《楞次定律》课堂教学反思

田亮

摘 要：《楞次定律》是物理学家楞次于1833年提出的，其主要内容是提供了一个判断电磁感应现象中感应电流方向的方法，该定律出现在人教版高中物理选修3-2电磁感应这一章的第2节，既是重点又是难点。但是很多学生往往会在学习这个定律的内容时，不理解这个定律的内涵，仅靠死记硬背来解决相关题目。就此，对《楞次定律》的课堂教学进行了一些反思。

关键词：阻碍；相对运动；楞次定律；能量守恒；认同感

本人在听组内老师上《楞次定律》这节课时深有体会，不少学生在听完这一节课后，并没有对老师的讲解产生共鸣，懵懵懂懂，很多学生仅仅是依靠老师总结的口诀“增反减同”来解决作业当中的题目，实际上对楞次定律的内涵并不理解。对于任课教师而言，绝大多数应对办法无疑是通过大量题目让学生加深印象、强化记忆。还有一部分学生，即便是做了很多题目，他还是对这个定律模棱两可、似懂非懂。那么，教师按照课本的内容进行讲授，学生为什么不能对这个定律产生共鸣，哪些难点阻碍了学生的理解呢？

一、急于求成，让学生懵懵懂懂

1.楞次定律内容的描述本身带有一定的隐晦性

纵观人教版的高中物理教材，对于绝大部分概念与规律的表述是较为直白的。例如，在人教版高中物理必修1中，介绍“力”这个概念时，书中对其是这样定义的“力是物体间的相互作用。”再有，在介绍“加速度”这个概念时，书中是这样表述的“加速度是表示速度变化快慢的物理量。”在介绍“自由落体运动”时，书中这样表述“忽略空气阻力，物体由静止开始的下落运动叫自由落体运动。”另外，在人教版高中物理必修2中，在介绍“动能定理”时是这样表述的“合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。”在人教版高中物理选修3-1中，介绍“电阻定律”时，书中这样描写“同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比。”在介绍安培力的方向“左手定则”时，书中是这样表述的“伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使其余四指指向电流的方向，这时，拇指所指的方向就是安培力的方向”……从以上表述可以看出来，课本对规律、概念的描述往往简洁明了，比较直白，采用的格式通常是“它是什么什么，它与什么什么有关系。”这种清晰明了的表述让人看了很容易产生共鸣，也容易让人接受并理解。但是，反观课本关于楞次定律的描述就具有一定的隐晦性。书中是这样表述楞次定律的“感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。”本节其实是在介绍感应电流的方向如何判断，按常规定义的语句格式来说，最好是以感应电流的方向为主语，类似“感应电流的方向为什么什么”，而楞次定律中并没有关于方向的直白描写，而是感应磁场的规律描写。看似只是简单隐藏了右手定则，但不得不说这样的表述有一定的隐晦性，而对于中学生而言，他们最怕绕弯子，哪怕只是一个小小的弯，这就给理解带来了一定麻烦。

2.理解楞次定律需要较强的语文理解能力

记得在讲“加速度”这一节课时，有相当一部分学生对“加速度是描述速度变化快慢的物理量”不理解，对“速度”“速度变化”“速度变化快慢”分不清。直到高三还有学生会混淆这三个物理量。这个情况无疑反映了一部分中学生的语文理解能力水平有限，对词语的理解有一定局限性。同样，楞次定律中“阻碍磁通量的变化”也属于类似一个情况，“阻碍”与“阻止”，“磁感应强度”“磁通量”与“磁通量的变化”浑浑噩噩分不清。有几次在我听课的时候，当讲授老师在课堂上提出“阻碍磁通量的变化”这个规律时，大部分学生是晕的，即便是老师再三重复，学生还是摸不着头脑。然后还没等这批学生缓过神来，老师就已经举例子在利用这个定律解题了，如果学生解不出，老师也就只能反复强调、反复叙述来达到记住的目的。如果学生还是搞不清，那老师可能就会使出杀手锏“增反减同”这个口诀来应付了，而学生也好像得到了神器，豁然开朗，原来只要记住这个口诀就好了，那么之前的不理解也就只能暂时先放放了。一节课既做实验又讲解，最终学生只记住了这四字口诀，不免令人无奈。

