陳文莉 黃蕾 陶孝波

摘 要：在日常物理教學(xué)中，“如何讓學(xué)生樂學(xué)”一直是教師關(guān)注的問題.利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生開闊思維，豐富聯(lián)想，變好奇心為持久的興趣，促進(jìn)學(xué)生達(dá)到積極學(xué)習(xí)的目的.

關(guān)鍵詞：感應(yīng)電流;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）18-0031-02

基金項(xiàng)目：重慶市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“核心素養(yǎng)視域下的中學(xué)物理微信公眾號建設(shè)與應(yīng)用的研究”（項(xiàng)目編號：2020-05-198）.

作者簡介：陳文莉（1967-），女，重慶江北人，本科，中學(xué)高級教師，物理教研員，研究方向：中學(xué)物理教育教學(xué)、課堂教學(xué)改革與實(shí)踐的研究;

黃蕾（1990-），女，重慶奉節(jié)人，碩士，中學(xué)一級教師，研究方向：初中物理課堂教學(xué)研究;

陶孝波（1986-），男，重慶墊江人，本科，中學(xué)二級教師，研究方向：初中物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新研究.

著名教育家蘇霍姆林斯基說：“如果教師不想辦法使學(xué)生產(chǎn)生情緒高昂和智力振奮的內(nèi)心狀態(tài)，就急于傳授知識，那么這種知識能使人產(chǎn)生冷漠的態(tài)度，而使不動感情的腦力勞動帶來疲勞.”因此，物理課在課堂導(dǎo)入時(shí)需特別注意趣味性.

在九年級“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”一節(jié)，筆者利用新穎的情景教具“能量環(huán)”引入新課，用貼近生活的素材讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴，快速激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動課堂氣氛，促使學(xué)生積極主動地尋求知識.

就一堂課而言，課的開始與結(jié)尾，素有“黃金環(huán)節(jié)”的美稱.所謂“龍頭”（開始）、“豹尾”（結(jié)尾），就是說“頭”與“尾”要新奇別致、引人入勝.

“搖繩發(fā)電”作為經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，常出現(xiàn)在“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”一節(jié)的課外實(shí)踐活動中，由于該實(shí)驗(yàn)要求場地寬大，一直以來都未能在教室內(nèi)直觀演示.筆者通過大膽創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教具，在課的結(jié)尾，讓學(xué)生們上講臺自己動手操作，實(shí)現(xiàn)了在小空間里直觀呈現(xiàn)“搖繩發(fā)電”物理現(xiàn)象的目的.學(xué)生眼見為實(shí)，寓知識的理解與應(yīng)用于娛樂之中，讓學(xué)生對物理學(xué)習(xí)興致勃勃、興趣盎然.

1 教具“能量環(huán)”的設(shè)計(jì)、制作和演示

1.1 設(shè)計(jì)緣起

在電影《瘋狂的外星人》中，外星人的能量來自于頭上的能量環(huán).只要能量環(huán)發(fā)光時(shí)，外星人就能獲得強(qiáng)大的能量，觀看過電影的學(xué)生一定對這一場景印象深刻.如果在課堂上能拿出一個(gè)使環(huán)上的小燈珠發(fā)光，并且只要學(xué)習(xí)了本節(jié)知識就能知道原理的“能量環(huán)”，學(xué)生一定非常好奇，進(jìn)而激發(fā)主動學(xué)習(xí)的欲望.

1.2 所需器材

U型槽、LED燈珠、漆包線、銣磁鐵、硬銅絲、鉗子、焊錫（或502膠水）.

1.3 制作步驟

首先依托已經(jīng)成熟的3D打印技術(shù)制作好U型槽，接著將漆包線順著一個(gè)方向繞在U型塑料槽內(nèi)，一共繞制400圈左右，再將漆包線的兩端頭引出，打磨掉絕緣層后分別接到兩根并排的硬銅絲上，然后將LED燈依次用鉗子和焊錫（502膠水也可）并聯(lián)在兩根銅絲上（如圖1所示）.

LED有單向?qū)щ娦?，在原來相鄰的LED燈珠之間，再依次接上另外一種顏色的LED燈珠，且其正負(fù)極順序與原來的LED燈珠的接法相反（如圖2所示）.這樣當(dāng)切割方向相反時(shí)，原來的LED燈珠會熄滅，另外一種顏色的LED燈珠就會發(fā)出不同顏色的光;若保持切割方向不變，只調(diào)換磁極方向，也能看到LED燈珠發(fā)光的顏色發(fā)生改變，從而創(chuàng)新地探究了影響感應(yīng)電流方向的因素.在選LED燈的時(shí)候，一定要注意要選擇兩種顏色對比度大的燈珠.

1.4 實(shí)驗(yàn)在課堂中的應(yīng)用

用于引入新課，教學(xué)片段如下.

教師：最近有一部非常好看的電影叫《瘋狂的外星人》，大家有去看嗎？（播放電影《瘋狂的外星人》視頻片段，視頻主要突出電影中的能量環(huán)）

教師：外星人之所以很厲害，是因?yàn)樗^上戴了一個(gè)能夠發(fā)光的“能量環(huán)”.

教師：今天老師也帶了一個(gè)能量環(huán)，同學(xué)們想看看嗎？

教師：大家看到老師的能量環(huán)上有一些小燈泡，那怎樣讓小燈亮起來？

學(xué)生：加電池.

教師：可以，但現(xiàn)在老師手上沒有電池，同樣也能使小燈泡發(fā)光.

教師左手叉腰，右手拿起能量環(huán)，在上衣口袋表面附近上下?lián)]動.

