楞次定律是電工基礎(chǔ)課程最基本也是最重要的內(nèi)容,是學(xué)生必須掌握、又最難掌握的知識之一。要使學(xué)生學(xué)好,并能熟練地運用它,許多老師花費了大量的精力,各自總結(jié)了一套行之有效的方法。筆者在該內(nèi)容的教學(xué)中,采取“激發(fā)興趣,引導(dǎo)探索,發(fā)現(xiàn)規(guī)律,熟練掌握”的方法,收到了良好的效果。
一、激發(fā)興趣
美國心理學(xué)家布魯納說:“學(xué)習(xí)的最好刺激乃是對所學(xué)材料的興趣?!迸d趣是學(xué)習(xí)的動力,學(xué)生如果對所學(xué)對象產(chǎn)生興趣,就能自覺地排除各種外界因素和心理因素的干擾,積極主動地進行學(xué)習(xí),并把學(xué)習(xí)當(dāng)成一種愉快的享受。
為了能夠調(diào)動學(xué)生的興趣,筆者嘗試將實驗“感生電動勢方向的研究”移到課堂內(nèi)(圖1),讓學(xué)生先做分組實驗,時間約5~8分鐘。
為了方便后面的討論,要求學(xué)生記一記條形磁鐵北極(N極)在下插和抽出過程中電流計指針的偏向(即電流的方向)。學(xué)生做得認真,并且在實驗中發(fā)現(xiàn)不同的磁極下插和抽出過程中產(chǎn)生的電流方向都不相同,十分有趣。到底感生電流的方向與磁場方向以及它的插入或者抽出有何關(guān)系呢?它緊緊地吸引了學(xué)生去思考,激發(fā)了他們積極探索的動力。
二、積極引導(dǎo),發(fā)現(xiàn)規(guī)律
學(xué)生對上面的實驗產(chǎn)生了興趣,就能積極地思考,為學(xué)習(xí)楞次定律打下了良好的基礎(chǔ)。但怎樣才能使學(xué)生更好地認識、理解、掌握好“楞次定律”這一重要規(guī)律呢?唯物辯證法認為:“外因是變化的條件,內(nèi)因是變化的根據(jù),外因通過內(nèi)因起作用?!痹凇敖獭迸c“學(xué)”這一對矛盾中,教師的引導(dǎo)解說是外因條件,學(xué)生的思維轉(zhuǎn)變是內(nèi)因。教師必須想方設(shè)法不斷促使學(xué)生思維的變化,使學(xué)生主動地獲取知識。按照“發(fā)現(xiàn)法”的觀點,教師根據(jù)學(xué)生的認識規(guī)律和能力,有效地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生,就能充分地集中學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的思維能力,使學(xué)生主動地研究問題,分析問題,發(fā)現(xiàn)規(guī)律,總結(jié)規(guī)律,從而獲得知識。而且由此獲得的知識理解會更深刻,掌握會更牢固,在師生共同的“教”和“學(xué)”過程中也同時獲得化難為易的效果。
為了便于學(xué)生分析、聯(lián)想,將前面的實驗情況再現(xiàn)于黑板上,并且在板書時將“插入”和“抽出”這兩種情況有意識地形成對比,引導(dǎo)學(xué)生從已知條件出發(fā),去分析研究,發(fā)現(xiàn)規(guī)律。引導(dǎo)過程如表1所示。
在上述過程中,老師的啟發(fā)引導(dǎo)是關(guān)鍵,通過老師有效的引導(dǎo),不斷促使學(xué)生內(nèi)因(即思維)的變化。通過學(xué)生自己總結(jié)出“楞次定律”的規(guī)律來。但是,老師要注意引導(dǎo)的速度,應(yīng)該給學(xué)生一定的思考分析時間,不可過急過快,也就是說要注意“火候”。若引導(dǎo)太急太快,達不到學(xué)生思維轉(zhuǎn)變的目的,也達不到化難為易的目的。另外,在一些重點的地方或字眼要重點強調(diào),如“感生電流的磁場”、“阻礙” 、“磁通量的變化”等。
得到了楞次定律并不等于學(xué)生就能很好地應(yīng)用它。如何運用楞次定律判斷感生電流的方向?如何使學(xué)生對楞次定律能應(yīng)用自如?老師還必須進一步幫助學(xué)生總結(jié)一些規(guī)律。這也是楞次定律學(xué)習(xí)中化難為易很重要的一點。
這里先讓學(xué)生認真回顧前面楞次定律的得出過程。它是從已知條件(原磁場方向、線圈內(nèi)磁通量變化情況、線圈中感生電流方向)得出感生電流磁場方向,發(fā)現(xiàn)感生電流的磁場總是阻礙線圈中磁通量的變化?,F(xiàn)在反過來,要判斷感生電流方向,怎么辦?讓學(xué)生思考后,引導(dǎo)他們運用逆向思維的方法,尋找規(guī)律(圖2)。
最后,可通過學(xué)生自己歸納出判斷步驟:
第一,認清原來磁場的方向。
第二,分析閉合回路中的磁通量變化情況,是增加?還是減少?
