孫坤鵬

摘 要 學(xué)習(xí)物理不僅需要教師的講授，更要注重自我探索掌握物理規(guī)律。以互感和自感實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為例，分別就如何在課本基本知識、課后練習(xí)、生活實(shí)際展開中對物理規(guī)律的探索進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞 高中物理；自感；互感

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）23-0138-02

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，不能僅僅依靠教師的講解來獲取知識，孔夫子曾經(jīng)說過：“舉一隅不以三隅反，則不復(fù)也?！笨梢娮晕姨角蟮闹匾?。自覺行動(dòng)，從課本基礎(chǔ)知識，課本后的提問及生活中的實(shí)際問題對物理規(guī)律進(jìn)行探索，才能更加牢固地掌握知識，并且活學(xué)活用。

1 從課本的基礎(chǔ)知識展開對物理規(guī)律的自主探究

牢固的基礎(chǔ)知識理解，是學(xué)習(xí)物理知識的第一步，也是自我探求掌握物理規(guī)律的第一步。先對教材的基礎(chǔ)知識進(jìn)行梳理，重現(xiàn)教材情景，是非常必要的。

教材中明確定義：所謂互感，乃某線圈電流之變化，引起另一線圈隨之產(chǎn)生電動(dòng)勢之現(xiàn)象，因互感而生之電動(dòng)勢，謂之互感電動(dòng)勢。因?qū)w自身電流變化而出現(xiàn)電磁感應(yīng)之現(xiàn)象，則稱自感現(xiàn)象，伴自感所生之電動(dòng)勢，謂之自感電動(dòng)勢。在理解了互感和自感的概念以后，就可以開始以重現(xiàn)課本場景的方式，展開對該物理規(guī)律的自我探求。

教材中在引出互感現(xiàn)象時(shí)，曾出現(xiàn)過一幅收音機(jī)信號接收的圖片，如圖1所示。但并未對該知識進(jìn)行進(jìn)一步闡釋，部分學(xué)生在學(xué)習(xí)本章時(shí)不熟悉這一現(xiàn)象，因此可以設(shè)計(jì)并完成以下實(shí)驗(yàn)。

1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證互感現(xiàn)象的存在。

2）實(shí)驗(yàn)器材：大線圈一個(gè)，小線圈一個(gè)，靈敏電流表一只，平板電腦一臺，有源音箱一個(gè)，導(dǎo)線若干，收音機(jī)音頻線一條。

3）實(shí)驗(yàn)方法：將平板電腦插上音頻線連在大線圈上，將有源音箱、小線圈和靈敏電流表用導(dǎo)線串聯(lián)形成一個(gè)回路。從平板電腦中播放音樂，然后將小線圈插入大線圈中。

4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：有源音箱跟著平板電腦播放一樣的音樂。

5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由平板電腦輸出的聲音電腦信號，使大線圈和小線圈產(chǎn)生了互感現(xiàn)象，并傳輸?shù)搅擞性匆粝渖稀?/p>

收音機(jī)對電磁波進(jìn)行接收和轉(zhuǎn)換的原理與該實(shí)驗(yàn)室相同的[1]，通過該實(shí)驗(yàn)，就對課本場景進(jìn)行了還原，可以對知識完成進(jìn)一步鞏固。

2 從課本的課后習(xí)題展開對物理規(guī)律的自主探究

高中物理教材每章內(nèi)容后面都會(huì)有思考和討論，其所涵蓋的知識點(diǎn)從掌握物理規(guī)律的角度出發(fā)，對這些習(xí)題進(jìn)行深入探究也是非常有必要的?；ジ凶愿羞@一章有以下幾道課后習(xí)題。

1）通過燈泡的電流，在開關(guān)斷開之后，是否和原來電流的方向一致？

2）由于燈泡開關(guān)的斷開，產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流會(huì)不會(huì)比以前的電流還要大？

3）選用什么樣的自感線圈，才能讓自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看起來更為明顯呢[2]？

對于這些問題的探究，可以先對問題的答案進(jìn)行理論性分析，然后通過設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析的結(jié)果是否正確。就以第一問為例，分析得出斷開了開關(guān)后通過燈泡的電流方向與原來一致，為了驗(yàn)證分析結(jié)果正確與否，設(shè)計(jì)完成以下實(shí)驗(yàn)。

1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證通電燈泡開關(guān)斷開后，產(chǎn)生的自感電流與原來的方向是一致的。

2）實(shí)驗(yàn)器材：滑動(dòng)變阻器一個(gè)，小燈泡兩個(gè)，1號干電池一節(jié)，閘刀開關(guān)一個(gè)，發(fā)光二極管兩個(gè)，線圈及閉合鐵芯各一個(gè)。

