“楞次定律”教學的有效設計

“楞次定律”是高中物理電磁學部分的重要內容，也是高中教學的難點。傳統的教學設計是：教師演示實驗→學生觀察實驗→教師引導學生分析得出楞次定律→講解例題→課堂訓練→課后鞏固。在通常物理教學過程中對“楞次定律”的探究采用的是表格法，即收集原磁場方向、磁感應強度的變化、感應磁場方向、感應電流方向等多個研究變量的信息，然后分析多個變量的關系，歸納總結得出結論。按照這樣的流程操作，雖然也能讓學生學會如何應用楞次定律來判斷感應電流的方向，但不難看出這種教學模式仍為“師傳生受”，學生還是被動地接受知識，即使學會了，也不能算會學，而且學生的創新精神和實踐能力亦難以得到進一步培養，教學實踐表明這種分析歸納方法由于涉及相關因素太多，學生找出規律較為困難。在全省的“減負增效”背景下，這種教學模式顯然已不能適合學生。今天的學生是在已經了解并掌握了能量守恒定律的前提下學習本節，充分考慮學生的學情，既然學生已經掌握了先進的理論，我們就沒有必要一定讓學生去沿著當年科學家的足跡再走一遍，所以我從能量守恒的角度和學生一起分析得出楞次定律，同時鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力以及歸納總結的能力，通過教學實踐檢驗取得了良好的效果，現將實際教學中的片段展示如下：

一、導體棒運動

1.呈現直線電流，分析周圍磁場分布。

2.提問：電能生磁，磁能生電嗎？怎樣生？（學生回憶作答：切割磁感線）

3.用導體棒切割磁感應線，回顧初中知識，我們知道棒中有感應電流。

4.有電流就有了電能，電能從何而來呢？（學生一時不能作答，追問一個問題：在此題中還涉及什么能量，根據能量守恒原理可以得出什么？）

生：動能轉化為電能。再追問運動過程中動能如何變化？（減少）

5.思考問題：動能為什么減少呢？分析棒的受力？

6.判斷安培力的方向？（學生判斷出方向之后，回過來回答動能為什么減少的問題），順帶提出此過程中能量之間的轉化關系。

7.判斷感應電流的方向，鞏固左手定則。

8.思考：安培力在此運動的過程中起到了什么樣的效果？（讓學生總結體會）

學生總結出一點：F安與V反向，阻礙棒的運動。

肯定學生的答案，在這里強調安培力阻礙了棒的運動，而沒有阻止棒的運動。

設問：安培力阻礙了棒向右運動的過程中，還有什么物理量在改變？

追問：改變面積其實是在改變什么，根據我們上節課所學的內容？

師總結：安培力還阻礙了磁通量的增大。

9.同步訓練：讓棒反向切割。學生自己分析能量轉化，安培力方向，感應電流的方向，安培力的效果。

二、改變電流的大小，導體棒不動

【電流I增大時】學生借助阻礙磁通量增大分析安培力方向，感應電流方向。

設計：①電流增大時，周圍磁場如何變？

②棒與導軌所圍得區域內的磁通量如何變？

③為了阻礙磁通量增大，我們可以采取什么方法？（減小面積）

④要想減小面積，安培力的方向應向哪？

⑤此時棒中的電流怎樣？整個回路中的感應電流的方向怎樣？

同步訓練：若電流減小時，學生借助阻礙磁通量減小分析安培力方向，感應電流的方向？

三、移動電流，導體棒導軌不動

【直線電流遠離導軌】建模型，分析回路里的感應電流的方向。

設計：①直線電流遠離的時候，周圍磁場如何變化？

②棒與導軌所圍區域磁通量如何變化？

③為了使阻礙磁通量減小，我們可以采取什么方法？（增大面積）

④要想增大面積，棒應向哪兒運動，安培力的方向應向哪兒？

⑤此時棒中的電流怎樣？整個回路中的感應電流的方向怎樣？

總結上述所分析的模型中，發現有一個共同點：金屬棒中都有電流。引起棒中有電流的原因是什么呢？（師帶領學生回顧一下前面的模型，體會磁通量發生變化）

【設疑】假設模型中金屬棒和導軌都不動，電流大小不變也不移動，請問回路中還有感應電流嗎？追問為什么？

由此可以總結：產生感應電流的條件穿過閉合回路的磁通量發生變化。

體會條件中的關鍵詞：閉合回路，磁通量發生變化。

例題：當條形磁鐵向下運動的過程中，電流表中的電流如何流？

問題拋出后，學生在下面嘀咕阻礙磁鐵向下運動，給它一個向上的力。

順著學生的答案再提出問題2：如何體現給磁鐵向上的力。

【設計問題】

1.磁鐵向下運動的過程中螺線管內磁通量如何變化？——增大。

2.為了阻礙它增大我們可以采取什么操作？學生說改變面積——螺線管的面積不能變——顯然只能改變穿過線圈磁場。

3.思考穿過螺線管磁場的方向如何，要改變磁通量——學生沒等問題說完，給點向上的磁感線，磁通量就少了。

4.向上的磁感線是從哪兒來的？——學生思考一會兒。

提示：我們看看剛才判斷出來的感應電流。學生明白是感應電流產生的磁場。

總結：感應電流產生的磁場阻礙了螺線管內磁通量的增大。

5.學生在獨立思考用剛才的方法判斷一下若把磁鐵往上移時電流表中的電流流向？——學生發現感應電流產生的磁場阻礙了螺線管內磁通量的減小

由此老師總結：感應電流產生的磁場阻礙磁通量的變化。

四、師生歸納總結

1.感應電流的安培力阻礙導體棒切割磁感線的相對運動。

2.感應電流的磁場阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

【教學反思】

面對五嚴規定下的高中物理教學，如何才能做到真正的減負增效，這一直是學校乃至每一位一線的物理老師思考的問題。作為一位年輕教師，我大膽地認為，增效就得體現在課堂上，如果不在課堂上做文章，我認為減負增效只是一個空殼。在備課組的集體研究下，對楞次定律這節課進行了深入研究，設計出如上教學流程。基本思路如下：切割—能量守恒—安培力—感應電流方向—磁通量變化，磁體—磁通量變化—安培力阻礙變化—感應電流方向。本節課自始至終圍繞著能量守恒和阻礙兩個核心展開教學，核心知識和核心程序固定化，訓練情境不斷變化，讓學生在課堂上體會成功的喜悅，掌握學習的方法。

參考文獻：

呂春富.試論高中物理高效課堂的教學方法.學周刊，2011（8）.

編輯 李建軍