维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．２６ ＮＯ．３２ｌ 第２６卷总第３２１期 （Ｓ）８．２００８．８． ２００８年第８期（上半月） 探究电磁感应的条件 韩叙虹 浙江温州中学，浙江省温州市３２５０１４ 教材分析 在《磁场》一章中， 奥斯特的发现说明了电 能产生磁，而在《电磁感应》一章中，法拉第的发 现说明磁能产生电，揭示了磁和电之问的联系， 为人类从蒸汽时代进入电气时代奠定了基础，具 有划时代的意义。 电磁感应的教学，具有典型的科学思维方法 训练的教育意义。在探索“磁生电”的艰苦过程 中，观察与思考，发现问题与假设，假设与猜想， 实验与探究，实验与分析，实验归纳法等等都得 到了充分的体现。因此，学好本节，对学生来说， 可谓意义深远。 教学目标 ‘ 知识与技能方面 （１）知道探究实验所需的器材，能设计实验 步骤和表格，并记录实验现象。 （２）通过实验，理解感应电流的产生条件， 总结实验规律。 （３）知道磁通量的概念。 过程与方法方面 ’ （１）探究磁生电的条件，理解电和磁之问的 联系。 （２）通过小组活动，培养实验设计、电路设 计能力，学会分类与归纳方法，培养抽象、归纳能 力。 ‘ （３）培养运用物理规律解决实际问题的能 力及知识迁移能力。 情感、态度与价值观方面 （１）培养学生科学探索的欲望。 （２）认识自然现象之间是相互联系的，认识 物理学对科技进步，对文化、经济和社会发展的 影响。 教学重点、难点 重点 （１）产生感应电流的条件。 （２）磁通量的概念。 难点 （１１）培养学生设计实验的能力。 （２）在实验中归纳产生感应电流的条件。 教学设计思想 （１）采用以学生自主构建知识为主线，学生 理解、体验、感悟为基础，充分发挥学生主动性的 实验探究教学。 本案例以录音机播放优美音乐引入新课，用 法拉第根据“电生磁”产生“磁生电”的设想，引 发学生的思维张力，产生探究的欲望，鼓励学生 大胆设计，勇于尝试。通过设计多种方法产生感 应电流，使学生由衷地感到成功的喜悦。通过实 验，引导学生讨论交流，得出产生感应电流的条 件，再引出磁通量的概念，用多媒体演示磁通量 的变化，促使学生认知结构的形成。 学生自主地进行实验探究，获得亲身经历和 感性认识，通过小组交流、讨论分析，抽象出结 论，体现了科学探究的一般过程：设想——实验 探究——实验结论——应用。让学生在经历中 感悟科学探究的一般方法，提高学生的科学素 养。 （２）利用物理学史开展探究教学，是本案例 的又一特色。 引导学生沿着物理学家的足迹，利用物理学 史进行科学探究，有利于学生深刻理解物理概念 和规律，纠正错误观念；有利于认识实验在物理 学中的地位和作用；有利于对学生进行科学方法 的教育。无论是法拉第十年的艰辛探索，还是科 拉顿的失之交臂，都说明了任何发现都是人们艰 苦探索的结果，这都有利于培养学生艰苦探索的 意志和坚忍不拔的科学精神。 教学方法 利用物理学史进行自主学习的实验探究。 教学资源 ． 多媒体教室，实验室，课本中规定的实验器 材，多媒体电子课件等。 教学过程 一、音乐情境。导入新课 维普资讯 http://www.cqvip.com
第２６卷总第３２１期 理 教０ｆ 学探讨 ． Ｖ０１．２６ Ｎｏ。３２１ ２００８年第８期（上半月） Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ）８．２０Ｑ８．９． 情境：用磁带录音机播一小段优美的音乐， 并配合电脑动画展示过程如图１。 磁头线圈 体中的运动电荷形成的。那么，上述“磁生电”实 验只是把导线绕在磁铁上，在恒定磁场中，导线 和磁场都处于静态，“运动电荷”——电流从何 而来呢？或许“磁生电”不是在静态中产生的。 法拉第用了十年的时间，终于发现电磁感应 工作缝 现象。