高三物理一輪復習“法拉第電磁感應定律中的電路問題”教學探究

摘" 要：為進一步深化課堂教學改革，研討“自主·體驗·領悟”生本課堂教學模式，文章結合高中物理教學實例，采用案例分析法，從課堂設計的角度體現學生的課堂主體地位，以合作助學的方式培養學生的協作能力，通過改變學生的視角，拓寬學生的物理思維能力.“法拉第電磁感應定律中的電路問題”通過教學方式的創新，為學生提供了更好的自主學習平臺，在教學中取得較好的教學效果，以供各位物理同仁參考.

關鍵詞：高中物理；合作助學；教學創新

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）18-0080-03

收稿日期：2024-03-25

作者簡介：莊瑋（1985.3—），男，江蘇省南通人，本科，中學高級教師，從事高中物理教學研究.

為進一步深化課堂教學改革，檢驗我校踐行“立學課堂”課改階段性成果，共同研討我?！白灾鳌んw驗·領悟”生本課堂教學模式［1］，學校開展了“立學課堂”優課展示活動.在這次活動中，我執教了高三物理一輪復習“法拉第電磁感應定律中的電路問題”一課［2］.本節課是電磁感應中的重要內容，不僅要復習電磁感應中的有關規律，如右手定則、楞次定律和法拉第電磁感應定律等，還要應用到電路的有關規律，如歐姆定律、串聯、并聯電路的特征等.我的教學設計堅持以培養核心素養為導向，突出學生主體地位，現將有關教學環節總結如下，以供各位同仁研討交流.

1" 自主先學，合作助學

在進行本節課教學內容之前，學生先以小組合作的形式，討論糾正學案中已完成的基礎知識回顧，然后進行小組匯報［3］.小組合作討論的問題如下，展示在電子屏上.

小組合作一：

①訂正：獨立自主+小組合作；

②第1題電路圖中電壓表測的是電源電動勢嗎？什么情況下該電壓表示數等于電源電動勢？

③電磁感應現象的兩類問題中，電流方向怎么判斷？感應電動勢怎么求？

第4小組展示（組內成員到講臺上回答）

生：老師和同學們，我們小組經過討論得出第1題電路圖中電壓表測的不是電源電動勢，若不考慮電源的內阻，該電壓表示數等于電源電動勢.

生：感應電流的方向用楞次定律或者右手定則判斷，感應電動勢用法拉第電磁感應定律求解.

師：回答非常棒，有沒有哪個小組來進行補充？

第6小組代表補充

2" 實驗設計，情景導學

師：同學們，接下來，我們通過實驗來尋找將這兩部分內容聯系起來的橋梁.

（介紹提供的實驗器材如圖1，合理設計電路，讓靈敏電流計偏轉，通過手機投屏實時同步某一小組的實驗過程.）

師：實驗過程中，有沒有需要我們提前注意的？

生：因為靈敏電流計量程比較小，不能將它直接連到電源上.

生：連接電路時，電路中的開關應該先打開.

生：滑動變阻器接入電路時，要考慮使得電路中的電流開始時較小.

小組合作二：

合理設計電路，讓靈敏電流計偏轉.

器材：學生電源、帶鐵芯的線圈、線圈、滑動變阻器、線框、U型磁鐵、開關、導線、靈敏電流計.

思考：設計電路中，誰是靈敏電流計的電源？

（小組開始激烈討論，代表爭相上臺發言）

第7小組展示（兩位同學主動展示器材的安裝，并向其他同學介紹原理，如圖2.）

生：我們這組選用的器材是：線框、U型磁鐵，靈敏電流計.將線框和靈敏電流計連成回路，利用線框切割磁感線產生感應電流，切割磁感線的那部分導體相當于電源.

師：第7小組歸納完全正確，切割磁感線的導體或磁通量發生變化的部分相當于電源.

3" 以練促學，踴躍展學

師：同學們，接下來我們將剛才的實驗題目化，繼續總結規律.

（學生完成活動后思考問題：①圖中感應電流的方向？哪部分可以等效為電源？②等效電源的正負極？③畫出等效電路圖.）

生1：用右手定則判斷出電流是逆時針，切割的導體棒相對于電源.

師：哪位同學解釋下如何確定等效電源的正極？

生2：既然切割的導體棒相對于電源，那么用右手定則判斷導體棒上電流的流向，或者說四指的方向應該是電源內部電流的方向，由負極留向正極.

師：講得非常好.