3）實(shí)驗(yàn)方法：先將電池、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、一只燈泡串聯(lián)起來，再把固定線圈和一只燈泡連起來并聯(lián)在電池和開關(guān)兩端，如圖2所示；多次合上再斷開開關(guān)，觀察兩燈泡的亮度變化情況；然后斷開開關(guān)，將圖2中L1取下來，換上兩個(gè)并聯(lián)的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管的方向要相反；多次合上再斷開開關(guān)，觀察兩個(gè)發(fā)光二極管的發(fā)光情況。

4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在以圖2的接線方式連接各元器件的時(shí)候，合上開關(guān)，L1理解亮起了，L2緩緩亮起來；斷開開關(guān)

后，L1和L2都延遲了一段時(shí)間，然后緩緩熄滅。

5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：以圖2的方式接線觀察到的現(xiàn)象說明該電路在斷開和導(dǎo)通過程中都存在自感現(xiàn)象。

從這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以看出，對課后習(xí)題的探究可以發(fā)現(xiàn)自己對哪些知識掌握還不夠準(zhǔn)確，并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以將正確的問題分析結(jié)果根深蒂固地記憶在腦海中，真正做到對物理規(guī)律的全面理解。

3 從生活實(shí)際問題展開對物理規(guī)律的自主探究

物理學(xué)習(xí)實(shí)際是一個(gè)致知格物的過程，生活也處處皆物理，如一個(gè)人行走就牽涉到摩擦力、相對運(yùn)動(dòng)、力的平衡、作用力與反作用力、動(dòng)能、動(dòng)量等很多物理規(guī)律。一臺電視機(jī)的正常播放，就牽涉到帶電粒子在電場和磁場共同組成的復(fù)合場中的運(yùn)動(dòng)、聲音的傳播、光的傳播、電流電壓等諸多物理知識。起立坐下等會(huì)牽涉力的平衡，牛頓一、二、三定律，能量的轉(zhuǎn)化，以及動(dòng)能、勢能等許多物理常識[3]。只要有心，生活中每一秒鐘發(fā)生的所有事情，都可以從物理的角度進(jìn)行解析。而且很多物理試題都是以生活中經(jīng)常出現(xiàn)的事物作為模型，如高中物理試題中常常出現(xiàn)的汽車在斜坡上的啟動(dòng)問題，汽車急剎車時(shí)的制動(dòng)及根據(jù)輪胎印確定汽車是否超速的問題，筷子插入水中的折射問題，物體彈性碰撞或非彈性碰撞的運(yùn)動(dòng)過程及能量動(dòng)量分析問題，都是取自于生活實(shí)際。

要學(xué)好物理，必須要學(xué)會(huì)用課本知識分析生活中遇到的問題。但有時(shí)候光分析還是不夠的，更需要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，下面就以互感和自感一章的內(nèi)容，設(shè)計(jì)完成以下實(shí)驗(yàn)。

1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哼\(yùn)用自感原理，模擬燃?xì)庠铧c(diǎn)火過程，將沒有打火裝置的打火機(jī)點(diǎn)著。

2）實(shí)驗(yàn)器材：去除了打火裝置的打火機(jī)一個(gè)，線圈及閉合鐵芯一個(gè)，1號干電池四節(jié)，導(dǎo)線若干。

3）實(shí)驗(yàn)方法：將四節(jié)干電池串聯(lián)成一個(gè)電池組，將電池組、打火機(jī)、鐵芯線圈用導(dǎo)線串聯(lián)起來，電路圖如圖3所示，使圖3中的A、B兩個(gè)線頭在打火機(jī)噴氣口接觸后快速斷開，觀察打火機(jī)冒出的氣體是否有被點(diǎn)燃。

4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A、B兩線頭斷開后立即冒出火花，打火機(jī)噴出的氣體被點(diǎn)燃。

5）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：A、B斷開后，A、B之間的空氣就形成了電阻，空氣的電阻值是很大的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鐵芯線圈L的電阻，這時(shí)自感產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了干電池的電動(dòng)勢，高壓擊穿A、B之間的空氣使其電離，產(chǎn)生火花點(diǎn)燃打火機(jī)冒出的氣體。

通過該實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解了自感的原理，并且清楚了解了電動(dòng)勢和自感電動(dòng)勢之間的關(guān)系，并將課本知識很好地與生活實(shí)際聯(lián)系了起來。

4 結(jié)束語

綜上所述，物理貫穿在生活的每一個(gè)微小細(xì)節(jié)中，應(yīng)該努力圍繞課本基礎(chǔ)、課后練習(xí)及生活實(shí)際發(fā)揮自己的探究精神，學(xué)習(xí)并掌握物理規(guī)律，真正做到活學(xué)活用。

參考文獻(xiàn)

[1]譚慶仁.基于教材創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三種方式：以“互感和自感”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例[J].物理教師，2015（8）：43-44.

[2]劉金鳳，魏守國，田春鳳.《互感和自感》一節(jié)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2012（12）：54-55.

[3]劉金鳳，李新鄉(xiāng)，田春鳳.巧設(shè)探究實(shí)驗(yàn)助力物理課堂：以《互感和自感》教學(xué)設(shè)計(jì)為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012（12）：35-37.