今天我们就循着科学家的足迹，通过实验 探索、科学归纳概括的方法来认识这一重要的现 象，总结产生感应电流的条件。 走带方向一 图 １ ３ 学生互动，实验探究 每组学生的桌上有一张纸，列出的是各自桌 录音机录音时磁带被磁化，形成按声音振动 规律排列的一系列小磁体。放音机的磁头是一个 带铁芯的线圈，当磁带从磁头边滑过时，磁头线 圈就会感应出按小磁体排列规律变化的电流，放 音机将磁头感应出的变化电流放大，推动喇叭振 动，就放出了美妙的音乐！那么磁头为什么能“磁 上的器材和实验要求，注意前后桌的器材是不一 样的（各小组纸上内容如下图４）。 生电”呢？我们今天的课题就是要探究电磁感应 的条件。 二、学生活动，寻找产生电磁感应的方法 １ 演示法拉第的失败实验 方案一１８２４年１２月，法拉第把绕在磁铁上 的导线和电流表连接起来组成一个闭合电路（图 ２），没有发现电流。 方案二１８２５年１１月，法拉第将含有电流表 的导线回路放在另一通电回路附近，期望会改变 导线中的电流大小。 实验结果 ，显示没有发生任何效应。 图 ３ ２ 猜想与假设 猜想一下实验失败的可能因素：电能“生” 磁，只是电磁运动的一个方面，从另一方面思考， “磁生电”的运动规律是否有其特殊性呢？回忆 奥斯特实验，发现电流恒定，但实质上它是由导 图 ４ 根据纸上要求得到感应电流后，前后左右的 同学相互交流实验情况并交换位置完成其他组 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．３２１ 物理教学探讨 第２６卷总第３２１期 ２００８年第８期（上半月） （Ｓ）８．２００８．１０． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ 的实验。 学生活动后，各组选派代表向全体同学现场 展示操作过程，介绍实验情况及实验结果。 分组实验一 导线与电流计组成闭合电路 但又恰恰是学生参与的开始。 三、探究产生感应电流的条件 １ 异中求同，分析、讨论产生感应电流的 条件 …＿ ＇‘ （图５），使线圈在磁铁两极间运动或翻转。 图 ５ 分组实验二 线圈与电流计组成闭合电路 （图６），条形磁铁Ｎ极插入或拔出线圈的瞬间， 或条形磁铁Ｓ极插入或拔出线圈的瞬间。 图６ 分组实验三 带铁芯的Ａ线圈放在线圈Ｂ 中，线圈Ａ与电池、开关、滑动变阻器组成串联电 路，线圈Ｂ两端接电流表（图７）。当线圈Ａ电路 的开关闭合或断开的瞬间，或者接通线圈Ａ电路 后，用变阻器改变Ａ线圈电路中电流大小时。 图 ７ 上述操作都可看到电流计指针发生偏转。 教师演示：在分组实验三中，变阻器连接在 灵敏电流计的回路中，改变滑动变阻器阻值，观 察电流计指针偏转情况。（结论：指针不动） 说明：让学生充分利用桌上的大量的实验器 材，自行设计实验并动手实践，努力尝试，看看 “你能获得感应电流吗？”这是一个无序的过程， 学生结合实验，总结产生电磁感应的条件，黍 可能有的学生说是磁场变化引起（依据条形磁铁 的上下运动，使线圈回路中的磁场变化），教师可 予以肯定和表扬；但另一些同学可能不同意这一 观点（依据是线圈切割时，磁场不变），教师同样 予以肯定和表扬。 归纳产生电磁感应现象主要有两类：导体与 磁体发生相对运动，而产生电流；由于闭合电路 中磁场变化而引起电流。 启发学生继续思考，思考两者的共性。 （引导学生忽略次要因素，将实验装置抽象 成物理模型，由于磁场不可见，用多媒体模拟，其 中磁体的磁场用磁感线标出，在观察中提示以闭 合回路作为研究对象） 情境：多媒体动画模拟演示学生的分组实验 模拟现象：磁感线闪烁（引起注意） 分组实验一 导线左右、上下移动。 表头动作：左右移动时偏转，上下移动时不 动。 分组实验二 磁铁插入或拔出。 表头动作：移动时偏转，磁铁静止时不动。 