关于“探究感应电流的产生条件”的教学思考

邓芸怡 蒋基豪

（重庆市兼善中学 重庆北碚 400700）

关于本节内容，学生在初中已有一定的认识——对闭合电路的部分导线切割磁感线能产生电流，但在空间想象、问题本质的分析等方面还较为薄弱。因此，在教学中需从学生的已有知识出发，通过学生自主学习、探究实验、产生问题、协作交流等学习方法，从而解决问题得出产生感应电流的条件的结论。

教学引入是实验探究课中最为重要的一点，对于本节课更是如此，它不仅能调动学生的思维，还能引起学生的探究兴趣。而教材所设计的引入就过于平淡，两三句话就带过了，这样的引入可能对学生进行有效知识回顾这一目标都不能达到，那如何做到有效引入呢？有的老师可能用击剑的亮灯计数或者扬声器的使用作为引入，这两个引入一方面学生不能直观感受，另一方面在解释其原理时会很复杂，会涉及到许多还未接触的知识，就变成了一个有头无尾（学生并不明白现象与原理之间的关系）的事例，这种引入不算有效引入。其实这里我们可以借用教材中的“做一做”实验——摇绳发电来引入，引起学生的认知冲突——没有电源却出现了电流，电流是怎么来的呢。这个实验操作简单，需要的器材一根长导线加上灵敏电流计就可以了（这个实验学生也可以自己操作），同时在摇绳过程中电流计发生偏转时他们发现用已有的知识无法解释现象出现的原因，从而学生就会产生课堂参与感和继续探究的想法。如果说实验过程中，电流计指针偏转效果不明显，还可以借用微电流放大器对比操作，为之后学习变压器埋下伏笔[1]。

引入显然是有必要的，但对于探究型实验更重要的是引导学生做出合理猜想，并为之设计相关实验进行验证。探究感应电流的产生条件涉及的实验有三个：闭合电路的部分导线切割磁感线、条形磁铁插入或抽出线圈、模仿法拉第的双线圈实验。对于三个实验的衔接引导在很多物理老师上课的过程中都出现了问题，学生不能理解三个实验的目的，也就是为什么要是这三个实验。同时考虑到要让学生有充分的时间就行实验操作，我建议第一个实验——闭合电路的部分导线切割磁感线可以改为教师演示实验，这样在切割方面由教师演示能节约时间，也能让学生能充分回顾相关知识点。在演示过程中，教师需要做出导体棒的多种运动情况（进出、斜向、平行上下和左右），强调辨别什么叫切割。对于切割可以有这样的理解，当导体棒的运动可以一直进行时，导体棒是否能“切断”所有磁感线，如果可以这种行为就叫“切割”，随着课程的深入对切割也可以有这样的理解导体棒是否存在“不在由初始导体棒初位置和磁场强度方向所构成的平面内运动的情况”。

当第一个试验完成后学生对电流的产生已经有了初步猜想，电流的产生可能和导体的特定运动有关，此时教师可以继续利用实验器材演示，如果是导体棒不动，磁铁运动产生的切割行为也能产生电流，让学生知道切割是两者之间的特定相对运动，也为第二个实验“条形磁铁插入或抽出线圈”做铺垫。

对于两个实验的过渡，教材没有进行说明，但可以在上述演示实验的基础上（此时学生已经有了可以让磁体移动的思维）进行提问，是不是只有导体棒能产生电流，换成螺线管可以吗？学生在这个问题的引导下，就能开始设计实验。对比切割的实验，电流的产生必须满足闭合回路的特点，所以需将螺线管与灵敏电流计组成闭合回路，观察磁体进出螺线管和停留在螺线管的几种运动形式是否存在指针偏转。在这里学生会看到进入和抽出时指针偏转的方向是不同的，此时可以进一步提问这个现象应该与什么有关，这里会有部分学生觉得与磁体的运动方向有关，还有的人认为与磁场方向有关。对此老师进行提问：我们可以用什么实验方法去验证猜想。把磁体进出螺线管的磁极进行改变，就可以验证是否与进出方向有关。在操作后学生会观察到磁极改变（如果前面实验使用的为N极进出，现在改为用S极进出，反之同理）后相同运动中指针偏转的方向发生了改变，但依旧存在磁体运动时指针才会偏转的情况。这一操作说明了导体电流的产生与磁场的变化有关，但感应电流的方向还与磁场的方向有关，为下一堂课学习楞次定律做铺垫[2]。

通过上面的实验学生会发现闭合导体回路和磁体总是在发生特定的相对运动时才能在导体内产生电流，这里就需要做第三个实验——模仿法拉第的双线圈实验，当不存在运动时也有电流产生。关于两个实验的过渡可以这样设计：在上述实验基础上提问“在前面学习磁场时，除了磁体能产生磁场，还有什么物理装置可以产生磁场”。学生会快速联想到通电螺线管，这样教师就可以进行演示操作——将通电螺线管A充当磁体进出闭合回路中的螺线管B。当通电螺线管A静止放在螺线管B中时，电流计不再偏转。教师在这里需要引导学生回顾螺线管A产生的磁场方向该如何判断——安培定则。通过安培定则的复习，会让学生对电流改变从而让螺线管A的磁场大小发生变化，进而对螺线管B产生影响做出猜想，自然而然的就可以进行第三个实验了。当三个实验都完成后，进行分析论证就能得到感应电流的产生条件。

从以上的引入，到三个实验的引导衔接，可以培养学生严谨的科学态度，体会科学探索的过程特征，领悟科学的思维方法，并对之前有关电和磁的相关知识进行了巩固，也为之后的学习打下了基础，使得课堂效率更高。