由表及里循善诱 刨根究底始见真

汪松元

摘 要：电流变化是自感现象的起因，结果是导体自身产生自感电动势，自感电动势又对电流的变化有“阻碍”作用。这样，电流的变化就会有特定的规律，“电流的变化”又成了“结果反作用后的结果”。高中物理教学一定要引导学生探究到这个层次，并且应用这个层次的规律解决相关的问题。线圈中感应电动势可以瞬间产生和突变，而线圈中的电流只能由当时的值“缓慢”地变化，从图像上表现为连续曲线，表现出电流的“惯性”。

关键词：自感现象；电流的变化；自感电动势

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2015）3-0072-2

1 困惑与思考

高中物理选修3-2《自感现象》一节的教学，一些教学参考用书是把自感现象产生的原因、自感电动势及其作用作为教学目标，实际教学中大多数教师也是这么处理的。这样处理固然不错，但是，这些教学目标笼统了一些，操作性不强。自感电动势对电流变化的“阻碍”作用，学生缺乏感性认识，对自感电动势反作用下电流的变化特点也缺乏了解。这样的教学安排是有缺陷的，它不利于优秀学生的学习和成长。

笔者寻思，电流变化是自感现象的起因，结果是导体自身产生自感电动势，自感电动势又对电流的变化有“阻碍”作用。这样，电流的变化就会有特定的规律。线圈中感应电动势可以瞬间产生和突变，而线圈中的电流只能由当时的值“缓慢”地变化，从图像上表现为连续曲线，表现出电流的“惯性”。我们的教学就得让学生了解自感电动势作用下电流的变化规律。

基于这个认识，自感一节教学，我们确定如下的教学目标：

1）通过实验，了解自感现象发生的条件，会应用电磁感应的有关规律分析通电、断电时自感现象的成因。

2）知道变化的电流会在自身导体上激发出感应电动势，在实验电路中能准确地标注出自感电动势的方向。

3）通过DISLab实验测绘出i-t图线，认识自感作用下的电流变化规律，理解自感电动势对电流的阻碍作用。

2 策略与尝试

我们采用的教学策略是：

引导学生观察（实验）—调用已有知识尝试解释—阅读教科书，理解原理（达到教科书呈现的知识目标）—实验再求证、DISLab实验探测自感作用下的电流变化特点—思考与交流、深化理解自感现象及其作用下电流的变化规律。

做好通电自感和断电自感两个实验，两个实验又分两个探究层次。利用好教科书资源进行自主学习，学生能自学的，老师不去越俎代庖；利用数字实验即时记录自感中的电流变化，提供探究支持；创设问题情境，形成问题链，为学生搭建学习探究的攀升支架。

2.1 第一个探究层次：观察思考，阅读理解

实验1，如图1所示，S接通的短时间内，观察两灯的亮度变化和亮起来的顺序。电流稳定后，观察两灯的亮度。S断开的短时间内，观察两灯是否立即熄灭。

提出问题：S接通的短时间内，为什么线圈支路的电灯后亮？

S断开时，两灯是不是立即就熄灭了？（不能确定，人眼无法分辨。）

指导学生阅读教科书，了解自感现象的起因、结果和规律。

通电时和断电时，在实验电路中标注线圈中的自感电动势方向（自感电动势方向规律，与电流方向关系是：“增反减同” ）。

2.2 第二个探究层次：用电流传感器测绘出电路中电流i随时间t变化的图线，分析电流变化规律

在R与A1之间接入电流传感器1，测绘i1-t图线，在L与A2之间接入电流传感器2，测绘i2-t图线，得到图2。证实由于自感作用线圈中的电流i2 只能缓慢增加。

实验2，如图3所示，把灯A2短路，再次测绘，得到图4。

问题驱动，断电时，R支路的电流为什么能较快地减到零？后来的反向电流是从哪里来的？灯A1的闪亮是自身正在减小的电流i1，还是线圈支路的电流i2导致的？ 断电后，电流i2还维持了一段时间，它的能量来源于何处？

3 再思考

为什么要探究到自感电动势作用下电流的变化规律呢？

因为，电流变化是自感发生的起因，同时产生的自感电动势又反作用于起因，阻碍电流的变化，导致电流变化有其自身的规律性，即“电流的变化”又成了 “结果反作用后的结果”。高中物理教学应该引导学生探究到这个层次，并且应用这个层次的规律解决相关的问题。

如果图3中R支路的自感弱的话，灯A1的闪亮是线圈支路的电流i2点亮的，它的亮度不是线圈中的自感电动势单独决定的，还与回路的阻抗有关系。但是，我们可以说是电流i2决定的。线圈中感应电动势可以瞬间产生和突变，而线圈中的电流只能由当时的值“缓慢”地变化，从图像上表现为连续曲线，体现出电流的“惯性”。由于电流对时间是连续的，我们对自感现象的描述和研究，考察同一电器不同时间以及不同电器同一时刻的工作状况，电流比电动势更具有可比性，这里电流更具有现实意义。得让学生了解自感电动势作用下电流的变化规律。

参考文献：

[1]廖伯琴.高中物理课程标准必修解读[M].北京：人民教育出版社，2005.

[2]教师教学用书选修3-2[M].北京：人民教育出版社，2010.

（栏目编辑 邓 磊）