张景铨

摘要：本文通过介绍“楞次定律”教学设计思路，反思当前“楞次定律”课题在教学过程中存在的一些问题，对中学物理实施有效教学进行了探讨。

关键词：楞次定律；教学设计；有效教学

中图分类号：G633.7

文献标识码：A

文章编号：1003-6148（2014）5（S）-0009-3

楞次定律揭示了感应电流方向的规律，它为我们判定感应电流或感应电动势的方向提供了理论的依据和方法的指导。它是电磁感应的基本规律之一，也是中学物理主干知识，可视其为能的转化和守恒定律在特定过程下的必然推论。

楞次定律的表述中并没有直接告诉我们感应电流的方向，只是概括了确定感应电流方向的原则，给出了判定感应电流的步骤。而总结楞次定律的探究实验发现，感应电流的方向与产生感应电流的原因（磁通量变化）并不是明显相关，而是需要高度抽象的思维去揭示物理现象与内在规律的联系。所以，楞次定律的教学过程是相当抽象的。

“楞次定律”还是“实验探究课”的典型范例。它可以充分利用中学现有的器材，让学生亲自动手操作。引导学生分析实验现象，归纳和总结规律，这对提高学生的实验探究能力和综合素质有着极其重要的意义。

因此，教师在参加各级各类的公开课、教学评比活动时经常选择“楞次定律”这一教学内容。笔者近段有幸听了多位教师精心准备的“楞次定律”（感应电流的方向）的公开课，深受启发，感悟良多。为此，笔者提交一份有效教学理念下的“楞次定律”教学设计，抛砖引玉，恳请各位老师批评指正。

1 引发猜想——展开思维的翅膀

用一条细绳将一轻质铝环悬挂起来。如图1所示，按顺序完成以下实验：

（1）将条形磁铁的N极从铝环的侧面靠近铝环却不会吸引铝环，说明磁铁对铝环没有力的作用；

（2）将条形磁铁的N极远离A环的过程中出现A环被吸引的现象：

（3）将条形磁铁的N极靠近4环的过程中出现A环被排斥的现象。

观察以上现象后，请学生尝试做出解释。

由于前面学过磁现象和安培力等内容，学生不难回答：

①将环形电流等效成小磁体，它与条形磁铁发生了相互作用。于是出现A环被排斥或被吸引的现象；②A环被排斥或被吸引的现象说明铝环中电流的方向不同。

（4）提出问题：假如你是历史上第一个研究感应电流方向的人，猜猜看感应电流方向与什么因素有关？由此引入楞次定律的探究实验。

笔者曾发现不少教师采用“跳圈”实验来引课。“跳圈”实验生动、有趣，效果明显，的确能引起学生的兴趣。但笔者认为该实验用于引课仅是为了激发学生的求知欲，对本节教学活动的其他环节关联不大，不够有效，作为楞次定律的应用举例则更为恰当。

本文介绍的实验中的铝环用易拉罐饮料瓶身剪0.5厘米宽的一圈即可获得，用尽量细的绳子悬挂，经笔者实验效果明显。如果磁铁磁性不够，可以用两只并在一起操作，只要速度尽量快些即可。本实验优点在于它简单，让学生体会物理学就在身边；更为重要的是，它为把螺线管视作多匝金属环（为方便测量电流就多围绕了几圈）做了有益的铺垫。

2 探究总结——体验科学发现的过程

前面同学的回答对不对呢？如何判定电流的方向呢？引导学生回答用电流计。

（1）如图2所示，用电池和演示电流计组成电路，判定指针偏转与电流方向之间的关系。采用试触法介绍指针右偏表示电流从“+”接线柱流进，指针左偏表示电流从“一”接线柱流进。

（2）因单匝圆环产生的电流太小了，我们用多匝的螺线管取代图1中的铝环，螺线管的绕行方向通过外面的橡皮绳方向表示，将演示电流计与螺线管串联，如图3所示。演示插、拔磁铁时，电流计中电流方向改变，识别螺线管中产生的电流的方向。（3）学生自主完成图4所示的探究实验。