生：畫出等效電路圖，先利用法拉第電磁感應定律求出感應電動勢，再利用閉合電路歐姆定律求解.

師：歸納得非常好，那我們一開始的問題就得到了解決，告訴我什么是我們在尋找的橋梁？

生（集體回答）：等效電路圖.

完善板書：

電路中的基本規律和物理量：I=ER+r、q、U外、C……

畫等效電路圖：注意等效電源的正負極

感應電流的方向：楞次定律、右手定則感應電動勢：E=n△φ△t、E=BLv

4" 自主升華，命題人也是解題人

師：結合剛才總結的規律，各小組合作研究，完成講義中的活動三

（1～4小組完成情景一的設計；5～8小組完成情景二設計.組內成員激烈討論，各小組開始有序將討論的結果寫到白板上，如圖3.）

小組合作三：

①繼續完善情景一的問題，也可以改編題中的條件，設計合理的問題；

②完善情景二，補充合適的條件，設計合理的問題.

［第1小組展示］

生1：我們小組設計的題目是：從棒滑過圓環直徑OO′開始計時，經過時間t，求燈L1消耗的功率.

生2：畫出此時的等效電路圖，利用E=BLv求出感應電動勢，再利用閉合電路的歐姆定律基礎公式I=ER+r、P=I2R進行求解.

［第2小組展示］

生1：剛才第1小組設計的問題是正確的，但是題目中給的已知量時間t沒有用到，所以我們組設計的題目是：從棒滑過圓環直徑OO′開始計時，經過時間t，流過導體棒的電荷量q.

生2：求電流的方法和第1小組一樣，然后流過導體棒的電荷量q，可以用q=It或者q=n△ΦR求解.

師：兩個小組講得都非常好，其實我們完全可以把兩個小組的問題作為這個題目的第1、2問.

［第3小組展示］

生1：撤去金屬棒MN，磁感應強度B隨時間t變化，滿足B=kt+b，求燈L1消耗的功率.

生2：我們小組雖然和第一小組求解一樣，但是畫出的等效電路圖不同，而且利用E=nΔΦΔt求感應電動勢.

［第4小組展示］

生：我們小組設計，在撤去金屬棒MN后，將金屬圓環以原來MN為軸，向上轉動90°后，磁感應強度B隨時間t變化，滿足B=kt+b，求燈L1消耗的功率.

師：同學們，我們來看下第3小組和第4小組設計的問題，在處理的時候有什么不同？

生：我覺得，第4小組設計的問題，在利用E=

nΔΦΔt求感應電動勢時，回路包圍的面積發生了變化，是半圓的面積.

師：同學們都非常厲害，不但設計的問題合理，還各有特色.接下來我們看情景二的設計.

［第5小組展示］

生：情景2上，我們小組是這樣設計的，大家請看白板，在磁場中放一根電阻為r的導體棒，施加拉力F，使其由靜止開始做加速度為a的勻加速運動，求該導體棒的質量m及加速度a的大小.

師：同學們，大家的思路已經完全打開了，第5小組設計的問題把加速度、牛頓第二定律考慮進來，我們來給點掌聲.

生：我覺得缺少條件，導體棒的質量m及加速度a求不出來.因為速度在增加，導體棒受到的安培力是一個變力，要保證勻加速運動運動，那么拉力F也是個變力.

（其他同學都覺得很有道理，第5小組同學馬上修正條件）

生：我們再額外提供一個F隨t變化的圖像，知道圖像的斜率k.

第6小組、第7小組、第8小組依次展示，同學、老師適當點評分析.

師：今天這節課大家積極思考，相互合作，踴躍展示，每個同學都有收獲.

5" 結束語

總的來說，本節課的教學目標基本實現，學生的積極性完全被調動，參與度非常高，所有學生都能夠提出自己的觀點，并且參與到激烈的討論中.學生能夠理解和掌握法拉第電磁感應定律中電路問題的分析思路，同時也培養了學生思維能力.

參考文獻：［1］ 陸云龍.領悟教學做合一理念 體驗自主學習過程：“圓的認識”例談［J］.數學大世界，2017，11（10）：1.

［2］ 丁進忠.法拉第電磁感應定律應用中的電路問題分析：關于動感生電動勢問題的分析［J］.中學物理，2009，10（1）：12-14.

［3］ 方日晶.高中物理教學中小組合作教學的優化研究［J］.學苑教育，2023，10（21）：52-54.

［責任編輯：李" 璟］