探究感應電流的方向(學案)

摘要:本文介紹了由運動引起磁通量變化產生感應電流的物理情景。教師精心設計練習，引導學生通過交流合作的方式，自主進行科學猜想，制定實驗方案，完成實驗操作，收集實驗數據，進行論證評估，最后完成實驗報告，完整地經歷了科學探究的全過程，促進了學生各種能力的培養以及知識與技能、過程與方法、和情感態度與價值觀的和諧發展。

關鍵詞:進行猜想;制定方案;進行實驗;論證評估

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)5(S)-0023-3

1 預習作業題

(在上本節課的前一天布置，當天晚收交)

如果能花點時間認真完成以下練習，你的猜想能力會得到提高，本節探究實驗課你就輕松多了。你能試試嗎?別忘了找同伴討論!

(1)在電磁感應實驗中我們看到，電流表的指針時而左偏，時而右偏，這說明在不同條件下感應電流的方向可以不同。對此，喜歡思考的你，心中將會冒出怎樣的問題呢?先想想，再往下看，好嗎?

顯然，我們不禁要問，感應電流的方向由哪些因素決定，遵循什么規律呢?(提出問題)我們知道，只要______發生變化，閉合回路中就會產生感應電流;感應電動勢的大小和______的變化率成正比。因此，感應電流的大小和______的變化率也成正比(和回路的電阻成反比)。你不難猜想:感應電流方向或感應電流磁場的方向也應該和______的變化有關。

在思考下面的問題后，你的猜想會有怎樣的改變呢?

(2)如圖1所示，矩形鋁框abcd水平放置在磁場中;磁場方向豎直向下，導體ab可在da、cb上無摩擦滑動。ab靜止時所受合外力為______。

①當ab以初速v0向右自由滑動時，穿過閉合回路的磁通量變______，回路內產生感應電流，電磁能增加。這時ab所受合外力還等于零嗎?根據能量定律，我們猜想:導體ab的______能轉化為回路的______能，速度變______，即ab做______速運動，ab所受的安培力向______，______(選填“阻礙”或“幫助”)ab的運動;根據左手定則，回路內感應電流方向為________。由此 ，根據安培定則，感應電流在回路內的磁場方向為______;即穿過回路的磁通量變______時，感應電流在回路內的磁場方向和原磁場方向相______。你能看著圖(不看文字)，復述這個分析過程嗎?如果不能，要重做本題。

②請你看著圖，模仿上面的分析過程猜想(如果不能，再復述上面的分析過程):

當ab以初速v0向左自由滑動時，ab所受的安培力向______，______(選填“阻礙”或“幫助”)ab的運動，感應電流在回路內的磁場方向為 ______;即穿過回路的磁通量變______時，感應電流在回路內的磁場方向和原磁場方向相______。

③在(2)的①②題中，我們是怎樣猜想的呢?先想想再填空:

創設一個由運動引起____變化和____產生的物理情景→由猜想能的來源推出運動物體所受______力方向→根據有關定則推出______方向和______方向→推出______的變化和感應電流方向或感應電流的磁場方向的關系。

(3)如圖2所示，條形磁鐵放在光滑水平桌面上，靜止時所受合外力為______。

①你能進一步創設情景，使螺線管中產生感應電流，并繼續進行猜想嗎?試試看，再看看(2)的②③題創設的情景和猜想過程與你有何不同。你也可以不做本小題，直接做(2)的②③題就行了。

②閉合螺線管固定正對著磁鐵。當磁鐵以初速v0向左自由滑動時，穿過線圈的磁通量變______，線圈內產生感應電流，電磁能增加。這時磁鐵所受合外力還等于零嗎?根據能量定律，我們猜想:磁鐵的______能轉化為線圈的______能，速度變______;即磁鐵做______速運動，磁鐵受到螺線管的作用力向______，______(選填“礙”或“幫助”)磁鐵的運動。根據同名磁極互相______，異名磁極互相______，螺線管左端是______極。即穿過線圈的磁通量變______時，感應電流在線圈內的磁場方向和原磁場方向相______。由此，根據安培定則，線圈內感應電流的方向為______。你能看著圖(不看文字)，復述這個分析過程嗎?如果不能，要重做本題。

③請你看著圖，模仿題(3)②的分析過程猜想(如果不能，再復述上面的分析過程):

磁鐵以初速v0向右自由滑動時，受到螺線管的作用力向______，______(選填“阻礙”或“幫助” )磁鐵的運動，線圈內感應電流的磁場方向為______;即穿過線圈的磁通量變______時，感應電流在線圈內的磁場方向和原磁場方向相______。

你能列表認真歸納(2)~(3)題的結論嗎?對感應電流的方向由哪些因素決定，遵循什么規律，你的猜想是怎樣的呢?先說說，再填空:

穿過閉合回路的磁通量變少，感應電流在回路內的磁場方向和原磁場方向相______，感應電流的磁場______(選填“有助于”或“阻礙了”)磁通量減少;穿過閉合回路的磁通量變多，感應電流在回路內的磁場方向和原磁場方向相______，感應電流的磁場______(填“有助于”或“阻礙了”)磁通量的增加。知道感應電流的磁場方向，根據______定則，可確定回路內感應電流方向。

(4)你有不清楚的地方嗎?別著急，和同伴討論一下呀。

你終于完成了你的猜想，祝賀你!回憶整個猜想過程，你認為應該如何提出猜想?在下個探究實驗中，你能獨立進行猜想嗎?下次試試看!對了，別忘了幫助有困難的同學。

(5)為了驗證你的猜想，你準備:

①用什么實驗方法?它依據什么原理?

