陈文莉 黄蕾 陶孝波

摘 要：在日常物理教学中，“如何让学生乐学”一直是教师关注的问题.利用创新实验，帮助学生开阔思维，丰富联想，变好奇心为持久的兴趣，促进学生达到积极学习的目的.

关键词：感应电流;创新实验;设计

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）18-0031-02

基金项目：重庆市教育科学“十三五”规划课题“核心素养视域下的中学物理微信公众号建设与应用的研究”（项目编号：2020-05-198）.

作者简介：陈文莉（1967-），女，重庆江北人，本科，中学高级教师，物理教研员，研究方向：中学物理教育教学、课堂教学改革与实践的研究;

黄蕾（1990-），女，重庆奉节人，硕士，中学一级教师，研究方向：初中物理课堂教学研究;

陶孝波（1986-），男，重庆垫江人，本科，中学二级教师，研究方向：初中物理实验创新研究.

著名教育家苏霍姆林斯基说：“如果教师不想办法使学生产生情绪高昂和智力振奋的内心状态，就急于传授知识，那么这种知识能使人产生冷漠的态度，而使不动感情的脑力劳动带来疲劳.”因此，物理课在课堂导入时需特别注意趣味性.

在九年級“科学探究：怎样产生感应电流”一节，笔者利用新颖的情景教具“能量环”引入新课，用贴近生活的素材让学生产生共鸣，快速激发学生的学习兴趣，调动课堂气氛，促使学生积极主动地寻求知识.

就一堂课而言，课的开始与结尾，素有“黄金环节”的美称.所谓“龙头”（开始）、“豹尾”（结尾），就是说“头”与“尾”要新奇别致、引人入胜.

“摇绳发电”作为经典实验，常出现在“科学探究：怎样产生感应电流”一节的课外实践活动中，由于该实验要求场地宽大，一直以来都未能在教室内直观演示.笔者通过大胆创新实验教具，在课的结尾，让学生们上讲台自己动手操作，实现了在小空间里直观呈现“摇绳发电”物理现象的目的.学生眼见为实，寓知识的理解与应用于娱乐之中，让学生对物理学习兴致勃勃、兴趣盎然.

1 教具“能量环”的设计、制作和演示

1.1 设计缘起

在电影《疯狂的外星人》中，外星人的能量来自于头上的能量环.只要能量环发光时，外星人就能获得强大的能量，观看过电影的学生一定对这一场景印象深刻.如果在课堂上能拿出一个使环上的小灯珠发光，并且只要学习了本节知识就能知道原理的“能量环”，学生一定非常好奇，进而激发主动学习的欲望.

1.2 所需器材

U型槽、LED灯珠、漆包线、铷磁铁、硬铜丝、钳子、焊锡（或502胶水）.

1.3 制作步骤

首先依托已经成熟的3D打印技术制作好U型槽，接着将漆包线顺着一个方向绕在U型塑料槽内，一共绕制400圈左右，再将漆包线的两端头引出，打磨掉绝缘层后分别接到两根并排的硬铜丝上，然后将LED灯依次用钳子和焊锡（502胶水也可）并联在两根铜丝上（如图1所示）.

LED有单向导电性，在原来相邻的LED灯珠之间，再依次接上另外一种颜色的LED灯珠，且其正负极顺序与原来的LED灯珠的接法相反（如图2所示）.这样当切割方向相反时，原来的LED灯珠会熄灭，另外一种颜色的LED灯珠就会发出不同颜色的光;若保持切割方向不变，只调换磁极方向，也能看到LED灯珠发光的颜色发生改变，从而创新地探究了影响感应电流方向的因素.在选LED灯的时候，一定要注意要选择两种颜色对比度大的灯珠.

1.4 实验在课堂中的应用

用于引入新课，教学片段如下.

教师：最近有一部非常好看的电影叫《疯狂的外星人》，大家有去看吗？（播放电影《疯狂的外星人》视频片段，视频主要突出电影中的能量环）

教师：外星人之所以很厉害，是因为它头上戴了一个能够发光的“能量环”.

教师：今天老师也带了一个能量环，同学们想看看吗？

教师：大家看到老师的能量环上有一些小灯泡，那怎样让小灯亮起来？

学生：加电池.

