物理学实验设计探究

第第页物理学实验设计探究

“感应电流的方向”这节课重点就是让同学对楞次定律进行探究、理解和应用。一般状况下，对“楞次定律探究”的教学是这样设计的：

1.创设情境，复习引入

问题一：电流计指针偏转方向与通入电流的关系？【试验一】探究电流计指针偏转方向与通入电流的关系。师：如何才能知道指针偏转方向与电流进入方向之间的关系？是否可以通过试验来确定呢？【同学试验1】同学按图接好电路，探究指针偏转方向与电流进入方向之间的关系，并完成下表。结论：电流从何方流入指针就向何方偏转。问题二：感应电流产生的条件？【试验二】感应电流产生的条件：师：在上述试验中，我们已经得出感应电流产生的条件是什么？生：只要穿过闭合电路的磁通量发生改变，闭合电路中就有感应电流产生。师：磁铁插入与抽出时，指针偏转的方向相同吗？指针左偏与右偏意味着什么呢？生：不同。指针偏转不同，说明电路中的电流方向不同。问题三：怎样判断通电螺线管中的电流方向？师：怎样判断通电螺线管中的电流方向呢？生：依据电流计指针的偏转方向和螺线管上的导线绕一直判断。问题四：怎样判断通电螺线管中的磁场方向？师：怎样判断通电螺线管中的磁场方向呢？生：依据通电螺线管中的电流方向用安培定那么判断。师：那么感应电流的方向是否遵循什么规律呢？本节课让我们通过试验来进一步探究。

2.确定课题，分组探究

【同学试验2】同学按图接好电路，做试验并填附表。

3.分组总结，难点照旧

描述试验现象，填表。争论回答：师：穿过闭合回路的磁通量的增减会导致什么结果？生：有感应电流产生。师：感应电流又会产生什么？生：会产生感应磁场。师：那么这两个磁场的方向之间有什么关系呢？请大家分成两组来回答。【小组一】条形磁铁插入螺线管的过程。〔1〕N级向下插入→原磁场方向向下→磁通量增加→产生的感应电流的磁场方向向上→二者方向相反→感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。〔2〕S级向下插入→原磁场方向向上→磁通量增加→产生的感应电流的磁场方向向下→二者方向相反→感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。【小组二】条形磁铁拔出螺线管的过程。〔1〕N级向下拔出→原磁场方向向下→磁通量减小→产生的感应电流的磁场方向向下→二者方向相同→感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。〔2〕S级向下拔出→原磁场方向向上→磁通量减小→产生的感应电流的磁场方向向上→二者方向相同→感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。结论“：增反减同”，即：判定感应电流方向的方法，其内容为“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的改变”，由此得出了楞次定律。在这个教学过程中，同学的学习效果如何呢？实际教学中，同学共分成八个小组，其中有三个小组的试验表格不清晰怎么填而求助于老师，三个小组的表格填了一部分，而只有两个小组在参照课本的状况下填得比较好。这说明，虽然在教学中运用了各种物理学方法，但并没有有效地援助同学理解物理学知识。可想而知，之后楞次定律的得出也就比较困难，对定律理解也就不够透彻。如何“有效”运用这些物理学的方法呢？关键还是要结合同学学习的实际状况，合理地运用物理学方法。于是，老师带领同学对这一试验设计进行了如下的改革，取得了很好的学习成效。