3.课本上的演示探究实验具体实施起来有困难

一般来说，老师在上这节课的时候都是老师逐步演示实验，引导学生完成探究，而不是让学生单纯探究。绝大多数老师之所以采用这样的办法，一来教师会觉得实验较为简单，课上演示演示就够了；二来教师可以快点引出结论，然后进行解题。但是，看似很简单的实验，能做好课堂演示并不容易，这里的难点主要有：

（1）器材本身在演示时具有一定的局限性

首先来说说线圈，目前大部分学校采购的铜线圈都比较小，而且铜线缠绕的匝数又非常多、非常密，在投影仪的垂直投影下，很难看出来铜线是如何缠绕的，不能直观看出铜线的缠绕方式，也就很难想象出电流的流动方向，通过灵敏电流计来看电流方向然后再推导出铜线中的电流方向也需要一定的过程，老师还要将立体的实验仪器在黑板上画出平面图，那么就会出现分析脱节的现象。实验的直观感受不强反映了器材本身作为演示具有一定的局限性，更加使学生难以有认同感，总是感觉听老师一个人在前面讲，下面的学生往往听之任之。

（2）演示探究的现象很难过渡到楞次定律上

如上所述，即便是老师完成了这个演示探究实验，也很难让学生想到楞次定律，过渡不够平顺。主要因为演示实验突出显示的是磁铁的运动方向以及灵敏电流计的电流方向，学生往往会把这两个方向联系到一起，而很难想到磁通量的变化和感应磁场的产生有什么联系。因为上一节课所讲的是磁通量的变化会产生感应电流，而没提到感应电流也会反过来产生感应磁场这个事情，那么这一节学生肯定也想不到感应磁场还会对原磁通量有什么作用。这也就导致了演示实验即便看到了实验现象，也很难过渡到楞次定律上。

综上所述，我们不难发现对于楞次定律而言，单靠简单的实验是不太能得到楞次定律这个结论，作为老师而言，因为事先已经知道了感应电流会产生感应磁场，那么老师会按照已经知道的大前提去分析这个实验结果。作为学生，理解上和老师的讲解将是脱节的，不能产生共鸣也是必然的，缺少认同感是本节课一个最显著的问题，学生不了解这个定律中蕴藏的道理，也就无法从实验中得出结论，最终记住的口诀却成为唯一的收获。由此可见，道理讲不清，反复练习起到的必然是短暂成果。对于科学的研究方法而言，本人觉得不少教师在讲授楞次定律时缺少了一个环节，那就是“猜想推理”这个环节，如果从“提出问题”直接跳跃到“实验探究”，学生由于前期没有经过猜想推理这个步骤，那么对于实验分析就无法做到有的放矢，很难抓住其中的主要线索。那么，如何增加“猜想推理”這个环节呢？endprint

二、科學分析，使学生有的放矢

1.理论猜想先行，让学生不茫然

本人觉得本节课可以采用先进行理论猜想，然后再付诸实践加以证明，以这样的过程来进行讲授。前面在必修二的时候，我们就学过能量守恒定律，该定律以简洁明了的话语概括自然界所必须遵守的一条亘古不变的真理，引领着客观世界的发展。这个规律也是学生都认同的规律，所以可以先借用能量守恒定律来进行理论分析，增加学生的认同感，为后续实验做好准备。

场景介绍：在光滑的平面上固定着一个多匝螺线管（闭合），在其右侧靠近线圈的地方有一个条形磁铁保持静止，磁铁能沿着螺线管的中央轴线穿过，某时刻磁铁获得了一个初速度，向左运动接近线圈，试着回答以下问题：

（1）线圈内磁通量是否变化？线圈内是否有电流？

（2）靠惯性运动的磁铁在靠近线圈的运动过程中会做何种运动？

第一个问题学生肯定都能得到答案，因为上一节课刚刚学过了电磁感应现象中感应电流的发生条件，本题很明显线圈出磁场越来越强，磁通量越来越大，所以满足感应电流发生的条件，答案是肯定的。

