“探究电磁感应的产生条件”教学设计

(江苏省梅村高级中学，江苏 无锡 214112)

1 学情分析及其针对性教学设计

学生通过上一章《磁场》的学习，认识了磁体磁场、各种电流磁场磁感线的分布规律，理解了磁通量和磁通量变化的概念；在本章第一节《划时代的发现》中，又了解了法拉第通过十年的艰苦努力，发现了电磁感应现象，自然会激发起学生继续研究电磁感应的兴趣和热情；但是在初中学生有了“闭合电路部分导体切割磁感线”产生感应电流的条件的认识，学生又会有疑问：本节课是不是就是初中知识的“炒冷饭”？所以本节课的设计中，一是要鼓励学生针对提供的实验仪器，打破初中的认知观，自主地去设计实验，超越课本方案，争取找到更多获得感应电流的方法；二是要通过教师的合理引导，学生从不同实验现象中主动思考、讨论和交流，超越初中认知，提炼出“闭合电路内磁通量变化”这一感应电流产生的根本条件．

2 教学过程

如图1所示，本节课的教学流程为：创设情景——实验探究——探究现象和结果——交流反馈——得出条件——反思验证应用．

图1

(1)课题引入

笔者向学生展示实验器材：导线、发光二极管、微型电风扇，演示转动微型电风扇使二极管发光．请学生思考并回答．

教师：通过上节课的学习，我们知道英国物理学家法拉第坚信磁能生电，经过10年坚持不懈的努力，在无数次的挫折与失败之后，终于在1831年一个偶然的机会里，发现了利用磁场可以产生电流．同学们，如果你是当年的法拉第，为了证明由磁能生电这一假想，你将做怎样的实验尝试？

(2)实验探究

图2

教师：怎样利用这些器材让磁去生电呢？大胆猜一猜，动手试一试，方案越多越好．利用所提供的仪器,设计实验，连结实验电路(如图2)，进行操作，探究如何“磁生电”．

学生进行实验探究：条形磁铁插入螺线管；条形磁铁停在螺线圈内；磁铁在螺线管内转动；条形磁铁拔出螺线管；条形磁铁在螺线管上方水平转动；条形磁铁在螺线管上方竖直平面内转动……

教师：在你的操作中什么情况能产生感应电流，什么情况又不能产生感应电流？请以小组为单位进行实验、交流讨论，鼓励尽可能多的方法，如实记录实验操作情况以及结果．

学生通过实验，发现以下情况下可产生感应电流：①通电副线圈插入原线圈、拔出原线圈；②副线圈中铁芯插入拔出；③原线圈电路开关的通断；④改变滑动变阻器的滑片位置……

(3)实验结果分析

笔者请学生根据各种实验操作以及现象，讨论分析并交流：各种产生感应电流现象有没有什么共同的特点？

通过学生们的讨论分析，最后得出：在所有产生感应电流的过程中，始终存在一个“变”字．

笔者赞扬了学生对各种实验现象共性的提炼，他们具有与法拉第一样敏锐的洞察力，顺势给学生介绍法拉第在十年的研究中发现产生感应电流的五种情况：①变化着的磁场；②变化着的电流；③运动的恒定电流；④运动的磁场；⑤在磁场中运动的导体．法拉第的研究经验告诉我们：电磁感应的产生，总是与运动和变化相联系的．在我们同学的实验现象中也确实能够发现感应电流的产生都是在运动与变化中产生．

教师再次提问：那到底是什么变化导致了电流的产生？学生思考并讨论，总结实验探究的结果，学生很容易想到：闭合线圈内磁场B发生了变化．教师追问：这种认识正确吗？

(4)再次实验探究

笔者提供一个匀强磁场发生仪、灵敏电流表和一个矩形圈，请学生再次尝试能产生感应电流的各种方法，观察实验现象．学生的各种尝试有：线圈分别平行和垂直磁场进入；线圈分别平行和垂直磁场，在磁场中移动；线圈分别平行和垂直磁场离开；线圈在磁场中转动；线圈面被拉大……

教师：各种实验中能产生感应电流的条件还能用磁场变化来解释吗？显然匀强磁场没有发生变化，但是也产生了电流，这个变化又是什么呢？

笔者给出几种典型产生感应电流的示意图(如图3)，以帮助学生观察思考，图中线圈的变化都是从虚线到实线．

图3

学生归纳出：有磁场部分线圈的面积S变化，或线圈内的磁感线条数发生变化．

教师：由此可以看出，感应电流的产生与B、S两者都有关系．物理上经常要追求简洁，我们能不能找出更简洁的物理量来描述产生感应电流条件？

引导学生总结出：感应电流的产生与B、S两个物理量的变化都有关系，而与B、S两个物理量都有关系的物理量是磁通量Ф，且B、S的变化都会引起Ф的变化，磁通量大小可理解为闭合回路中磁感线的多少．可见，以上实验中产生感应电流的共同原因是磁通量的变化．

学生通过各种实验方案的设计和尝试，发现引起感应电流的表面因素很多；而通过对实验现象的内在规律的提炼和总结，找到最终也是最本质的原因是闭合回路中磁通量要发生变化．

(5)反思验证

笔者通过课件展示初中的“利用部分导体切割磁感线产生感应电流”示意图，请学生从磁通量Ф的变化角度分析．再用课件展示微型电风扇结构简图，拨动扇片产生感应电流，请学生分析原因，以提升学生对电磁感应现象本质的认识．

3 教学小结

在本节课教学中，笔者注重激励学生主动参与意识，引导学生通过实验探究寻找物理规律．在提出问题——动手操作——观察描述——归纳总结——反思验证等小组实验探究活动过程中，学生的思维始终处于活跃的状态．让学生在课堂上获得成功的喜悦，设置实验情境，使学生发生认知冲突，通过实验探究和积极思考，实现概念转变．通过课堂教学，充分激发了学生学习物理的兴趣，培养了细致观察、严密推理、科学描述的探究能力．

参考文献：

[1](美)斯滕伯格、威廉姆斯著，张厚粲译．教育心理学[M]．北京：中国轻工业出版社，2003．

[2]邱新颖，赵风雨．走向对话：探究式学习的有效途径[J]．教育探索，2007，(6)．