二、改革后的试验设计方案

1.试验法

所谓试验教学法，是指同学在老师的'指导下，运用肯定的设备和材料，通过掌握条件的操作过程，引起试验对象的某些改变，从观测这些现象的改变中猎取新知识或验证知识的教学方法。试验法是同学做好试验的前提和基础，老师耐烦细致地做好这一步，才能援助同学顺当进行后面的分组试验。于是，老师带领同学对试验教学过程做了如下改进：〔1〕创设情境，复习引入【试验一】产生感应电流的演示试验。老师演示分步连好电路，由同学上讲台操作，全体同学观测。问题一：怎样做能够产生感应电流？生：将条形磁铁不断插入或拔出螺线管。问题二：为什么产生了感应电流？〔感应电流产生的条件〕生：闭合回路中磁通量发生了改变。问题三：灵敏电流计的指针偏转与螺线管中的电流方向有什么关系？生：电流从哪边流入灵敏电流计，指针就向哪边偏。依据指针的偏转状况就能判断出螺线管中的电流方向。问题四：怎样判断通电螺线管中的磁场方向？师：怎样判断通电螺线管中的磁场方向呢？生：依据通电螺线管中的电流方向用安培定那么判断。师：那么感应电流的方向是遵循什么规律呢？本节课让我们通过试验来进一步探究。〔2〕确定课题，互动探究【试验二】探究感应电流的方向。老师试验：N极向下插入螺线管中，请同学记录试验现象，把电流方向标在下列图中。同学分组：N极向下从螺线管中拔出，S极向下插入螺线管中，S极向下从螺线管中拔出，分别记录试验现象，并把电流方向标在下列图中：由于有老师在【试验一】中的电路连接演示及在【试验二】中的试验操作演示，同学的试验做得很顺当，试验现象的记录也很精确，可以说又快又好，有效地完成了这一教学环节。那么接下来，如何由试验现象整理和归纳出所要得出的结论，这就要看归纳法运用得是否有效了。

2.归纳法

所谓归纳法是指从个别元素中概括出一般结论的思维方法，也可以指学科学习中详细的一种科学方法。由试验现象归纳得出物理规律，在同学的学习过程中具有重要作用。于是，老师进一步对教学中的归纳过程做了如下改进：首先，降低填表难度。整个表中对每一个试验现象分析所需要填写的空格被缩减为两个，如下所示：其次，设置问题，引发同学的思索。师：通过试验，我们知道了在不怜悯况下感应电流的方向〔已画在图上〕，那么请大家分析一下，感应电流的方向与什么因素有关呢?生甲：可能与磁感应强度B的方向有关。生乙：可能与条形磁铁的运动方向有关。生丙：可能与磁通量的改变有关。分析：由过程一、二判断感应电流的方向与磁感应强度B的方向无关。由过程一、三判断感应电流的方向与与条形磁铁的运动方向无关。同样，由过程一、三判断感应电流的方向与磁通量的改变无关。那么，究竟与什么因素有关呢？最末，难点由老师引导同学突破。师：感应电流会产生磁场吗？生：会。师：请大家画出感应电流的磁场方向，并分析原磁场方向与感应电流的磁场方向有什么关系？分成两组来回答。【小组一】条形磁铁插入螺线管的过程〔1〕N级向下插入→原磁场方向向下→磁通量增加→产生的感应电流的磁场方向向上→二者方向相反→感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。〔2〕S级向下插入→原磁场方向向上→磁通量增加→产生的感应电流的磁场方向向下→二者方向相反→感应磁场的作用：阻碍原磁场增加。【小组二】条形磁铁拔出螺线管的过程。〔1〕N级向下拔出→原磁场方向向下→磁通量减小→产生的感应电流的磁场方向向下→二者方向相同→感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。〔2〕S级向下拔出→原磁场方向向上→磁通量减小→产生的感应电流的磁场方向向上→二者方向相同→感应磁场的作用：阻碍原磁场减小。得出结论“：增反减同”即这样设计的试验和学习课程，实际的试验过程顺畅了，同学几乎都能仔细完成试验，记录下观测到的现象，并经过分析争论得出了自己的结论，为楞次定律的进一步理解和应用打好了基础。由此可见，在教学过程中，关键是要保证让同学理解相应的知识。所以，任何教学过程都应当按理解的要求进行整体设计；任何教学方法的应用，都是为实现这一目的而服务的。因此，教学试验设计需要考虑让同学透彻理解的有哪些内容，怎样才能有效地援助或引导同学理解这些内容，这些内容的理解过程应当运用哪些物理学方法最适合，在理解这些内容的各个阶段应分别达到什么要求，等等。假如我们对这些问题搞得比较清晰，在教学过程中恰当而有效地运用好物理学的方法，教学质量就会有大幅度提高，同学的学习也会有较大突破