基于核心素养探析电磁感应现象中双杆模型问题

（福建省莆田第一中学 福建莆田 351100）

一、学习科学知识，深化核心概念的理解

对于物理学科科学知识的学习，往往需要从概念学习入手。长期以来，物理概念教学多以关键性知识、原理、方法为主，忽视对核心概念意义、价值的传递。法拉第提出的电磁感应定律是重要的物理概念，从电与磁的关系揭示中推进人类走进电气时代。在课堂导入设计上，先从已掌握的前置性知识梳理入手，唤醒学生原有知识网络结构。

二、探究物理实验，培养学生科学方法

在物理课堂上，实验的融入，有助于学生通过实践活动，亲身体验科学知识，领悟科学思想，掌握科学方法。对于传统教学，往往以“凝固化”结论为导向，忽视学生自主探究与实践。为此，在优化课堂实验探究环节时，我们遵循“问题提出”、“作出假设”、“设计方案”、“得出结论”、“交流合作”五个步骤，来构建真实的实验探究情境。具体而言，前期介绍实验器材及主要内容，细化分组，并由各组自主挑选仪器设备，展开电路搭建，并进行实验探究。针对学生分组实验，在综合讨论后得出产生电流的几种方案：一种是磁铁插入，拔出螺线管；二种是电键通断，移动滑变电阻器，拔除铁芯；三种是在匀强磁场中插拔线圈；四种是在地磁场中转动线圈。根据上述产生电流的方案，分别由各组进行实验分析，并选派组长进行说明。由此，对于各组实验中物理量的变化，如B、S以及夹角θ的变化等进行记录。最后得出“磁通量”是统摄B、S及夹角θ的主要因素。也就是说，对于电磁感应现象中电流的产生条件是闭合回路中磁通量的变化。

三、还原科研事实，弘扬科学精神

杨振宁在物理学研究中提出“要站在问题开始的地方，特别是最原始的问题，不能被文献所影响”。可见，对于物理学科，除了让学生理解物理问题，了解物理知识，解决物理试题外，还要走进真实的物理学研究实际，从曲折的物理学发现中认识科学精神。

四、以双杆模型为例来培养学生的物理应用能力

在双杆模型中，通常双杆是变速运动，所受的安培力也是变力，不能用牛顿运动定律、运动学公式来求解，而利用动量定理，则可以为解决位移、速度、时间问题提供便捷方法，从中培养学生的物理思维与应用能力。如图1所示。

光滑平行双轨处于竖直向上的匀强磁场中，P、Q质量分别为M、m，现使两杆获得相同初速度，导轨足够长，问P杆、Q杆的最终速度？在该题解法中，根据题设P杆长2L，Q杆长L，磁场感应强度为B，在相同初速条件下，P、Q作切割磁感线产生感应电动势，P杆受安培力而减速，Q杆加速，但Q杆感应电动势与P杆反向，回路电流将减少。当P、Q两杆感应电动势相等时，回路电流为零，两杆将匀速运动即 2BLvP=BLvQ。假设所用时间为△t，回路电流为I，则对杆P，以向右为正方向，则应用动量定理得到 − 2BIL∆t=MvP−MvQ；同样，对于杆Q，可以得到：BIL∆t=M vQ−M v0。

另一种情形下，长度不等双杆在竖直方向运动，匀强磁场磁感应强度为B，如图2所示。

结语

以物理核心素养为导向来重构学科教学，对教师也提出更高要求。一方面要加强学科知识学习，提升教师专业素能；另一方面，关注教学活动优化，崇尚科学精神，引导学生从物理学中建树品格和关键能力。