磁如何生電

暴雷

一、探究目標

讓學生知曉磁場變化能在閉合回路中產生電流，知道這種現象的名稱，并通過探究實驗了解產生感應電流的條件。學生通過對“磁生電”的研究，體驗科學探索中科學思想的重要作用，體會物質世界的多樣性和統一性，了解電磁感應現象以及感應電流產生的條件，體驗科學知識在生活的應用。

二、探究重點和難點

感應電流產生的條件與應用，感應電流的成因由表象結論到本質結論的內化。

三、探究方法

演示法，討論法，實驗法。重點采用問題鏈的形式啟發學生，通過質疑、合作、交流突破疑難點。

四、探究工具與技術

特斯拉線圈、日光燈、發光二極管、法拉第線圈、條形磁鐵、電流表、電池組、小磁針及手機。運用手機App“phyphox（物理工坊）”分析感應電流磁場。

五、探究步驟

（一）通過演示實驗形成基本的“電磁感應”概念模型并提出問題

通過演示實驗導入課程，幫助學生觀察并感知實驗現象。轉動電風扇葉片發電，幫助學生在腦海中建立基本的電磁感應模型，對下一步進行合理的假設起到引導作用，培養學生通過實際情景形成理想模型的抽象思維。

1.播放法拉第發現電磁感應現象故事中的節選視頻，引導學生感受發現電磁感應現象背后的艱辛歷程。

2.學生開展實驗，探究產生感應電流的條件。

（1）提出“問題鏈”，選擇合適的方案

①根據以往的知識和剛剛建立的模型，對如何能產生感應電流、需用什么器材開展探究。

a.學生活動：學生分成若干組，每組經討論形成假設，并對可行方案進行展示。

b.教師活動：將不同的實驗分配給不同的學生小組，讓其分別進行設計和實驗。

②如何驗證產生了感應電流？

a.學生活動：探究電磁感應產生的條件——磁通量的變化，并通過感應電流的磁場突破難點。運用手機App“phyphox（物理工坊）”探測感應磁場，將定性分析轉為定量分析。

b.教師活動：回歸最初科學家們發現磁生電現象的方法——產生感應磁場，同時為楞次定律中的難點——感應電流產生的磁場這一“媒介”進行鋪墊。若實驗現象不明顯，可組織學生思考其原因，并探究實驗的改進方案。

（2）自主設計方案，探究感應電流的產生條件并設計表格

①辨別學生設計實驗方案的科學性和可操作性，并設計合適的實驗表格。學生在教師的引導下進行分組實驗，填寫表格。選取一組具有代表性的學生實驗，在多媒體上投影播放，讓全班同學觀看。

②引導學生根據探究現象總結出“表象”性結論——“變化的電流、運動的磁鐵可以產生感應電流?！?/p>

③學生得出結論——“變化的電流、運動的磁鐵可以產生感應電流?！苯處熧|疑：“變化的電流和運動的磁場本質上是磁場強弱的變化，是否可以理解為磁場強弱的變化在閉合回路中就可以產生感應電流？”學生思考。

（二）展示電磁感應現象的應用

學生1：手搖電風扇葉片，導體框在磁場中轉動，導體框切割磁感線運動產生感應電流。

學生2：導體框在磁場中轉動，框內的磁通量發生變化，產生感應電流。

學生活動：觀看三峽大壩發電站發電原理的視頻，了解電磁感應現象的應用。啟發學生再次思考，找出生活中的電磁感應現象并解釋原理。

六、探究創新點

（一）演示特斯拉線圈點亮日光燈、手搖電風扇葉片點亮燈泡等實驗，對學生起到良好的示范作用。

（二）利用phyphox軟件將定性分析實驗改為定量分析實驗，幫助學生對感應電流的認知由感性思維上升到理性思維。

（三）問題鏈的設置具有一定的邏輯性，讓學生能跟隨教師的思考方向進行分析，設置的開放性問題有利于激發學生的發散性思維。

七、反思與提升

該活動方案能讓學生形成對問題的獨立見解，培養學生的科學思維、科學精神和社會責任感，提高學生的科學實驗能力和探究能力。

此外，還可以在分組實驗中加入導體棒切割磁感線運動的實驗，讓學生對所學知識理解得更加透徹。