核心素養視域下的物理規律教學

王華娟

【內容摘要】物理規律是物理現象背后本質的描述，提高學生的探究能力可以讓學生更好地發現物理現象背后的本質規律。教師在高中物理教學中以實驗為載體，培養學生的探究能力不僅可以讓學生更好的掌握物理知識本質，同時也能促進學生物理觀念和思維能力的發展，對于提高學生物理學習效率有著關鍵的作用。筆者將以“楞次定律”一課為例，談一下如何培養學生的實驗探究能力，幫助學生更好地掌握物理規律，供大家參考。

【關鍵詞】核心素養?楞次定律?物理規律?探究能力

物理規律反映了物理現象，物理過程在一定條件下發生和變化的規律，揭示了事物本質屬性之間的聯系。有些聯系是顯性的，學生可以直接觀察和獲得，而有些聯系是隱性的，需要學生通過實驗探究和分析得出。因此，在課堂教學中，教師要創設合理的實驗情境，為學生鋪設好探究的臺階，降低學生思維的起點，讓學生參與到物理規律的發生過程中來。

一、設疑激趣，提高學生的主動性

物理實驗是理論形成和發現的基礎，沒有物理實驗作為支撐，物理的理論也就無從談起了。高中物理教師要結合教學內容，巧設懸疑，與學生已有的認知產生思維碰撞，從而激發學生的興趣，提高學生的主動性探究熱情。教材中“楞次定律”演示實驗以條形磁鐵、螺線管和電流計來進行感應電流的探究，從不同實驗情境下的現象來進行感應電流方向的判斷，從而推導出楞次定律。教材中的實驗比較中規中矩，在教師的引導下，學生一般可以進行得出結論，探究過程沒有任何的趣味性。因此，筆者設計以下的實驗情境，將一個廢舊喇叭上拆下來的圓形磁鐵做成磁性小球，而另一個非磁性小球用普通的鐵球或鋁球都可以，將螺線管套在無底的透明塑料圓筒上，然后提問學生：兩個小球在同一高度由靜止下落，并經過兩個一樣套著螺線管的透明塑料圓筒，那么兩個小球會同時落地嗎？學生認為可以，結果教師給學生進行實驗演示，并用手機記錄整個過程，通過慢放可以發現，磁性小球要比非磁性小球小落得慢，這是為什么呢？

通過學生熟悉的自由落體運動而得到不同的實驗結果，激發學生的興趣，讓學生產生強烈的探究欲望，從而實現學生真正地自主探究。

二、剖析現象，發現其背后的邏輯性

通過讓兩個小球通過套著螺線管的透明塑料圓筒實驗，發現磁性小球的速度減慢，要比非磁性小球落地晚。通過實驗慢放的細節處理，學生發現，磁性小球要比非磁性小球晚一些穿出套著螺線管的透明塑料圓筒，這說明螺線管對磁性小球有阻礙的作用。學生根據已經掌握的安培力知識和感應電流的知識，可以猜想是由于螺線管中產生了感應電流，從而導致磁性小球在下落中受到安培力的阻礙作用。教師在引導學生進行深入分析，在閉合的螺線管中產生感應電流必然是螺線管中的磁通量發生了變化，當磁性小球進入螺線管的時候，螺線管中的磁通量增大，而當磁性小球離開螺線管的時候，螺線管中的磁通量減小，雖然螺線管中的磁通量“方向”沒有變化，但是磁通量大小的改變使得管中產生了感應電流，進而對磁性小球產生了作用力，導致小球的速度減小，不能與同一高度釋放的非磁性小球同時落地。通過實驗現象的剖析，可以讓學生發現感應電流與磁通量的方向無關，而是與磁通量的增減相關。教師用具體的實驗現象引導學生步步為營的分析，符合學生的認知規律，可以讓學生的思維更平滑的向高階過渡，從而提高學生的邏輯推理能力。

三、深化實驗，凸顯“阻礙”本質

楞次定律主要是指“感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。”即“來拒去留”的規律，但是學生普遍對“阻礙”不能有效理解，教師就事論事，理論講了一大堆，更增加了學生的困惑，究其原因還是楞次定律的表述太抽象，學生不能直接地感知到磁場和螺線管中的感應電流，僅憑想象是很難理解透徹的。因此，教師可以給學生進行實驗創新，讓學生直觀的觀察“阻礙”現象，這樣更有利于凸顯出物理本質規律，提高學生的實驗探究能力。教師可以用絕緣的細銅絲纏繞一個閉合的輕質螺線管，并用兩根輕質的絕緣塑料細繩吊在鐵架臺上，制成如圖所示的雙線擺，然后用條形磁鐵垂直穿過閉合銅絲螺線管，學生可以清楚地發現，當條形磁鐵靠近地的時候，銅絲螺線管會輕微的向遠離條形磁鐵的方向移動，表現出“排斥”，而在條形磁鐵遠離銅絲螺線管的時候，銅絲螺線管又會被條形磁鐵吸引一小段距離，表現出“吸引”。學生在結合右手螺旋定則判斷螺線管中的感應電流方向，通過具體的“靠近——排斥、遠離——吸引”現象，有力地詮釋了楞次定律中的“阻礙”本質：當條形磁鐵靠近銅絲螺線管的時候，銅絲螺線管中的磁通量會增大，因此螺線管通過排斥來阻礙磁通量的增大，反過來，當條形磁鐵遠離銅絲螺線管的時候，銅絲螺線管中的磁通量會減小，因此螺線管通過吸引來阻礙磁通量的減小。這樣，在具體的實驗現象面前，無需教師多言，學生自然而然地明白其中的道理和規律了。這樣，不僅能體現出學生的主動性，更能促進學生實驗探究能力的提升。

總而言之，在高中物理教學中，教師要以實驗為載體，通過創設實驗情境，引導學生積極地參與到物理實驗的觀察、操作過程中，并進行獨立思考，探究物理現象背后的本質，不斷地讓學生通過實驗現象發現其中的物理規律，促進學生思維能力的發展，提高學生的實驗探究能力，從而達到培養學生物理核心素養的目的。

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（作者單位：浙江省寧波市正學中學）