關(guān)于楞次定律的活動(dòng)探究式教學(xué)設(shè)計(jì)
摘 要:活動(dòng)情境的創(chuàng)設(shè)是建構(gòu)民主、開(kāi)放、互動(dòng)、生命課堂的前提,是課堂教學(xué)的靈魂。古語(yǔ)有云:授人以魚(yú)不如授人以漁。文章以楞次定律的活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)為例,談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)創(chuàng)設(shè)生活化和富于探究性的活動(dòng)情境,以情激趣,開(kāi)展活動(dòng)探究式教學(xué),從而不斷提升學(xué)生的自主探究能力和創(chuàng)造性思維能力。
關(guān)鍵詞:活動(dòng)探究式;教學(xué)設(shè)計(jì);活動(dòng)情境;設(shè)計(jì)思想
中圖分類(lèi)號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2016)2-0004-4
楞次定律是高中物理電磁學(xué)部分的重要內(nèi)容。從知識(shí)結(jié)構(gòu)上來(lái)看,前面一節(jié)內(nèi)容解決了感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。那么,自然就有學(xué)生提出感應(yīng)電流的方向如何判定、大小怎么求解的問(wèn)題。感應(yīng)電流方向的判定問(wèn)題就是第三節(jié)要解決的問(wèn)題。因此,感應(yīng)電流的方向與引起感應(yīng)電流的磁通量變化之間的關(guān)系是本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)。同時(shí),由于規(guī)律本身比較抽象,學(xué)生沒(méi)有相應(yīng)的生活經(jīng)驗(yàn),所以又是教學(xué)的難點(diǎn)。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的認(rèn)知水平,采用活動(dòng)探究式教學(xué),即:創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境—學(xué)生討論—猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—探索實(shí)驗(yàn)—分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—建構(gòu)楞次定律—結(jié)論應(yīng)用。
學(xué)情分析:
學(xué)生已經(jīng)掌握了磁通量的概念,并會(huì)分析磁通量的變化;已經(jīng)知道了條形磁鐵的磁感線的分布;學(xué)生已經(jīng)利用實(shí)驗(yàn)器材(條形磁鐵、電流計(jì)、線圈等)研究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
教學(xué)方法:活動(dòng)探究法。
教學(xué)用具:
分組實(shí)驗(yàn)儀器:條形磁鐵、電流計(jì)、線圈、滑動(dòng)變阻器、電鍵、雙環(huán)、導(dǎo)線若干;
演示實(shí)驗(yàn)儀器:鋁管兩根(1米)、強(qiáng)磁性球、鐵球、條形磁鐵。
活動(dòng)過(guò)程:
活動(dòng)1 演示實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生的探索熱情,引入新課。
教師演示落磁實(shí)驗(yàn)(如圖1所示),將強(qiáng)磁性球和鐵球從同一高度由靜止自由釋放分別通過(guò)鋁管。為什么強(qiáng)磁性球比鐵球下落得慢呢?一下子就激發(fā)了學(xué)生的探索熱情,學(xué)生猜想可能是感應(yīng)電流的.磁場(chǎng)起了阻礙作用,教師順勢(shì)引入新課,學(xué)完楞次定律我們就能揭開(kāi)這一奇妙現(xiàn)象的神秘面紗。
圖1 落磁實(shí)驗(yàn)
活動(dòng)2 分組完成雙環(huán)實(shí)驗(yàn),觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,猜想決定感應(yīng)電流方向的因素。
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn):
探究目的:猜想決定感應(yīng)電流方向的因素。
實(shí)驗(yàn)器材:雙環(huán)、條形磁鐵。
實(shí)驗(yàn)裝置:如圖2所示。
圖2 雙環(huán)實(shí)驗(yàn)
師:哪個(gè)鋁環(huán)能產(chǎn)生感應(yīng)電流,怎樣使它產(chǎn)生感應(yīng)電流?
生:閉合的鋁環(huán)才可能產(chǎn)生感應(yīng)電流,只要改變通過(guò)它的磁通量就可以使它產(chǎn)生感應(yīng)電流。
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì):
師:如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)才能證明其中確實(shí)有感應(yīng)電流呢?下面請(qǐng)同學(xué)們分組討論,一會(huì)兒請(qǐng)同學(xué)匯報(bào)討論的結(jié)果。
生:磁鐵的一極靠近或遠(yuǎn)離閉合鋁環(huán)時(shí),鋁環(huán)產(chǎn)生了運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)是磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的作用,這就證明了環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生。
師:那么,我們?cè)儆懻撘幌麓盆F靠近或遠(yuǎn)離閉合鋁環(huán)時(shí)感應(yīng)電流的方向如何確定?
生:環(huán)中感應(yīng)電流相當(dāng)于小磁針,可根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況和右手螺旋定則判斷。
觀察與記錄(如圖3所示):
圖3 雙環(huán)實(shí)驗(yàn)探究
學(xué)生分析猜想:感應(yīng)電流的方向與原磁場(chǎng)的方向、磁通量的變化有關(guān)。感應(yīng)電流的磁場(chǎng)阻礙原磁通量的變化(增反減同,來(lái)拒去留)。
活動(dòng)3 分組實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步驗(yàn)證學(xué)生在活動(dòng)2中猜想決定感應(yīng)電流方向的因素的正確性。實(shí)驗(yàn)探究,觀察、記錄、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,構(gòu)建楞次定律。
師:如何才能知道電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向之間的關(guān)系?