教师：可以，但现在老师手上没有电池，同样也能使小灯泡发光.

教师左手叉腰，右手拿起能量环，在上衣口袋表面附近上下挥动.

学生：亮了.

教师：你们也可以创造奇迹，有没有同学想来试一试？（请一名男同学上来）

男同学左手叉腰，手拿起能量环，上下挥动.

教师：加油！怎么不亮了？

教师：老师再试试.（接过能量环再做演示）

教师：其实并不是老师有超能力，是因为老师上衣口袋里藏有一块铷磁铁.看来这个电流是磁铁产生的，今天我们就来探究磁铁产生电流的现象.

用于课中，承上启下，教学片段如下.

教师：如果线圈不动，移动磁铁，可以产生电流吗？

学生：能.

教师：线圈不动，上下移动磁铁小灯发光，请仔细观察小灯的发光情况：

向下，白灯亮;向上，红灯亮.（注意操作时，将能量环立起来）

提问：怎么一会儿白灯亮？一会儿红灯亮？

教师：能量环上接的是LED灯，具有单向导电性.电流从这个方向流入，白灯亮;反过来，红灯亮，原来是因为电流的方向不一样.

教师：感应电流的方向与哪些因素有关呢？

学生：与导体的运动方向和磁场方向有关.

教具“能量环”其实质为一个利用电磁感应发电让LED灯发光的“发光环”.在新课引入时演示，红、白两种颜色的灯珠交替发出耀眼的光亮，学生既觉得好玩又感到好奇，从而产生主动学习的愿望.其次，在探究了产生感应电流的条件后，继续用这套教具讲解，利用LED的单向导电性，观察相反方向切割磁感线和改变磁极方向LED灯的发光现象不同（红、白交替发光），这对后续分组实验——“探究影响感应电流方向的因素”起到很好导引作用.教具“能量环”轻巧便于携带，现象明显，而且贯穿了整节课，起到了让学生乐意学习的作用.

2 教具“摇绳发电”的设计、制作和演示

2.1 设计缘起

以往“摇绳发电”实验多是采用一根长度优势明显的单芯导线进行摇动，从而切割磁感线产生感应电流.笔者将单根长导线换为多匝数线圈来切割磁感线，节省空间又增大了感应电流.

2.2 所需器材

10米长的电缆网线、导线、灵敏电流计.

2.3 制作步骤

选择内含八根绝缘导线的电缆网线两根，将电缆网线依次错开进行串联（如图3所示），形成多匝数线圈，再分别与导线、灵敏电流计相连即可.

2.4 实验原理

“摇绳发电”实验改进的关键之处在于形成多匝数线圈，进而可以实现小空间产生大电流的现象.选择电缆网线是因为其内部含有多根绝缘导线，实验原理如图4所示，假如电缆网线中有三根绝缘导线，每根导线有两个端口，分别标上对应的1号、2号、3号，空出左上的1号和右下的3号分别与灵敏电流计相连，将中间剩余的4个端口错开相接，便形成了三匝线圈，当摇动线圈切割地磁场时，每根导线组成的闭合回路的磁通量都在发生改变而产生电动势，进而产生较大的感应电流.

2.5 实验在课堂中的应用

“摇绳发电”实验主要是帮助学生了解感应电流在生活中的应用，在“科学探究：怎样产生感应电流”一堂课的结尾，可以由学生自己操作实验器材，实现空中来电，极大激发了学生的学习热情，升温课堂互动氛围，促进学生积极思考，助力高质量完成课堂教学.

“摇绳发电”实验操作起来轻便灵巧，无论是课堂教室里的演示，还是作为学生在操场等地进行第二课堂繁荣实验都非常可行，且取材方便、制作簡单、效果明显，值得借鉴.

3 结语

为了提升教学质量，丰富教学内容，笔者遵循“实验直观性、实验低成本”的原则，大胆对实验进行创新设计与改进，使学生在物理课上保持旺盛的求知欲，以高涨的学习热情，投入物理知识的学习中，进而达到学而不厌的教学效果.

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（收稿日期：2021-05-14）