第二个问题学生必然要有一番讨论，老师可以缩小范围，只让学生考虑“匀速”“加速”“减速”在这三种情况中做选择。如果学生无从下手，可以引导学生往能量守恒的方向去考虑。因为电能是不可能凭空产生的，必然有其他类型的能量在减少，磁铁之前由于在水平面上运动，重力势能是不变化的，那么磁铁的动能肯定随着时间减少，也就是说条形磁铁会做减速运动。老师可以接着引导学生去思考，减速肯定是受到了阻力，那么单匝线圈中的电流怎么流动才能使条形磁铁减速呢？前面也学过同名磁极相斥，异名磁极相吸，配合右手定则，学生肯定会判断出线圈中的电流方向。接下来，老师可以变换题目中条形磁铁的运动方向，如果某时刻磁铁获得了一个初速度，向右运动远离线圈，同样试着回答刚才的那两个问题。由于磁通量变少，所以线圈中肯定也会产生电流，还是由于能量守恒定律，电能的生成肯定伴随着动能的减少，通过右手定则也必能将电流方向画出来。

如图4所示，我们将理想化实验进行推广，便可以得到一个普遍的规律性认识：“电磁感应现象中，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁体的相对运动。”我们知道，楞次定律是从阻碍磁通量的变化为出发点来介绍电磁感应现象中感应电流方向的，但是我从另外的一个角度来阐述这个定律，从以上几个模型中可以得到一些结论，本来楞次定律说的是阻碍磁通量的变化，这个时候将其归纳成阻碍磁体的相对运动，相比前者，更能让学生接受，学生也更能产生认同感。以理论推导为突破口，以能力守恒定律为依据，做到循序渐进、有的放矢，为学生真正理解电磁感应的内涵做好铺垫。

2.科学实验跟进，让学生不慌乱

之前我们已经将楞次定律的另外一种表述“来拒去留”以理论的方式进行了推理，那么实际验证就成为学生理解楞次定律的再一次加深、加强。

如图5所示，为了反映阻碍“相对运动”这个概念，我们可以将书本上的实验稍作修改。一方面，我们通过实验（a）、（b）来还原课本上的经典实验，从灵敏电流计的偏转方向来验证感应电流的方向是否与理论上相一致；另一方面，我们通过实验（c）、（d）来验证楞次定律所要表达的是阻碍磁体的相对运动，所以这一次我们让磁体不动，让线圈去靠近和远离磁体，从中我们会发现相同的规则，与前期的理论验证也是相一致的。也就是说，通过实验，我们会发现（a）、（c）两组实验的实验现象是完全相同的，（b）、（d）两组实验的实验现象是完全相同的。那么，对于学生理解楞次定律中阻碍“相对运动”这个问题将会是极其有帮助的。既然已经通过实验的方式对“来拒去留”进行了验证，那么接下来教师就可以和学生一起来理解楞次定律原文中的“增反减同”了。甚至很多教辅资料里出现的“增缩减扩”估计也是可以被学生理解的。那么，当我们处理类似的问题时就会事半功倍。如图6，“当一个条形磁铁靠近一个事先静止的铝环A时，铝环会有怎样的运动？”这类问题时，学生不但能快速答出来铝环的运动情况，还能参悟到其中的道理，这远远比死记硬背要好很多。

本节楞次定律的课堂教学难点就在于提出问题后并不需要马上进行探究实验，因为实验所展现的现象与定律本身相差太远，而中学生基于自身各方面能力的限制，他们很难将实验现象与定律本身相结合，认同感不足，探究实验也就失去了其应有的意义。试想，电磁感应现象的发现法拉第用了10年时间才总结出规律，我们只用一个课堂演示实验就能探究出结果来显然有悖客观事实。如果我们能从实际出发，转换观念，采用科学的研究方法，从提出问题到理论猜想再到最后的实验证明，学生将一层一层揭开表象，一步一步发现其中的道理，不茫然、不慌乱，不但让学生切身体会到研究问题所要遵循的科学步骤与方法，还学到了知识，更强化了能力，这不正是我们物理教师所追求的“授人以鱼，不如授人以渔”吗？

参考文献：

[1]陈慧源.“楞次定律”教学之浅见[J].中学物理教学参考，2002（6）.

[2]邢洪明.谈楞次定律的教学过程[J].物理教学探讨，2006（6）.

[3]朱向阳，施朝群.楞次定律教学探讨与实验设计[J].物理实验，2010（6）.

[4]张巧.浅谈对楞次定律的理解[J].中学生数理化，2012（11）.

[5]吴强.楞次定律中的哲学思想[J].中学物理教学参考，2012（9）.endprint