高二物理楞次定律

“楞次定律”教学难点破译──探究实践新课标理念摘要：本节教学从感应电流的产生条件入手，质疑感应电流方向判定的探究课题，通过探究实验，首先建立感应电流磁场方向与原磁场方向的关系，接着理清闭合电路磁通量的变化→感应电流→感应电流的磁场→阻碍闭合电路原磁通量的变化等各变量间的联系，再互动突破以感应电流的磁场作为中间变量来确定感应电流的方向。最后，通过实例分析，从磁通量、力和能量三个角度进一步深化对“阻碍”内涵的理解。关键词：质疑探究互动突破深化在现行的新课标人教版高中物理3－2教材中，“楞次定律”是一节含有典型实验探究性的教学内容。教师如果充分利用教材提供的素材，增强学生探究活动，引导学生观察、分析实验现象，寻找共性，归纳和总结规律，对于培养学生的学习兴趣，提高实践能力和思维能力都具有深远的意义。然而，如何通过实验探究，发现以感应电流的磁场作为中间变量来确定感应电流的方向，顺理成章得出感应电流方向判定的简洁表述──楞次定律、如何理解“阻碍”的内涵，要突破这两个难点，对学生来说，确实存在一定的困难。以下是笔者对这两个难点的处理过程。一、创设情景，质疑搭桥情景1：教师播放Flash课件图1，再现情景，温故知新。教师：在上述实验中，我们已经得出感应电流产生的条件是什么？学生：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。教师：磁铁插入与抽出时，指针偏转的方向相同吗？指针左偏与右偏意味着什么呢？学生：不同。指针偏转不同，表明电路中的电流方向不同教师：如何才能知道线圈中产生的感应电流方向呢？（学生之间讨论，必要时，教师给予适当的引导）学生：如果事先搞清楚电流表的指针偏转方向与电流进入方向之间的关系，我们就可以进一步确定线圈中的电流方向了。二、确定课题、分组探究教师：如何才能知道指针偏转方向与电流进入方向之间的关系？是否可以通过实验来确定呢？（学生先进行思考、讨论）情景2：学生实验1：学生按图2接好电路，探究指针偏转方向与电流进入方向之间的关系，并完成下表。教师：如果在上述图1实验中，观察到指针向右或向左偏转，能否确定线圈中的感应电流方向？学生：电流表指针向右偏，表明电流从“正”（右）接线柱进入，进而知道线圈中的电流方向。教师：感应电流的方向是否遵循什么规律？下面通过实验来进一步探究。情景3：学生实验2：教师幻灯图1，学生接电路，做实验并填附表附表实验：探究感应电流方向的判定方法现象实验原磁场方向磁通量变化电流表偏转感应电流方向感应电流磁场方向B感与B原方向关系N极朝下插入S极朝下插入结论当原磁通量增加时，感应电流磁场与原磁场。N极朝下抽出S极朝下抽出结论当原磁通量减小时，感应电流磁场与原磁场。三、互动交流、突破难点情景4：教师分别投影两组同学的实验记录表，寻找共性，归纳结论，并回答问题。教师：你怎样确定感应电流的磁场方向？学生：当穿过回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当穿过回路的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。教师：知道感应电流的磁场方向，怎样确定闭合回路中的感应电流方向？学生：根据安培定则判定出感应电流的方向。教师：穿过闭合回路的磁通量的增减会导致什么结果？学生：闭合回路中有感应电流产生。教师：感应电流的周围又存在什么？学生：存在磁场。教师：感应电流的磁场B感是否总是与回路中原磁场B原反向？感应电流的磁场是否总是阻碍回路中原磁通量Φ原的变化吗？学生：B感与B原不总是反向，但是，感应电流的磁场总是阻碍回路中原磁通量的变化。教师：由上面的实验可以看出，感应电流磁场的方向与原磁场方向有密切的关系，而感应电流与它的磁场也是紧密联系的，我们是否可以用感应电流的磁场来联系感应电流方向呢？学生1：感应电流的磁场总是阻碍穿过线圈的原磁通量的增加或减小。学生2、学生3……情景5：教师逐步放映下面各量关系，引领学生归纳出楞次定律的简洁表述。教师：俄国物理学家楞次通过研究，早在1833年就总结出判定感应电流方向的方法，后人称之为楞次定律，其内容是：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。四、拓展延伸，深化理解教师：通过实验记录，楞次定律中，“阻碍”有什么含义？学生：（多种相似的说法，略）教师（总结）：当穿过闭合电路的磁通量增大时，感应电流的磁场与原磁场反向，“反抗”其增大；当穿过闭合电路的磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场同向，“补偿”其减小。即：从磁通量的角度，“阻碍”就是指增“反”，减“同”。情景6：互动练习[例题1]：如图3，当线圈ABCD向右远离通电直导线时，线圈中感应电流的方向如何？互动填表，得出感应电流方向，并归纳利用楞次定律判定感应电流方向的步骤：1．明确闭合回路中原磁场的方向；2．判断穿过闭合回路的磁通量如何变化；3．由楞次定律确定感应电流的磁场方向；4．利用安培定则确定感应电流的方向。[练一练]：法拉第最初发现电磁感应现象的实验如图4所示。软铁环上绕有M、N两个线圈，当M线圈电路中的开关断开的瞬间，线圈N中的感应电流沿什么方向？（学生思考讨论回答，教师总结）图4穿过线圈原磁场方向磁通量变化感应电流磁场方向感应电流方向向里减小向里顺时针[例题2]：如图5所示，A、B都是很轻的铝环，A环是闭合的，B环是断开的，现用一条形磁铁的任一极去靠近或远离A、B两环，分别会产生什么现象？（学生思考回答后，播放视频并解释现象）教师：从上例可以看出：从力的角度，“阻碍”是指电磁感应现象总是阻碍磁铁和线圈间的相对运动[思考与讨论]：在手持磁铁运动向A环运动时，人克服什么力做了功？能量是怎样转化的？学生：人手持磁铁向A环运动时，人克服磁场力做了功，并通过做功将机械能转化为电能。教师：从能量角度可以看出，通过阻碍实现了能量的转化，这表明楞次定律也遵循能量的转化和守恒定律。[练一练]：如图6，甲管完整、乙管开槽，两管中相同的磁铁从静止下落，哪个下落的快？磁铁在下落过程中，能量是怎样转化的？（讨论交流，并解释）