②使用怎樣的裝置，需要哪些實驗器材?

③怎樣設計你的實驗步驟?

④注意觀察哪些現象?記錄哪些數據或結果?如何設計表格?

如果有困難，請回憶“科學探究——感應電流產生的條件”的實驗過程，或查找資料，或和同伴討論。

(6)把你的想法變成具體的實驗方案。(如果很難完成題5、題6，可以先認真閱讀課本第24~25頁，再重做這兩題)

(7)認真閱讀課本第24~25頁，把你的實驗方案和課本比較:你有哪些收獲呢?你的實驗方案有什么優點和缺點?你認為實驗方案應包含那幾方面的內容，設計實驗方案時應該注意什么問題?下次實驗，你能獨立設計實驗方案嗎?下次試試看!對了，別忘了幫助有困難的同學。修改完善你的實驗方案，和周圍的同伴分享彼此的收獲。晚上可要按時把這次作業交給科代表。

2 課堂學案

(本節課安排在下午第三節課進行，喜歡實驗或實驗能力差的學生可以延長到第四節:教學時間的安排，也要關注個體差異，使人人都有最佳發展;上午第四節課后，科代表發回預習作業，發下本次實驗要求及本學案)

(1)認真思考屏幕上的問題，按要求進行討論，再修改完善實驗方案。

[教師根據作業檢查結果提出問題，并用多媒體展示出來，引導全班討論，或讓學生4人一組先討論后再分別和其他同學討論(設計實驗方案是難點，也是實驗能否成功的前提。因此，重點討論作業第5、第6題)，然后修改完善實驗方案。還有困難的小組應及時問教師。本過程需要10min左右]

(2)4人一組按照實驗方案進行實驗和收集數據;如果方案和課本不同，最好先按課本，然后再按自己的進行:先合作完成，再單獨操作一遍。實驗時請注意(教師在此過程中巡視，著重從以下幾方面給予指導):

①注意觀察電流分別從左接線柱和右接線柱流入電流表時指針的偏轉方向，并做好記錄。

②注意觀察螺線管上漆包線的繞向，并畫入課本第24頁圖2-4中。

③邊認真觀察，邊如實記錄。特別要注意:原磁場方向、磁通量的變化情況和電流表指針的偏轉方向一定要同步記錄。

(本次實驗操作難度小，少數同學有困難，依靠同伴互助也會順利完成實驗;教師在關注全班的同時，應給這些同學更多的鼓勵和關照。在基礎差的班，教師可適時考慮讓一、兩個已順利完成實驗的同學在視頻展示臺下重做實驗，給有困難的同學示范。

教師要適時溫馨提示:如果你所在的小組不知如何入手，可以請求幫助，也可以分開和其他小組合作。眾人拾柴火焰高嘛。如果你順利完成實驗，別忘了幫助同學。給予真的會讓人很開心!而且，誰都需要別人幫助呀!本過程需要15~20min)

(3)做完實驗后，4人一組，一起討論完成以下練習(精心設計練習，引導學生分析實驗結果，完成實驗報告。本過程需要10分鐘以上)。下第四節課前交:

同學們每思考一個問題時，都要先用紙蓋住“?”或“:”后面的內容;一起討論后再往下看。

①你已做完了實驗，想一想，接著要做什么呢?還記得嗎?

對，分析論證你們的實驗數據。認真比較記錄表中的實驗數據，你對實驗數據的分析論證是:

當線圈內的磁通量增加時，線圈內感應電流的磁場方向和原磁場方向相______，感應電流的磁場______(選填“有助于”或“阻礙了”)磁通量的增加。

當線圈內的磁通量減少時，線圈內感應電流的磁場方向和原磁場方向相______，感應電流的磁場______(選填“有助于”或“阻礙了”)磁通量減少。

實驗結論要盡量簡潔，你能否把上面兩條結論進一步概括成一句話呢?說說看，看誰講得好，然后再填空(提示: 磁通量的“增加”或“減少”都是講磁通量的______;引起感應電流的原因是______):

感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要引起感應電流的____這就是楞次定律。

②做完分析論證，接著再做什么呢?

對，就是對實驗結果進行評估:

猜想得到驗證了嗎?如何改進探究方案?…

③現在，請你思考并和同伴討論下面問題;根據討論結果，完成你的實驗探究報告。

a.對感應電流的方向由哪些因素決定，遵循什么規律，你的猜想是______。b.為驗證你的猜想，你選用的實驗方法是______，依據的實驗原理是______。c.你所用的實驗裝置及器材是______。d.你的實驗步驟是______。e.分析論證你的實驗記錄，得出的結論是______。f.你對實驗結果的評估是______。g.小組討論:本次探究實驗報告應包含的內容有______。

④至此，你完成了探究感應電流方向的整個過程。你真棒!你能簡單回憶一下你經歷了哪些過程嗎?你有哪些收獲和感悟呢?在哪些方面，你還需要繼續努力?認真想想你還會發現，每個同伴都有許多值得你學習的地方。你想到了嗎?把你的發現告訴你的同伴，你會得到很多驚喜。不信?試試看!

本案例在我們任教班級中使用取得良好教學效果，但在自學能力、交流合作能力差的班級中使用時，預習性練習需要在教師指導下才能順利完成。

(欄目編輯黃懋恩)