高中电磁学实验教学设计初探

尚 校

(安徽省砀山第二中学，安徽 砀山 235300)

高中电磁学实验教学设计初探

尚 校

(安徽省砀山第二中学，安徽 砀山 235300)

物理学是一门以实验为基础的科学，实验是物理学概念和定律提出的基础，在物理教学中具有十分重要的作用.在新课程教学改革不断深化的现阶段，要求注重对学生观察能力和动手能力的培养，全面提升学生的核心素养，这对于物理实验教学也提出了越来越高的要求；然而，由于长期受到应试教育的影响，实验一直都是高中物理教学中的薄弱环节.基于此，本文围绕高中物理电磁学实验进行了探讨，旨在为实验教学改革提供参考.

高中物理；电磁学；实验教学

实验教学是高中物理教学中的重要组成部分，对于学生思维能力和综合素养的提高具有十分重要的现实意义.电磁学是高中物理中的重要组成部分，其内容、方法以及手段等对于学生的成长和发展会产生直接影响，因此要立足于物理实验教学现状，采取有效手段推进高中电磁学实验教学改革.

1 高中电磁学实验教学现状

在素质教育不断深化的现阶段，高中物理实验教学改革也逐渐开展.然而，从我国高中电磁学实验教学现状来看，其中还存在着以下一些问题.

(1) 教学理念落后，不适应新课程教学

教学理念落后，无法满足新课程教学标准要求，这是高中电磁学实验教学中存在的首要问题.一方面，教师不愿意去接受新理念，无法站在全局的高度和更高的层次去看待实验教学；另一方面，在实验教学中还存在“以讲代做”“以背代做”等现象，再加之电磁学实验中具有一些危险因素，所设计的实验也仅限于机械模仿和流于形式，学生缺少亲自动手操作的能力.

(2) 学生对实验重视程度不够

由于长期受到应试教育的影响，高中生对于物理实验的重视程度不够，虽然绝大部分的学生能够在教师的帮助下完成实验，但是对实验不具备较强的积极性和求知欲，对实验目的不明确，对于实验仪器的原理和结构也不能深入了解；有些学生认为实验的目的在于应对高考，从而以记忆实验代替亲自动手做实验.

(3) 实验教学模式僵化

现阶段的高中物理实验教学通常都是一个班级的学生在同一时间、用同一种方法完成同一个实验，学生按照教师所说的实验目的、原理、器材、步骤以及注意事项去做，这种固定的实验教学模式不利于学生思维能力的提高和智能的发展.对于电磁学实验而言，学生只是机械地重复教师在课堂中所做的演示实验，在教学内容和形式上没有留给学生足够的拓展空间.

2 高中电磁学实验教学改革案例

2.1 “用伏安法测电源电动势和内电阻”实验教学设计

(1) 展示实验方案，激发学习兴趣

向学生展示“怎样测量电源的电动势和内电阻”的实验方案.

② 电流电阻法：E=I(R+r)，转化为间接测量I和R；

④ 伏安法：根据E=U+Ir，转换为间接测量U和I.

学生可以利用已学的知识，选择实验方法，由此激发出对实验探究的兴趣.

(2) 创设情境，确定实验方案

教师引导学生在课堂上，自主选择实验方案，如用伏安法，确定其实验原理U=E-Ir，对于实验过程中使用到的实验器材予以确定，对于测量电路予以明确，教师需向学生提示实验操作规范.在此过程当中，教师可以将学生分成几个小组进行讨论，比较几种实验方案的优、缺点.学生分组进行实验，连接电路，对实验数据进行测量，借助EXCEL对数据进行处理，从中总结出实验结论，教师引导学生对实验结果进行交流和分析.

(3) 深入探究，优化实验

教师引导学生从公式和图像两方面着手，对内接法和外接法产生误差的原因进行具体的分析，提出问题：两种测量电路的测量结果相同吗？伏特表和安培表的引入分别引起了什么影响？学生通过探究，得出外接法所测量的结果小于内接法的测量结果，外接法的误差是由伏特表内阻所引起的，内接法的误差则是由安培表内阻所引起的.

通过对以上问题的分析，使得学生明白，实验过程中的测量误差是无法避免的，但是可以采取科学合理的测量方案来有效地减少误差；在此基础之上，对于以下三种情况来进一步引导学生对测量方案予以确定：①只要求对电动势进行粗测的时候，可以直接使用伏特表；②要求精确测定电动势的时候，可以使用内接法；③要求同时精确测量电动势和内电阻的时候可以采用外接法.

2.2 “楞次定律”实验教学设计

(1) 实验设计

在小车上将线圈固定，利用导线将线圈的输出端和复读机的话筒插座实现连接，将外接LED的输出线插入到复读机的耳机插座当中，接通复读机电源，按下放音键，开始进行以下实验.

首先，由远到近将磁铁向左推向线圈，注意不和线圈相接触，学生可以发现线圈和小车会跟随磁铁向左运动，且LED会发光，这种现象说明在线圈当中产生了感应电流，并使得线圈和磁铁的相对端形成了磁极，其和磁铁的磁极命名相同，在黑板上画出原磁场和感应电流的磁场示意图，由此展示感应电流的磁场是“反抗”原磁通量的增加.

其次，将磁铁靠近线圈，并向右拉动，使得磁铁离开线圈，此时可以看见LED发光，这种实验现象说明在线圈中产生了感应电流，感应电流使得线圈和磁铁的相对端形成了磁极，将其和磁铁的磁极设定不同的名称，并在黑板上画出原磁场和感应电流的磁场，由此说明感应电流的磁场在“补偿”原磁通量的减少.

再次，为了让学生感受到通过实验理解“阻碍”的意义，需要将小车予以固定，当磁铁的N极或S极接近或者是远离线圈的时候，可以明显地发现在磁铁和线圈之间好像是存在着一根无形的弹簧，对其相对运动产生了阻碍作用.

通过设计以上实验，学生对实验现象进行分析和总结，可以从中得出楞次定律：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.

(2) 验证感应电流的方向

一方面，当磁铁快速接近或者是远离线圈的时候，利用楞次定律和安培定则对其进行分析，由此判断出感应电流的方向，同时在等效电路图上将其予以标出.

另一方面，将显示感应电流方向的放大电路用导线连接到线圈上，然后将活动电路板去除，使得磁铁快速接近或远离线圈，将两个方向并联的LED的发光情况作为依据，对感应电流方向进行判断，对以上探究结论予以验证.

3 结语

综上所述，物理是一门以实验为基础的自然科学，实验是学生将物理知识和实际相联系的重要途径，在培养学生观察能力、思维能力和操作能力等方面起到了积极的促进作用.在实验教学中，应实现教学模式、教学方法的多样化，与现代教育技术实现有机结合，从而推进高中物理实验教学的可持续发展.

[1] 杨卉，温志华.案例分析：《伏安法测电源电动势和内电阻》实验课[J].中国电化教育，2004，(9)：62-63.

[2] 卞龙宝，王洪根.遵循认知规律 科学调整教材实验——谈“楞次定律”教学实验的调整和安排[J].科学大众(科学教育)，2012，(2)：24.

[3] 柯珊，马云鹏.基于学科核心内容的教学探索——以高中物理电磁学为例[J].教育科学研究，2016，(5)：47-52.