學(xué)生：亮了.

教師：你們也可以創(chuàng)造奇跡，有沒有同學(xué)想來試一試？（請一名男同學(xué)上來）

男同學(xué)左手叉腰，手拿起能量環(huán)，上下?lián)]動.

教師：加油！怎么不亮了？

教師：老師再試試.（接過能量環(huán)再做演示）

教師：其實(shí)并不是老師有超能力，是因?yàn)槔蠋熒弦驴诖锊赜幸粔K銣磁鐵.看來這個(gè)電流是磁鐵產(chǎn)生的，今天我們就來探究磁鐵產(chǎn)生電流的現(xiàn)象.

用于課中，承上啟下，教學(xué)片段如下.

教師：如果線圈不動，移動磁鐵，可以產(chǎn)生電流嗎？

學(xué)生：能.

教師：線圈不動，上下移動磁鐵小燈發(fā)光，請仔細(xì)觀察小燈的發(fā)光情況：

向下，白燈亮;向上，紅燈亮.（注意操作時(shí)，將能量環(huán)立起來）

提問：怎么一會兒白燈亮？一會兒紅燈亮？

教師：能量環(huán)上接的是LED燈，具有單向?qū)щ娦?電流從這個(gè)方向流入，白燈亮;反過來，紅燈亮，原來是因?yàn)殡娏鞯姆较虿灰粯?

教師：感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)呢？

學(xué)生：與導(dǎo)體的運(yùn)動方向和磁場方向有關(guān).

教具“能量環(huán)”其實(shí)質(zhì)為一個(gè)利用電磁感應(yīng)發(fā)電讓LED燈發(fā)光的“發(fā)光環(huán)”.在新課引入時(shí)演示，紅、白兩種顏色的燈珠交替發(fā)出耀眼的光亮，學(xué)生既覺得好玩又感到好奇，從而產(chǎn)生主動學(xué)習(xí)的愿望.其次，在探究了產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件后，繼續(xù)用這套教具講解，利用LED的單向?qū)щ娦?，觀察相反方向切割磁感線和改變磁極方向LED燈的發(fā)光現(xiàn)象不同（紅、白交替發(fā)光），這對后續(xù)分組實(shí)驗(yàn)——“探究影響感應(yīng)電流方向的因素”起到很好導(dǎo)引作用.教具“能量環(huán)”輕巧便于攜帶，現(xiàn)象明顯，而且貫穿了整節(jié)課，起到了讓學(xué)生樂意學(xué)習(xí)的作用.

2 教具“搖繩發(fā)電”的設(shè)計(jì)、制作和演示

2.1 設(shè)計(jì)緣起

以往“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn)多是采用一根長度優(yōu)勢明顯的單芯導(dǎo)線進(jìn)行搖動，從而切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流.筆者將單根長導(dǎo)線換為多匝數(shù)線圈來切割磁感線，節(jié)省空間又增大了感應(yīng)電流.

2.2 所需器材

10米長的電纜網(wǎng)線、導(dǎo)線、靈敏電流計(jì).

2.3 制作步驟

選擇內(nèi)含八根絕緣導(dǎo)線的電纜網(wǎng)線兩根，將電纜網(wǎng)線依次錯(cuò)開進(jìn)行串聯(lián)（如圖3所示），形成多匝數(shù)線圈，再分別與導(dǎo)線、靈敏電流計(jì)相連即可.

2.4 實(shí)驗(yàn)原理

“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的關(guān)鍵之處在于形成多匝數(shù)線圈，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)小空間產(chǎn)生大電流的現(xiàn)象.選擇電纜網(wǎng)線是因?yàn)槠鋬?nèi)部含有多根絕緣導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)原理如圖4所示，假如電纜網(wǎng)線中有三根絕緣導(dǎo)線，每根導(dǎo)線有兩個(gè)端口，分別標(biāo)上對應(yīng)的1號、2號、3號，空出左上的1號和右下的3號分別與靈敏電流計(jì)相連，將中間剩余的4個(gè)端口錯(cuò)開相接，便形成了三匝線圈，當(dāng)搖動線圈切割地磁場時(shí)，每根導(dǎo)線組成的閉合回路的磁通量都在發(fā)生改變而產(chǎn)生電動勢，進(jìn)而產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流.

2.5 實(shí)驗(yàn)在課堂中的應(yīng)用

“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn)主要是幫助學(xué)生了解感應(yīng)電流在生活中的應(yīng)用，在“科學(xué)探究：怎樣產(chǎn)生感應(yīng)電流”一堂課的結(jié)尾，可以由學(xué)生自己操作實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)現(xiàn)空中來電，極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，升溫課堂互動氛圍，促進(jìn)學(xué)生積極思考，助力高質(zhì)量完成課堂教學(xué).

“搖繩發(fā)電”實(shí)驗(yàn)操作起來輕便靈巧，無論是課堂教室里的演示，還是作為學(xué)生在操場等地進(jìn)行第二課堂繁榮實(shí)驗(yàn)都非常可行，且取材方便、制作簡單、效果明顯，值得借鑒.

3 結(jié)語

為了提升教學(xué)質(zhì)量，豐富教學(xué)內(nèi)容，筆者遵循“實(shí)驗(yàn)直觀性、實(shí)驗(yàn)低成本”的原則，大膽對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與改進(jìn)，使學(xué)生在物理課上保持旺盛的求知欲，以高漲的學(xué)習(xí)熱情，投入物理知識的學(xué)習(xí)中，進(jìn)而達(dá)到學(xué)而不厭的教學(xué)效果.

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（收稿日期：2021-05-14）