分别把条形磁铁的N、S极插入和拔出螺线管。注意观察电流计指针偏转情况以确定螺线管中感应电流的方向。两同学互相配合，一位实验操作，另一位记录，并将结果填在表1中。

（4）启发学生将螺线管和串联的电流计简化成圆环，画出图5中的4种情况的简图（没画出圆环中感受应电流的方向及其产生的磁感线方向）。

（5）设问：能不能不通过实验而直接判定出环中的感应电流的方向呢？

启发学生回答：用阻碍相对运动的方法可以判断圆环的磁极，由此判定感应电流的磁场，再利用安培定则判定电流方向。

教师用PPT逐个展示图5中4组实验中产生感应电流的磁感线方向。

思考：感应电流的磁感线与条形磁铁的磁感线之间有什么规律？

（6）归纳、总结得出楞次定律

分析图5中4组实验可以看出：当条形磁铁向下运动时。在环中产生的磁场增强（磁通量变大）。圆环感应电流的磁感线方向总是与磁铁的磁感线方向相反：反之。当条形磁铁向上运动时，在环中产生的磁场减弱（磁通量变小），圆环感应电流的磁感线方向总是与磁铁的磁感线方向相同。那么，如何概括“感应电流的磁场与条形磁铁的磁场”间的规律呢？

注意学生可能回答“相同”或“相反”，应引导学生提出“阻碍”关系。

最后提出：1834年，俄国科学家楞次通过多年艰难的实验研究，总结出了感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即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。这就是楞次定律的内容。

笔者听过不少老师上的“楞次定律”课，他们采用“发现法”教学。也让学生在老师的引导下做类似于图4所示的分组实验，用投影仪展示表2，在对表2实验结果分析后总结得出楞次定律。

笔者认为，物理学是一门实验的科学，让学生动手实验。经历科学发现的全过程是十分必要的。但是，这种教法存在以下不足：第一，学生对进行这些项目的操作的目的不甚明确：第二。学生要填写表2中多达二十几项的内容，还要分析、归纳并总结得到楞次定律，绝对不是易事；第三，楞次发现楞次定律尚要多年的努力，而学生却要在一节课内完成。这现实吗？即使是在现在知识体系清晰、实验器材精准的条件下，学生也是做不到的。

本教学设计从图1中圆环被吸引、排斥的现象出发，由磁铁与圆环的相互作用确定圆环的感应电流方向和磁感线方向。因圆环电流太弱而用螺线管代替圆环进行实验验证（当然。如果用DIS系统配强磁场也可直接用金属圆环），最后又等效还原成圆环，通过表1和图5分析总结得到楞次定律也就水到渠成了。整个教学过程目的明确，逻辑性强。凸显物理学从具体到抽象的方法。易于教学目标的有效达成。

3 验证和应用——学以致用的飞跃

在电磁感应现象的学习中，我们介绍过两种产生感应电流的电路：一种如图3所示，由切割磁感线（相对运动）产生；另一种便是如图6所示电路中，螺线管B不动（相当于环固定），通过开关S的闭合、断开，滑动变阻器的左、右移动，改变A线圈中的电流，从而改变B线圈的磁通量进而产生感应电流。在前面的学习中，我们只是说明感应电流的产生而没有涉及电流的方向，学了楞次定律之后，我们是否可以用楞次定律判定感应电流的方向呢？

教师用投影仪显示图6所示电路，两位学生一组，要求同学们用所给器材连接电路，通过开关S的闭合、断开，改变滑动变阻器的接入电阻等方法产生感应电流。两位同学配合，先在断开接入电流计的一根导线时判断电流的方向，然后再接入电流计加以验证。

笔者认为，学生在电磁感应现象的学习中已经熟悉图6电路。原理也已经了解。现在再让同学们结合楞次定律加以判断，至少有以下几点好处：首先。学生能加深对楞次定律的理解。全面理解电磁感应的相关规律：其次，能有效调动学生的学习热情；再次，通过同学问的合作、回答问题。增进了同学间的合作与交流。这比课堂上做（讲）例题、练习的效果要好得多。

有效教学是指教师在遵循教学规律的前提下，用最少的时间使学生获得最大的进步与发展。落实到每一节的物理课堂教学，应该让学生有实实在在的认知收获和体验感悟：落实到课堂教学的每一环节。教师的讲解、引导必须是有效的，学生的实验、合作必须是有效的。课堂教学的有效性具体表现在：学生在知识和技能方面。从不懂到懂，从不能到能；学生在过程和方法方面，从不会做研究到学会做研究：学生在情感和态度方面，从不感兴趣到感兴趣，从不懂与人合作到善于与人合作。

物理教学的主战场在课堂。追求课堂教学艺术的完美与课堂教学的高效应当成为教师一生孜孜不倦的追求，我们只有正确面对教学过程中存在的问题，勇于实践，善于总结，从完善自己的教学设计做起，才能不断提高课堂教学效率。

（栏目编辑 赵保钢）