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电磁感应实验教学中的几点创新

2019-07-05

农村青少年科学探究 2019年4期
关键词:磁感线左图右图

在电磁感应的教学中,通过提供多种多样的实验器材,为同学们搭建了一个充分展示个人才华和创新能力的平台,这让我发现了孩子们身上蕴藏的巨大潜能。

在以往的教学中,我们只是利用如图1所示的实验方法演示切割磁感线运动产生感应电流的原理,而这次通过开放式教学,同学们又探索出了许多其他的实验方案。

例如:如图2左图所示,在螺线管中插入条形磁铁,能明显地看到灵敏电流计指针的偏转;对比右图,条形磁铁在螺线管外部做相同的运动,灵敏电流计的指针几乎没有发生偏转。甚至有的同学还发现,调换条形磁铁的N、S极,指针偏转方向改变。

还有的同学,先用如图3左图所示的一个蹄形磁铁做实验,然后再用右图所示的两个蹄形磁铁做实验。将两个蹄形磁铁的N极都向上,他发现灵敏电流计偏转的角度变大了;将两个蹄形磁铁的S极都向上,线圈仍按原来的方向运动,灵敏电流计指针偏转的方向改变了。

还有的同学如图4左图所示,将两个蹄形磁铁的N极都向上,左右移动线圈,发现灵敏电流计的指针偏转很大。而如右图所示,将一个蹄形磁铁的磁极对调,同样左右移动线圈,灵敏电流计的指针几乎不动。

这是为什么呢?同学们经过讨论发现,左图N极都在上方,而S极都在下方,磁感线都是向下的——彼此加强,所以线圈同时切割的磁感线较多,产生的电流较大。而右图磁感线方向相反,磁场较弱,所以产生的电流较小。

这在以往的演示实验教学过程中是从来没有遇到过的!

如图5所示,也有些同学用线圈和条形磁铁做实验,可以让条形磁铁单独运动,也可以让线圈单独按同一方向运动,结果灵敏电流计指针偏转方向相反。有的同学还发现:线圈和条形磁铁做相对运动时,灵敏电流计指针的偏转角度最大。

同学们热情高涨,他们在探究产生感应电流的条件的同时,也探究出了影响感应电流大小以及方向的因素。有的小组居然还发现了下面的问题,他们的实验是这样的:如图6左图所示,左右移动线圈,发现电流表的指针偏转较大;然后再按右图同样左右移动线圈,发现电流表的指针几乎不动。这又是为什么呢?

图1

图2

在我的引导下,同学们发现:左图中线圈的上下两个边,虽然运动方向相同,但是所在位置的磁感线方向并不相同,下方的磁感线方向向下,而上方的磁感线方向向上,所以在上下两个边中,产生的电流方向是不同的。由于产生的电流有助于流动,所以对外电路能够产生电流。

而右图中,因为左右两个边切割磁感线运动的方向相同,而磁感线的方向也相同,所以在左右两个边中产生的电流方向是一致的。由于产生的电流不利于流动,所以对外几乎不产生电流。

到现在为止,同学们对产生感应电流的条件已经研究得很透彻了,但还是有同学有疑问:为什么闭合电路的一部分导体在磁场中静止时不能产生电流呢?经过讨论,同学们意识到:自然界中的能量是守恒的,也就是说,能量既不可能无缘无故产生,也不可能无缘无故消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其他物体。如果导体不运动,它就没有能量转化为电能。

此外,如图7所示,通过磁感线模型,孩子们非常直观地看到了线圈在转动过程中,有哪些边在切割磁感线,切割速度怎样,切割方向又怎样,从而很容易解决发电机的问题。

图3

图4

图5

图6

图7

教学效果评价:本节课我努力做到:学生探究性学习、教师问题式教学、师生合作化课堂。以兴趣为起点、以知识为主线、以实验为基础、以科学探究为灵魂、以培养能力为抓手,渗透物理思想和科学方法,激发学生的学习兴趣和学习热情。重生活、重过程、重实验、重探究、重方法、重应用、重交流、重合作,让学生体验、感受、参与知识的发生与发展的过程。在课堂中,创设情境,给学生一定的发展空间,让学生在探究中学习,激发学生的学习兴趣,点燃学生思维的火花,通过“体验——思辨——表达”进而做到“思维可视化”。在教学中,关注学生思维的发展,沿着学生思维的递进展开,使不同程度的学生都得到了良好的发展。教学中通过提供多种多样的实验器材,使课堂自始至终贯穿一种多向探索、勇于创新的积极氛围,着眼于学生创新意识和创新能力的培养。

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