是否可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定?(學(xué)生先思考,再分組討論,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案)
生:將電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、靈敏電流計(jì)用導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路,根據(jù)電源正接和反接兩種情況下電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn),即可判定電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向之間的關(guān)系。
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn):學(xué)生按如圖4所示接好電路,探究指針偏轉(zhuǎn)方向與電流流向之間的關(guān)系,并總結(jié)得出結(jié)論。
學(xué)生:電流從電流計(jì)的左接線柱流入,指針向左偏轉(zhuǎn);電流從電流計(jì)的右接線柱流入,指針向右偏轉(zhuǎn)。
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證活動(dòng)2中學(xué)生的猜想。
探究目的:
1)感應(yīng)電流的方向與原磁場(chǎng)的方向有什么關(guān)系?
2)感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化有什么關(guān)系?
實(shí)驗(yàn)器材:條形磁鐵、螺線管、靈敏電流計(jì)。
實(shí)驗(yàn)電路:如圖5所示。
觀察與記錄(如圖6所示):
師:可以根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象概括出感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系嗎?
生:很難。
師:是否可以通過(guò)一個(gè)中介——感應(yīng)電流的磁場(chǎng)來(lái)描述感應(yīng)電流與磁通量變化的關(guān)系?
生:可以。磁鐵磁場(chǎng)的變化在線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流,而感應(yīng)電流本身也能產(chǎn)生磁場(chǎng),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向既跟感應(yīng)電流方向有聯(lián)系,又跟引起磁通量變化的磁場(chǎng)有關(guān)系。
師:請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察來(lái)分析三者之間的關(guān)系。
學(xué)生分析結(jié)果展示(如表1所示):
學(xué)生歸納總結(jié),自然建構(gòu)楞次定律。
楞次定律:感應(yīng)電流具有這樣的方向,就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
活動(dòng)4 深入理解楞次定律,從不同角度來(lái)分析阻礙的含義。
師:誰(shuí)起阻礙作用?(如圖7所示):
生:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。
師:阻礙什么?
生:引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
師:如何阻礙?
生:增反減同。 師:能否阻止?
生:否,只是使磁通量的變化變慢。
師:阻礙的方式還有哪些?
生:來(lái)拒去留感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
生:從線圈面積變化看:增縮減擴(kuò)。
活動(dòng)5 實(shí)例分析,程序知識(shí)顯性化,建構(gòu)應(yīng)用楞次定律解題的一般思維程序。
例題 法拉第最初發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)如圖8所示,軟鐵環(huán)上繞有A、B兩個(gè)線圈,當(dāng)A線圈電路中的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,電流計(jì)中的感應(yīng)電流沿什么方向?
師:閉合回路中原磁場(chǎng)的方向?
生:順時(shí)針。
師:開(kāi)關(guān)斷開(kāi)瞬間,原磁通量如何變化?
生:減小。
師:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向如何?
生:順時(shí)針。
師:電流計(jì)中感應(yīng)電流的流向?
生:向左。
師:請(qǐng)同學(xué)們歸納總結(jié)出應(yīng)用楞次定律解題的一般思維程序?
學(xué)生進(jìn)行小組討論,成果展示,如圖9所示。
活動(dòng)6 應(yīng)用楞次定律解釋落磁實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,首尾呼應(yīng),結(jié)束新課。
師:是什么阻礙了磁性球的下落?
生:感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。
學(xué)生應(yīng)用楞次定律解釋落磁實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,親手揭開(kāi)了這一奇妙現(xiàn)象的神秘面紗,體會(huì)到成功的喜悅。
設(shè)計(jì)意圖:
教師利用教科書(shū)提供的素材,設(shè)置富有探究性的活動(dòng)情境,以情激趣,引導(dǎo)學(xué)生觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,合作交流,尋找共性,歸納和總結(jié)規(guī)律,達(dá)到楞次定律的自然生成以及應(yīng)用楞次定律解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
興趣是最好的老師。因此,在楞次定律的活動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)中,通過(guò)落磁引入新課,激發(fā)學(xué)生的探索熱情。不斷創(chuàng)設(shè)生活化和富有探究性的問(wèn)題情境,以情激趣,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)自主活動(dòng)探究,體驗(yàn)用感應(yīng)電流判定方法引入楞次定律的建構(gòu)過(guò)程,建構(gòu)楞次定律解題的思維程序以及逐步揭示楞次定律的本質(zhì)。在整個(gè)活動(dòng)教學(xué)過(guò)程中:教師不再是演員,而是導(dǎo)演;學(xué)生不再是觀眾,而是主角。教師充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,讓他們自主地參與到活動(dòng)探究中去,真正做課堂的主人,使課堂充滿生命力。
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