分组实验三 左右移动滑动变阻器的触 头，表头动作：移动时偏转，触头位置不变时不 动。开关接通、断开的瞬间偏转，闭合后不动。 结论：产生感应电流的条件与磁场变化有 关，也就是说，与磁感应强度的变化有关，还与闭 合回路的面积有关；直观地表现为：当穿过闭合 回路磁感线条数变化时，就有电流产生，否则就 没有感应电流。 ． ≯ Ｂ ‘ 掌 ｔ Ａ Ｉ 图 ８ ２ 引入磁通量概念 可见，要描述上述实验的共性还需要引入一 个新的物理量，这个物理量能描述穿过闭合回路 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２６卷总第３２１期 ２００８年第８期（上半月） 物理教学探讨 Ｖｏ１．２６ Ｎｏ。３２１ Ｊｏｕｒｎａ１ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ （Ｓ）８．２００８ ．１１． 的磁感线条数——磁通量。那么什么是磁通量 房间里去看电流表，等他跑到的时候，电流表的 指针已不偏转。所以，他没有发现电流的产生，可 呢？怎样计算磁通量？闭合回路的面积与垂直穿 过它的磁感应强度的乘积叫做磁通量，用磁通量 来描述感应电流的产生条件（图８）。 以说科拉顿已经叩开了发现电磁感应规律的大 门，但由于他的失误，却与最后的成功失之交臂。 ２ 产生感应电流条件的应用 学生讨论：磁通量定义、物理意义、单位等。 归纳产生感应电流的条件： 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合 应用示例１一一录音机放音原理（图９），让 学生解释磁头读取磁带上信息的原理。 录音机的录、放 话筒 电路中就有感应电流。 说明：鼓励、引导学生，从简单的实验现象观 察过渡到对实验结果的分析和总结，去回答“怎 样才能产生感应电流？”在对电磁感应现象分类 的基础上，异中求同，让学生在探究规律的过程 中，亲身体验了多种科学方法和科学思想的应 用。 另外，顺理成章地引出磁通量的概念，新课 程这种安排，予人水到渠成的感觉，使学生理解 建立这一概念的必要性，并能自觉构建。 磁带 图９ 磁带 四、产生感应电流条件的应用 １ 法拉第成功实验 情境：多媒体模拟演示法拉第成功实验 法拉第以发现两个线圈之间的电磁感应为 突破口。１８３１年８月，他在日记中记述了第一次 应用示例２——“做一做”中的“摇绳能发电 吗？”（多媒体演示画面，图１０），让学生回答并解 释发电的原因，并询问两个同学沿哪个方向站立 时，发电的可能性比较大，有条件的话，可让学生 现场演示，并思考回答其中的缘由。 成功的实验。他在软铁环的Ａ边绕了三个线圈， 可以串联起来使用，也可以分开使用，在Ｂ边以 同样的方向绕了两个线圈。如图３所示；他把Ｂ 边的线圈接到电流计上，把Ａ边的线圈接到电池 组上。当电路接通和断开的瞬间，在Ｂ边的线圈 中发现了感应电流。 磁铁与线圈之间发生了什么情况呢？法拉第 在实验日记中写到：把磁铁的一端靠近线圈的圆 筒边缘，然后一下子把磁铁全部插入线圈内部， 电流表的指针会出现摆动；接着拔出磁铁的时 候，表针会摆向相反的方向，不断地插入和拔出 磁铁，这种现象将会不断地重复 反过来，让磁铁 静止不动而线圈移动的话，也会产生感应电流。 图ｌＯ摇绳能发电吗？ 教学反思 １ 本节容量较大，涉及三个实验，因此在 本案例中，将３个实验变成三种可供探究的实验 方案。各小组选择其中一个方案，设计分组实验， 法拉第总结了一系列有关电磁感应的实验， 在向英国皇家学会提交的论文中，他概括了产生 感应电流的条件，完成了划时代的发现——电 磁感应现象。 科学史上任何一个发现都是来之不易的。在 再在学生讨论、交流的基础上，选代表上台展示 实验成果，在异中求同中自己发现并寻找到产生 感应电路的本质条件，从而最终完成科学探究的 过程。