第三,根據(jù)楞次定律——“阻礙作用”,確定感生電流磁場的方向。當(dāng)Φ增加時,感生電流磁場與原磁場的方向相反;當(dāng)Φ減少時,感生電流磁場與原磁場方向相同。
第四,應(yīng)用安培定則確定感生電流的方向。
在上述歸納過程中,第三點是關(guān)鍵,須認真注意。另外,在歸納中,老師要注意幫助學(xué)生進行文字上的提煉。
三、熟練掌握
人們對事物的認識,總是要經(jīng)過“實踐—認識—再實踐—再認識”這樣循環(huán)往復(fù)的過程,才能逐漸提高。對楞次定律的掌握和應(yīng)用也是這樣,需要教師通過一定的訓(xùn)練手段去引導(dǎo)學(xué)生的思維,從簡單到復(fù)雜、從低級到高級,逐漸提高,達到熟練掌握的目的。為此,讓學(xué)生按照上述四個步驟,練習(xí)下面的例題:
例1:前面分組實驗中條形磁鐵的磁極調(diào)轉(zhuǎn),使S朝下N朝上,判斷S極插入線圈時,回路中感生電流的方向。要求學(xué)生先按上面四個步驟判別,然后通過實驗來驗證判別結(jié)果正確與否。此例是比較簡單的問題,目的在于使學(xué)生先熟悉前面得到的四個步驟。至于磁極從線圈中抽出的情況,可留給學(xué)生課后練習(xí)。
例2:如圖3所示,請同學(xué)們按前面的四個步驟,判斷開關(guān)K在閉合瞬間,線圈D中的感生電方向。這里注意引導(dǎo):①原磁場——左邊C線電流的磁場;②開關(guān)閉合過程中,C線圈中電流從零增大,線圈D中的磁通量Φ增加。
將圖3中開關(guān)K換為滑動變阻器(如圖4所示),請同學(xué)們判斷:改變滑動變阻器R增大時,線圈D中的感生電流方向。通過此例,進一步深化楞次定律的應(yīng)用。對于圖3中開關(guān)K斷開瞬間,和圖4中電阻R減少時,線圈D中的感生電流方向判斷,留到課外學(xué)生自己練習(xí)。
例3:如圖5所示,勻強磁場里放置一個金屬框、磁力線穿過框平面垂直面向里,當(dāng)可滑動金屬棒CD向右拉動時、請學(xué)生按前面的四個步驟,判斷CD中感生電流方向。注意,這題的關(guān)鍵點在與導(dǎo)線CD切割磁力線運動與線框所圍的磁通量Φ變化如何聯(lián)系起來。用楞次定律的方法判斷以后,再回憶用上節(jié)講到的右手定則的方法去判斷,其結(jié)果是一樣的。從而使學(xué)生明白:閉合線圈的一部分切割磁力線運動產(chǎn)生感生電流,可以用楞次定律的方法去判斷。也可以用右手定則去判斷,結(jié)果都是一樣的??梢娝鼈兪墙y(tǒng)一的,并沒有矛盾。右手定則是楞次定律的一種特殊情況。在切割情況下,采用右手定則判斷更方便快捷罷了。
例4:演示楞次環(huán)實驗,讓學(xué)生解釋觀察到的現(xiàn)象,并判斷閉環(huán)中磁場的方向(即感生電流磁場的方向),判斷閉環(huán)中感生電流方向,加深對楞次定律的理解。(判斷時要看清插入的是N極還是S極、以便判斷閉環(huán)中的磁場方向)。
通過上述的應(yīng)用,讓學(xué)生從不同角度,由深到淺地掌握楞次定律、逐步達到熟練的程度。
楞次定律是電工基礎(chǔ)教學(xué)中的難點,本文結(jié)合心理學(xué)、教育學(xué)、教學(xué)法方面談了一些化難為易的嘗試,收到了不錯的效果。
(作者單位:廣東省電子信息技工學(xué)校)
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