重視自主探究 掌握物理規律

孫坤鵬

摘 要 學習物理不僅需要教師的講授，更要注重自我探索掌握物理規律。以互感和自感實驗設計為例，分別就如何在課本基本知識、課后練習、生活實際展開中對物理規律的探索進行分析。

關鍵詞 高中物理；自感；互感

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）23-0138-02

在高中物理的學習過程中，不能僅僅依靠教師的講解來獲取知識，孔夫子曾經說過：“舉一隅不以三隅反，則不復也。”可見自我探求的重要性。自覺行動，從課本基礎知識，課本后的提問及生活中的實際問題對物理規律進行探索，才能更加牢固地掌握知識，并且活學活用。

1 從課本的基礎知識展開對物理規律的自主探究

牢固的基礎知識理解，是學習物理知識的第一步，也是自我探求掌握物理規律的第一步。先對教材的基礎知識進行梳理，重現教材情景，是非常必要的。

教材中明確定義：所謂互感，乃某線圈電流之變化，引起另一線圈隨之產生電動勢之現象，因互感而生之電動勢，謂之互感電動勢。因導體自身電流變化而出現電磁感應之現象，則稱自感現象，伴自感所生之電動勢，謂之自感電動勢。在理解了互感和自感的概念以后，就可以開始以重現課本場景的方式，展開對該物理規律的自我探求。

教材中在引出互感現象時，曾出現過一幅收音機信號接收的圖片，如圖1所示。但并未對該知識進行進一步闡釋，部分學生在學習本章時不熟悉這一現象，因此可以設計并完成以下實驗。

1）實驗目的：驗證互感現象的存在。

2）實驗器材：大線圈一個，小線圈一個，靈敏電流表一只，平板電腦一臺，有源音箱一個，導線若干，收音機音頻線一條。

3）實驗方法：將平板電腦插上音頻線連在大線圈上，將有源音箱、小線圈和靈敏電流表用導線串聯形成一個回路。從平板電腦中播放音樂，然后將小線圈插入大線圈中。

4）實驗結果：有源音箱跟著平板電腦播放一樣的音樂。

5）實驗結論：由平板電腦輸出的聲音電腦信號，使大線圈和小線圈產生了互感現象，并傳輸到了有源音箱上。

收音機對電磁波進行接收和轉換的原理與該實驗室相同的[1]，通過該實驗，就對課本場景進行了還原，可以對知識完成進一步鞏固。

2 從課本的課后習題展開對物理規律的自主探究

高中物理教材每章內容后面都會有思考和討論，其所涵蓋的知識點從掌握物理規律的角度出發，對這些習題進行深入探究也是非常有必要的。互感自感這一章有以下幾道課后習題。

1）通過燈泡的電流，在開關斷開之后，是否和原來電流的方向一致？

2）由于燈泡開關的斷開，產生了感應電流，這種感應電流會不會比以前的電流還要大？

3）選用什么樣的自感線圈，才能讓自感現象的實驗結果看起來更為明顯呢[2]？

對于這些問題的探究，可以先對問題的答案進行理論性分析，然后通過設計完成實驗驗證分析的結果是否正確。就以第一問為例，分析得出斷開了開關后通過燈泡的電流方向與原來一致，為了驗證分析結果正確與否，設計完成以下實驗。

1）實驗目的：驗證通電燈泡開關斷開后，產生的自感電流與原來的方向是一致的。

2）實驗器材：滑動變阻器一個，小燈泡兩個，1號干電池一節，閘刀開關一個，發光二極管兩個，線圈及閉合鐵芯各一個。

3）實驗方法：先將電池、開關、滑動變阻器、一只燈泡串聯起來，再把固定線圈和一只燈泡連起來并聯在電池和開關兩端，如圖2所示；多次合上再斷開開關，觀察兩燈泡的亮度變化情況；然后斷開開關，將圖2中L1取下來，換上兩個并聯的發光二極管，發光二極管的方向要相反；多次合上再斷開開關，觀察兩個發光二極管的發光情況。

4）實驗結果：在以圖2的接線方式連接各元器件的時候，合上開關，L1理解亮起了，L2緩緩亮起來；斷開開關

后，L1和L2都延遲了一段時間，然后緩緩熄滅。

5）實驗結論：以圖2的方式接線觀察到的現象說明該電路在斷開和導通過程中都存在自感現象。

從這個實驗我們可以看出，對課后習題的探究可以發現自己對哪些知識掌握還不夠準確，并且通過實驗驗證，可以將正確的問題分析結果根深蒂固地記憶在腦海中，真正做到對物理規律的全面理解。

3 從生活實際問題展開對物理規律的自主探究

物理學習實際是一個致知格物的過程，生活也處處皆物理，如一個人行走就牽涉到摩擦力、相對運動、力的平衡、作用力與反作用力、動能、動量等很多物理規律。一臺電視機的正常播放，就牽涉到帶電粒子在電場和磁場共同組成的復合場中的運動、聲音的傳播、光的傳播、電流電壓等諸多物理知識。起立坐下等會牽涉力的平衡，牛頓一、二、三定律，能量的轉化，以及動能、勢能等許多物理常識[3]。只要有心，生活中每一秒鐘發生的所有事情，都可以從物理的角度進行解析。而且很多物理試題都是以生活中經常出現的事物作為模型，如高中物理試題中常常出現的汽車在斜坡上的啟動問題，汽車急剎車時的制動及根據輪胎印確定汽車是否超速的問題，筷子插入水中的折射問題，物體彈性碰撞或非彈性碰撞的運動過程及能量動量分析問題，都是取自于生活實際。

要學好物理，必須要學會用課本知識分析生活中遇到的問題。但有時候光分析還是不夠的，更需要通過實驗進行驗證，下面就以互感和自感一章的內容，設計完成以下實驗。

1）實驗目的：運用自感原理，模擬燃氣灶點火過程，將沒有打火裝置的打火機點著。

2）實驗器材：去除了打火裝置的打火機一個，線圈及閉合鐵芯一個，1號干電池四節，導線若干。

3）實驗方法：將四節干電池串聯成一個電池組，將電池組、打火機、鐵芯線圈用導線串聯起來，電路圖如圖3所示，使圖3中的A、B兩個線頭在打火機噴氣口接觸后快速斷開，觀察打火機冒出的氣體是否有被點燃。

4）實驗結果：A、B兩線頭斷開后立即冒出火花，打火機噴出的氣體被點燃。

5）實驗結論：A、B斷開后，A、B之間的空氣就形成了電阻，空氣的電阻值是很大的，遠遠高于鐵芯線圈L的電阻，這時自感產生的自感電動勢就遠遠超越了干電池的電動勢，高壓擊穿A、B之間的空氣使其電離，產生火花點燃打火機冒出的氣體。

通過該實驗，進一步理解了自感的原理，并且清楚了解了電動勢和自感電動勢之間的關系，并將課本知識很好地與生活實際聯系了起來。

4 結束語

綜上所述，物理貫穿在生活的每一個微小細節中，應該努力圍繞課本基礎、課后練習及生活實際發揮自己的探究精神，學習并掌握物理規律，真正做到活學活用。

參考文獻

[1]譚慶仁.基于教材創新演示實驗設計的三種方式：以“互感和自感”實驗教學為例[J].物理教師，2015（8）：43-44.

[2]劉金鳳，魏守國，田春鳳.《互感和自感》一節的實驗設計[J].物理教學探討，2012（12）：54-55.

[3]劉金鳳，李新鄉，田春鳳.巧設探究實驗助力物理課堂：以《互感和自感》教學設計為例[J].中學物理教學參考，2012（12）：35-37.