这样的编排处理更紧凑、更合理，极大地节 省了时间，提高了课堂效率；但笔者仍不免担忧， 这样的处理可能使学生只能熟悉自己做的这个 实验，造成不能完全掌握另外两个实验。因此，建 历史上，最早做电磁感应实验的科学家是当时年 仅２３岁的科拉顿，但非常遗憾的是，他为了消除 操作过程中外界因素对电流计的影响，他就用长 导线，将电流表连接到另一个房间里，他在这个 房间里将磁铁插入线圈，然后飞快地跑到另一个 议在教学中要根据实际的进度，若时间充裕，增 加一个环节内容，就是让不同实验组学生之间进 行轮换实验，以弥补这种设计带来的不足。 维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．３２１ 物理教学探讨 第２６卷总第３２１期 （Ｓ）８．２００８．１２． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｔｅａｃｈｉｎｇ ２００８年第８期（上半月） 中学物理实施探究式教学的实践策略 严德友 铜陵第十一中学，安徽省铜陵市２４４０００ 摘 要：本文结合一些教学案例，分析如何在中学物理教学中实施探究式教学的一些策略．并在此基础上提出了应 注意的几个问题。 关键词：中学物理；探究式教学；策略 中图分类号：Ｇ６３３．７ ， 文献标识码：Ａ ’ 文章编号：１００３—６１４８（２００８）８（Ｓ）一００１２—３ １ 问题提出 倒入烧杯中直到淹没火焰（图１），火焰也不灭， 为什么呢？ 在《全日制义务教育物理课程标准（实验 稿）》中，注重科学探究是课程的基本理念之一， 还将其列入了内容标准；在《普通高中物理课程 标准（实验）》中，也提出要培养学生的科学探究 能力，这对于广大教师来说是一个新的挑战。目 前，还有不少教师对科学探究这一新生事物存在 着不恰当的认识，一定程度上影响了新课程的推 进和实施。新课程理念下的中学物理教学中如何 实施探究式教学，下面结合对科学探究的理解和 １一玻璃板 ３一蜡烛 ２一烧杯 ４一蜡烛的像 图 １ 认识，就教师们关心的问题谈谈自己的看法。 ２ 实践策略 ．。 最后将整个装置水平转动９Ｏ度，学生看到 原来烧杯中既没有蜡烛更没有火焰，刚才看到的 ２．１ 注重问题情境创设 实施探究式教学，应注重问题情境的创设。 学生探究学习的积极性、主动性，往往来自于一 蜡烛和火焰只是在玻璃板前蜡烛和火焰的虚像。 平面镜相关内容的探究，就这样开始了。 ‘ 个对于学习者来讲充满疑问的情境。创设问题情 境，就是在教材内容和学生求知心理之间制造一 种“不协调”，把学生引入一种与问题有关的情境 魔术般的小实验，既能吸引所有学生的注意 力，激发学生兴趣，又能使学生对动手探究跃跃 欲试。这“引人人胜”的问题情境创设，把学习主 动权交给了学生，让学生研究自己想研究的问 的过程。通过问题情境的创设，使学生明确探究 目标，给思维以方向；同时产生强烈的探究欲望， 给思维以动力。 案例１：不灭的蜡烛 题，使得教学非常自然地进入下一环节，给人一 种水到渠成的感觉。 创设与当前探究学习主题相关的情境，是增 在《平面镜》有关内容的探究性教学中，可 以设计如下的问题情景： 强探究有效性的重要手段。创设情境的目的包括 两方面：一是暗示学生将要学习的主题，二是通 过情境设置引起学生的学习兴趣，避免因学生趣 先演示烧杯中的蜡烛火焰风吹不灭；再将水 ２ 电磁感应现象的发现过程经历了大约 １Ｏ年时间，在这１Ｏ年中，不少科学家都付出了艰 时间进行学习，因此如何提高课堂教学的有效 性，能否积极、有效地引导学生进行科学探究，让 辛的努力，经历了很多次的失败，最后由法拉第 通过多次实验，以其敏锐的洞察力捕捉了使全世 界发生改变的物理现象——磁生电。这样漫长 学生自己理解、体验、感悟，是值得我们思考并重 视的问题。 的发现过程，在教学中我们只安排了１、２课时的 （栏目编辑 赵保钢）