【摘 要】本文通過一個循序漸進的實驗教學過程把學生難以理解的“楞次定律”直觀形象的展現(xiàn)在學生面前,打破了原有單一、被動的學習方式,便于學生進行探究與發(fā)現(xiàn);加深了學生對物理科學知識的認識,同時利用學生熟悉的實驗加以對比分析,從而達到拓寬學生視野,啟發(fā)學生思維及創(chuàng)意的目的。
【關鍵詞】楞次定律 電磁感應現(xiàn)象 感應電流
物理學是自然科學中以實驗為基礎的學科之一,許多物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn),對未知世界的探究、發(fā)明和創(chuàng)造都離不開實驗。新課程標準中“通過實驗探究……”“通過實驗了解……”“通過實驗認識……”等的闡述,都體現(xiàn)了實驗教學的重要地位。
一、演示實驗在中學物理教學中的必要性
演示實驗在中學物理教學中占有舉足輕重的地位,它通過教師講述新課引入實驗啟迪發(fā)問,總結歸納,引導學生觀察、思考、分析、綜合問題,去接受新的知識,發(fā)現(xiàn)規(guī)律;同時又通過形象的物理實驗演示過程,進一步激發(fā)學生學習物理的興趣,培養(yǎng)學生敏銳的觀察能力,對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及科學探究的能力有很好的作用。
如果在演示實驗的過程中能夠讓學生適當參與,對于學生理解新知識的能力會有所幫助,同時也鍛煉了學生的動手能力,更可以激發(fā)學生探究過程的樂趣。哪怕是學生的思路錯誤,操作有誤,也可以通過對實驗過程的推敲提升學生對實驗的理解能力,對于學生適應高考中的實驗設計類問題將會有很大的啟發(fā)。
現(xiàn)在,筆者就以“楞次定律——感應電流的方向”這一節(jié)的實驗設計為例,談一談教學過程中演示實驗的一些粗淺認識。
二、“楞次定律”就是電磁感應現(xiàn)象
“楞次定律”是電磁感應現(xiàn)象這一章的一個教學重點,也是教學難點。對于楞次定律的表述,學生開始常常不能正確理解其含義,要想使學生更加深刻地理解楞次定律,更好地應用楞次定律,應該嘗試從實驗設計上下工夫,讓學生通過實際感受,通過觀察,親自設計,體驗、總結、歸納,感悟楞次定律中“阻礙”的實質(zhì)。
在教學過程中,需要用感應電流的方向來確定感應電動勢的方向,所以,首先應讓同學們回憶一下感應電流的產(chǎn)生過程。由于電磁感應的演示實驗在第一節(jié)已經(jīng)做過,所以讓學生重復一下這個實驗過程,既可以鞏固已學知識,又為學生下一步的探究過程做好鋪墊。實驗過程讓學生作為主體參與進來,也就是說實驗器材和電路應讓學生自己選擇、設計。學生在實驗過程中可能會選取不同器材構成回路。實驗效果也可能不盡相同,甚至差別很大。例如:學生若選取電流表或伏特表連接電路則實驗效果不明顯,甚至達不到實驗要求(不能演示感應電流的方向),也就不能達到實驗目的。而通過逐步的啟發(fā)、引導,最后可找到一組最佳的實驗設計方案(即螺線管、導線、靈敏電流計組成閉合回路,外加一個條形磁鐵)。這時通過對實驗的分析,提高了學生對實驗設計類問題的認識,而實驗設計類問題又恰好是高考中的一個重點內(nèi)容。學生經(jīng)歷這樣一個探究過程,從中體會到了實驗設計的一些基本要求,也培養(yǎng)了學生分析綜合的能力。
三、通過實驗引導學生
上述實驗中,學生觀察到靈敏電流計的指針左右擺動,通過分析認識到本實驗中感應電流的方向發(fā)生了變化。接下來,提出本節(jié)課的問題——如何判斷電磁感應現(xiàn)象中感應電流的方向呢?
此時,可以首先讓學生猜想感應電流的方向可能與哪些因素有關?引導學生回答出感應電流的方向可能與磁通量的變化有關。下一步實驗探究可以分成兩部分,由于感應電流的方向需要通過靈敏電流計指針的偏轉方向來體現(xiàn),因此,首先應通過一個簡單的自主探究實驗讓學生找出電流方向與靈敏電流計指針偏轉方向的具體關系。實驗電路和實驗器材均由學生自行設計安排。在之前的電學實驗部分,針對滑動變阻器有兩種接法:一種是限流式接法,一種是分壓式接法;對于這兩種接法的選擇曾經(jīng)是教學中的一個重難點,在這里提及,對學生來說也是一個難得的練習機會。
通過這個簡單的實驗設計問題,一方面對之前的知識是一種復習鞏固,另一方面對于克服學生在處理電學實驗設計類問題的畏難情緒有積極的影響,能讓學生認識到實驗設計的核心是要能解決提出的問題,有明顯的實驗現(xiàn)象;同時注意儀表的使用,電路的保護以及數(shù)據(jù)的精確度等問題。它們的次序首先是一個可行的設計,然后考慮其他問題,進行改善。
在演示時,應邊演示邊誘導學生一步一步形成判斷,這也為學生今后楞次定律的應用做好了鋪墊。第一次的具體操作過程如下:當較慢的把N極向下插入螺線管時,讓同學們注意觀察靈敏電流計指針的偏轉方向(結合前面的電流方向與指針偏轉方向的示意圖),判斷螺線管內(nèi)的電流方向,再應用右手定則判斷感應電流的磁場方向,最后,討論感應電流的磁場方向與磁通量變化的關系,初步體會“阻礙”的意思。接下來把N極從螺線管中拔出的實驗,仍由教師操作,但讓學生自行沿剛才的思路分析,讓學生更深的體會“阻礙”的實質(zhì)不僅僅是“反抗”也可能是“補償”。
總之,做好演示實驗,不但能把抽象的物理知識具體,形象的展現(xiàn)出來,也能把理論與實際相結合。從理性和感性上對物理知識都有一個正確認識。同時,鼓勵學生參與進來,又能幫助學生在獨立完成實驗時增強信心,對于高考中的實驗設計類問題也會起到好的引導作用。而作為教師,更好的對演示實驗進行設計、分析,也可讓學生在明確實驗目的的同時更深入了解實驗原理,掌握正確的實驗操作方法,最終加強獨立思考、獨立設計、獨立操作、獨立探究的能力。