关于楞次定律教学的几点思考

(苏州市第三中学校，江苏 苏州 215001)

1 问题的提出

楞次定律是电磁学中的一条普遍规律，用它可判断感应电流方向，继而进行受力分析和运动分析，并讨论功能转换关系.它是中学物理教学的重点和难点.楞次定律因其内容(涉及到的抽象概念有磁场、感应电流等)，所涉及物理概念间的关系复杂(阻碍变化)，再加上定律涉及的是变化的磁场与感应电流的磁场之间的关系，由静到动，是质的飞跃，也是教学难点.到高三后还有不少学生仍仅停留在磁通的“增反减同”层面上，没有把握定律的本质.

现行人教版物理3-2教科书以探究模式来展开教学，通过观察不同磁极靠近、远离线圈过程中灵敏电流计指针偏转方向，完成表格，最终由表格内容归纳出楞次定律.图1这样的设计与安排在有限课堂教学时间内很难达成预设目的，究其原因如下:

图1

(1)探究教学基本过程概括起来是：形成问题，建立假设，制定实验研究方案，进行实验、演绎推理得出结果、检验结果，得出结论[1].对照此流程，发现问题环节是在实验基础上解决的，实验装置复杂,对学生的探究活动干扰因数较多.第二环节的提出问题，立足于学生已有知识，最有可能提出的问题应是：感应电流的方向与什么因素有关，如何去归纳.若教师不加提示，学生很难将问题转化为去寻找感应电流磁场与原磁场的关系.教科书将“感应电流的磁场”作为“中介”介绍给学生，这样的处理与学生的认知逻辑冲突，有牵着学生鼻子走路之嫌，接下来的环节也未能体现学生的主体意识，违背了探究本意.

(2)实验过程中，学生必须事先研究出检流计的指针偏转方向与电流流向的关系：电流从正接线柱流入，检流计的指针向右偏，反之则左偏.其次线圈的绕向也是一个重要因素,探究过程要考虑的因素太多.另外还要求学生脑海里呈现出的是一个立体空间：磁场方向垂直于线圈绕向.以上是完成探究实验所必需的，学生操作和理解都有难度，违背了教学的简单原则[2].

(3)“磁通量”概念是法拉第在1846年提出的，因此楞次在1834年提出定律时不可能具有现在教科书上的表述形式.教材这样处理的目的是为了与前面内容以及探究实验形成呼应,形成完整教学体系.基于现有教材,从磁通角度描述定律,其中心语是感应电流的磁场阻碍原磁场的变化,再从语法的角度分析主、谓、宾，学生可以对定律达成一定程度的认识,但若止步于此，不利于学生理解定律的本质，加大了后续学习的难度.鉴于以上原因,需要对楞次定律的教学进行重新设计.

2 对教学流程的重新设计

(1)对实验的处理

图2

可以用教科书上习题6的“楞次环”作为探究楞次定律的实验,相比于图1的实验,简单而且现象明显直观.如图2所示,用两环进行分别对比分析,可检验产生感应电流的条件；把不同磁极靠近(插入)闭合环，从排斥现象可引导学生分析出闭合铝环在近磁铁侧感应出同名磁极；把不同磁极远离(拔出)闭合环，从吸引现象可引导学生分析出闭合铝环在近磁铁侧感应出异名磁极.若教师处理得当，学生能得到感应电流的磁场要阻碍磁铁与铝环之间的相对运动，即“来拒去留”.这样的定性实验简单易行，现象明显.为后续引出感应电流的磁场埋下伏笔.

(2)探究过程简单明晰

“探究式”教学已成为当下物理规律教学的主要方式.这种教学方式不仅可以培养学生发现、分析、解决问题的能力,而且改变了传统的“满堂灌”的教学模式，充分调动学生主观性，活跃了课堂教学氛围.在楞次定律的教学中,引导学生把“楞次环”实验中铝环看作一匝线圈，则可以通过等效的正负极来判断出电流的方向,进而得到楞次定律的内容,显得非常简洁,逻辑上也会非常清晰.

3 楞次定律后续教学的思考

(1)仅从磁通量角度，定律可理解为“增反减同”.这样的处理便于学生接受.也有利于分析解决问题.教材仅从磁通量的角度来判断感应电流的方向是不完整的，后期教学中教师应从力、能两角度引导学生理解、应用定律，让学生掌握定律内涵：感应电流的结果阻碍引起产生感应电流的原因.

图3

(2)楞次定律的原有表述呈现出了鲜明的动力学特征[3]，是综合了法拉第就电磁感应现象的说明与安培电动力学理论的产物.如图3，在光滑水平导轨上，用力F拉动导体棒，回路中出现感应电流，棒受与F方向相反的安培力作用.在判断过程中需分别应用“右手定则”和“左右定则”进行判断.若从力学角度理解楞次定律：安培力(感应电流的结果)就是阻碍外力F作用(产生感应电流的原因)，即“来拒去留”.这样理解楞次定律会快捷许多.

(3)楞次定律也是能量守恒定律在电磁感应中的体现.赵凯华、梁灿彬先生所著的《电磁学》中都持有这样的观点：阻碍就是体现能量守恒，否则永动机则成为可能[4].学生尤缺从能量观点解决此类问题的能力.图3从功能角度可理解为：力F拉动导体棒的过程就是力F做功的过程，力F对系统注入能量.一方面导体棒动能增加，另一方面感应电流流经电阻，使其发热，产生内能.此时楞次定律可理解如下：焦耳热(感应电流的结果)就是阻碍外力F做功(产生感应电流的原因)，这样分析便于学生形成此类问题中的能量意识.

参考文献:

[1]刘旭佳.高中物理理论探究教学模式的研究[D].福州：福建师范大学，2010

[2]邢红军，宁成，胡扬洋.楞次定律教学的高端备课[J].中学物理教学参考，2013，(4)：18-20.

[3]郭奕玲，沈慧君.物理学史[M].北京：清华大学出版社，2005：113.

[4]赵凯华，陈熙谋.新概念物理教程电磁学[M].北京：高等教育出版社，2006：176.