楞次定律的實驗探究

【摘 要】本文通過一個循序漸進的實驗教學(xué)過程把學(xué)生難以理解的“楞次定律”直觀形象的展現(xiàn)在學(xué)生面前，打破了原有單一、被動的學(xué)習(xí)方式，便于學(xué)生進行探究與發(fā)現(xiàn)；加深了學(xué)生對物理科學(xué)知識的認識，同時利用學(xué)生熟悉的實驗加以對比分析，從而達到拓寬學(xué)生視野，啟發(fā)學(xué)生思維及創(chuàng)意的目的。

【關(guān)鍵詞】楞次定律 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 感應(yīng)電流

物理學(xué)是自然科學(xué)中以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科之一，許多物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，對未知世界的探究、發(fā)明和創(chuàng)造都離不開實驗。新課程標(biāo)準(zhǔn)中“通過實驗探究……”“通過實驗了解……”“通過實驗認識……”等的闡述，都體現(xiàn)了實驗教學(xué)的重要地位。

一、演示實驗在中學(xué)物理教學(xué)中的必要性

演示實驗在中學(xué)物理教學(xué)中占有舉足輕重的地位，它通過教師講述新課引入實驗啟迪發(fā)問，總結(jié)歸納，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、分析、綜合問題，去接受新的知識，發(fā)現(xiàn)規(guī)律；同時又通過形象的物理實驗演示過程，進一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及科學(xué)探究的能力有很好的作用。

如果在演示實驗的過程中能夠讓學(xué)生適當(dāng)參與，對于學(xué)生理解新知識的能力會有所幫助，同時也鍛煉了學(xué)生的動手能力，更可以激發(fā)學(xué)生探究過程的樂趣。哪怕是學(xué)生的思路錯誤，操作有誤，也可以通過對實驗過程的推敲提升學(xué)生對實驗的理解能力，對于學(xué)生適應(yīng)高考中的實驗設(shè)計類問題將會有很大的啟發(fā)。

現(xiàn)在，筆者就以“楞次定律——感應(yīng)電流的方向”這一節(jié)的實驗設(shè)計為例，談一談教學(xué)過程中演示實驗的一些粗淺認識。

二、“楞次定律”就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象

“楞次定律”是電磁感應(yīng)現(xiàn)象這一章的一個教學(xué)重點，也是教學(xué)難點。對于楞次定律的表述，學(xué)生開始常常不能正確理解其含義，要想使學(xué)生更加深刻地理解楞次定律，更好地應(yīng)用楞次定律，應(yīng)該嘗試從實驗設(shè)計上下工夫，讓學(xué)生通過實際感受，通過觀察，親自設(shè)計，體驗、總結(jié)、歸納，感悟楞次定律中“阻礙”的實質(zhì)。

在教學(xué)過程中，需要用感應(yīng)電流的方向來確定感應(yīng)電動勢的方向，所以，首先應(yīng)讓同學(xué)們回憶一下感應(yīng)電流的產(chǎn)生過程。由于電磁感應(yīng)的演示實驗在第一節(jié)已經(jīng)做過，所以讓學(xué)生重復(fù)一下這個實驗過程，既可以鞏固已學(xué)知識，又為學(xué)生下一步的探究過程做好鋪墊。實驗過程讓學(xué)生作為主體參與進來，也就是說實驗器材和電路應(yīng)讓學(xué)生自己選擇、設(shè)計。學(xué)生在實驗過程中可能會選取不同器材構(gòu)成回路。實驗效果也可能不盡相同，甚至差別很大。例如：學(xué)生若選取電流表或伏特表連接電路則實驗效果不明顯，甚至達不到實驗要求（不能演示感應(yīng)電流的方向），也就不能達到實驗?zāi)康摹６ㄟ^逐步的啟發(fā)、引導(dǎo)，最后可找到一組最佳的實驗設(shè)計方案（即螺線管、導(dǎo)線、靈敏電流計組成閉合回路，外加一個條形磁鐵）。這時通過對實驗的分析，提高了學(xué)生對實驗設(shè)計類問題的認識，而實驗設(shè)計類問題又恰好是高考中的一個重點內(nèi)容。學(xué)生經(jīng)歷這樣一個探究過程，從中體會到了實驗設(shè)計的一些基本要求，也培養(yǎng)了學(xué)生分析綜合的能力。

三、通過實驗引導(dǎo)學(xué)生

上述實驗中，學(xué)生觀察到靈敏電流計的指針左右擺動，通過分析認識到本實驗中感應(yīng)電流的方向發(fā)生了變化。接下來，提出本節(jié)課的問題——如何判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的方向呢？

此時，可以首先讓學(xué)生猜想感應(yīng)電流的方向可能與哪些因素有關(guān)？引導(dǎo)學(xué)生回答出感應(yīng)電流的方向可能與磁通量的變化有關(guān)。下一步實驗探究可以分成兩部分，由于感應(yīng)電流的方向需要通過靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向來體現(xiàn)，因此，首先應(yīng)通過一個簡單的自主探究實驗讓學(xué)生找出電流方向與靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向的具體關(guān)系。實驗電路和實驗器材均由學(xué)生自行設(shè)計安排。在之前的電學(xué)實驗部分，針對滑動變阻器有兩種接法：一種是限流式接法，一種是分壓式接法；對于這兩種接法的選擇曾經(jīng)是教學(xué)中的一個重難點，在這里提及，對學(xué)生來說也是一個難得的練習(xí)機會。

通過這個簡單的實驗設(shè)計問題，一方面對之前的知識是一種復(fù)習(xí)鞏固，另一方面對于克服學(xué)生在處理電學(xué)實驗設(shè)計類問題的畏難情緒有積極的影響，能讓學(xué)生認識到實驗設(shè)計的核心是要能解決提出的問題，有明顯的實驗現(xiàn)象；同時注意儀表的使用，電路的保護以及數(shù)據(jù)的精確度等問題。它們的次序首先是一個可行的設(shè)計，然后考慮其他問題，進行改善。

在演示時，應(yīng)邊演示邊誘導(dǎo)學(xué)生一步一步形成判斷，這也為學(xué)生今后楞次定律的應(yīng)用做好了鋪墊。第一次的具體操作過程如下：當(dāng)較慢的把N極向下插入螺線管時，讓同學(xué)們注意觀察靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)方向（結(jié)合前面的電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的示意圖），判斷螺線管內(nèi)的電流方向，再應(yīng)用右手定則判斷感應(yīng)電流的磁場方向，最后，討論感應(yīng)電流的磁場方向與磁通量變化的關(guān)系，初步體會“阻礙”的意思。接下來把N極從螺線管中拔出的實驗，仍由教師操作，但讓學(xué)生自行沿剛才的思路分析，讓學(xué)生更深的體會“阻礙”的實質(zhì)不僅僅是“反抗”也可能是“補償”。

總之，做好演示實驗，不但能把抽象的物理知識具體，形象的展現(xiàn)出來，也能把理論與實際相結(jié)合。從理性和感性上對物理知識都有一個正確認識。同時，鼓勵學(xué)生參與進來，又能幫助學(xué)生在獨立完成實驗時增強信心，對于高考中的實驗設(shè)計類問題也會起到好的引導(dǎo)作用。而作為教師，更好的對演示實驗進行設(shè)計、分析，也可讓學(xué)生在明確實驗?zāi)康牡耐瑫r更深入了解實驗原理，掌握正確的實驗操作方法，最終加強獨立思考、獨立設(shè)計、獨立操作、獨立探究的能力。