”。

當?shù)谝粋€試驗完成后學生對電流的產(chǎn)生已經(jīng)有了初步猜想，電流的產(chǎn)生可能和導體的特定運動有關，此時教師可以繼續(xù)利用實驗器材演示，如果是導體棒不動，磁鐵運動產(chǎn)生的切割行為也能產(chǎn)生電流，讓學生知道切割是兩者之間的特定相對運動，也為第二個實驗“條形磁鐵插入或抽出線圈”做鋪墊。

對于兩個實驗的過渡，教材沒有進行說明，但可以在上述演示實驗的基礎上（此時學生已經(jīng)有了可以讓磁體移動的思維）進行提問，是不是只有導體棒能產(chǎn)生電流，換成螺線管可以嗎？學生在這個問題的引導下，就能開始設計實驗。對比切割的實驗，電流的產(chǎn)生必須滿足閉合回路的特點，所以需將螺線管與靈敏電流計組成閉合回路，觀察磁體進出螺線管和停留在螺線管的幾種運動形式是否存在指針偏轉(zhuǎn)。在這里學生會看到進入和抽出時指針偏轉(zhuǎn)的方向是不同的，此時可以進一步提問這個現(xiàn)象應該與什么有關，這里會有部分學生覺得與磁體的運動方向有關，還有的人認為與磁場方向有關。對此老師進行提問：我們可以用什么實驗方法去驗證猜想。把磁體進出螺線管的磁極進行改變，就可以驗證是否與進出方向有關。在操作后學生會觀察到磁極改變（如果前面實驗使用的為N極進出，現(xiàn)在改為用S極進出，反之同理）后相同運動中指針偏轉(zhuǎn)的方向發(fā)生了改變，但依舊存在磁體運動時指針才會偏轉(zhuǎn)的情況。這一操作說明了導體電流的產(chǎn)生與磁場的變化有關，但感應電流的方向還與磁場的方向有關，為下一堂課學習楞次定律做鋪墊[2]。

通過上面的實驗學生會發(fā)現(xiàn)閉合導體回路和磁體總是在發(fā)生特定的相對運動時才能在導體內(nèi)產(chǎn)生電流，這里就需要做第三個實驗——模仿法拉第的雙線圈實驗，當不存在運動時也有電流產(chǎn)生。關于兩個實驗的過渡可以這樣設計：在上述實驗基礎上提問“在前面學習磁場時，除了磁體能產(chǎn)生磁場，還有什么物理裝置可以產(chǎn)生磁場”。學生會快速聯(lián)想到通電螺線管，這樣教師就可以進行演示操作——將通電螺線管A充當磁體進出閉合回路中的螺線管B。當通電螺線管A靜止放在螺線管B中時，電流計不再偏轉(zhuǎn)。教師在這里需要引導學生回顧螺線管A產(chǎn)生的磁場方向該如何判斷——安培定則。通過安培定則的復習，會讓學生對電流改變從而讓螺線管A的磁場大小發(fā)生變化，進而對螺線管B產(chǎn)生影響做出猜想，自然而然的就可以進行第三個實驗了。當三個實驗都完成后，進行分析論證就能得到感應電流的產(chǎn)生條件。

從以上的引入，到三個實驗的引導銜接，可以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，體會科學探索的過程特征，領悟科學的思維方法，并對之前有關電和磁的相關知識進行了鞏固，也為之后的學習打下了基礎，使得課堂效率更高。