基于核心素養探析電磁感應現象中雙桿模型問題

（福建省莆田第一中學 福建莆田 351100）

一、學習科學知識，深化核心概念的理解

對于物理學科科學知識的學習，往往需要從概念學習入手。長期以來，物理概念教學多以關鍵性知識、原理、方法為主，忽視對核心概念意義、價值的傳遞。法拉第提出的電磁感應定律是重要的物理概念，從電與磁的關系揭示中推進人類走進電氣時代。在課堂導入設計上，先從已掌握的前置性知識梳理入手，喚醒學生原有知識網絡結構。

二、探究物理實驗，培養學生科學方法

在物理課堂上，實驗的融入，有助于學生通過實踐活動，親身體驗科學知識，領悟科學思想，掌握科學方法。對于傳統教學，往往以“凝固化”結論為導向，忽視學生自主探究與實踐。為此，在優化課堂實驗探究環節時，我們遵循“問題提出”、“作出假設”、“設計方案”、“得出結論”、“交流合作”五個步驟，來構建真實的實驗探究情境。具體而言，前期介紹實驗器材及主要內容，細化分組，并由各組自主挑選儀器設備，展開電路搭建，并進行實驗探究。針對學生分組實驗，在綜合討論后得出產生電流的幾種方案：一種是磁鐵插入，拔出螺線管；二種是電鍵通斷，移動滑變電阻器，拔除鐵芯；三種是在勻強磁場中插拔線圈；四種是在地磁場中轉動線圈。根據上述產生電流的方案，分別由各組進行實驗分析，并選派組長進行說明。由此，對于各組實驗中物理量的變化，如B、S以及夾角θ的變化等進行記錄。最后得出“磁通量”是統攝B、S及夾角θ的主要因素。也就是說，對于電磁感應現象中電流的產生條件是閉合回路中磁通量的變化。

三、還原科研事實，弘揚科學精神

楊振寧在物理學研究中提出“要站在問題開始的地方，特別是最原始的問題，不能被文獻所影響”。可見，對于物理學科，除了讓學生理解物理問題，了解物理知識，解決物理試題外，還要走進真實的物理學研究實際，從曲折的物理學發現中認識科學精神。

四、以雙桿模型為例來培養學生的物理應用能力

在雙桿模型中，通常雙桿是變速運動，所受的安培力也是變力，不能用牛頓運動定律、運動學公式來求解，而利用動量定理，則可以為解決位移、速度、時間問題提供便捷方法，從中培養學生的物理思維與應用能力。如圖1所示。

光滑平行雙軌處于豎直向上的勻強磁場中，P、Q質量分別為M、m，現使兩桿獲得相同初速度，導軌足夠長，問P桿、Q桿的最終速度？在該題解法中，根據題設P桿長2L，Q桿長L，磁場感應強度為B，在相同初速條件下，P、Q作切割磁感線產生感應電動勢，P桿受安培力而減速，Q桿加速，但Q桿感應電動勢與P桿反向，回路電流將減少。當P、Q兩桿感應電動勢相等時，回路電流為零，兩桿將勻速運動即 2BLvP=BLvQ。假設所用時間為△t，回路電流為I，則對桿P，以向右為正方向，則應用動量定理得到 ? 2BIL?t=MvP?MvQ；同樣，對于桿Q，可以得到：BIL?t=M vQ?M v0。

另一種情形下，長度不等雙桿在豎直方向運動，勻強磁場磁感應強度為B，如圖2所示。

結語

以物理核心素養為導向來重構學科教學，對教師也提出更高要求。一方面要加強學科知識學習，提升教師專業素能；另一方面，關注教學活動優化，崇尚科學精神，引導學生從物理學中建樹品格和關鍵能力。