“楞次定律”是高中物理電磁學部分的重要內(nèi)容，也是高中教學的難點。傳統(tǒng)的教學設計是：教師演示實驗學生觀察實驗教師引導學生分析得出楞次定律講解例題課堂訓練課后鞏固。在通常物理教學過程中對“楞次定律”的探究采用的是表格法，即收集原磁場方向、磁感應強度的變化、感應磁場方向、感應電流方向等多個研究變量的信息，然后分析多個變量的關系，歸納總結得出結論。按照這樣的流程操作，雖然也能讓學生學會如何應用楞次定律來判斷感應電流的方向，但不難看出這種教學模式仍為“師傳生受”，學生還是被動地接受知識，即使學會了，也不能算會學，而且學生的創(chuàng)新精神和實踐能力亦難以得到進一步培養(yǎng)，教學實踐表明這種分析歸納方法由于涉及相關因素太多，學生找出規(guī)律較為困難。面對新課程改革的要求，為營造一個讓學生自主學習的良好環(huán)境，本節(jié)內(nèi)容采用“探究式”教學，即：“創(chuàng)設一個問題情境學生討論猜想設計實驗探索實驗分析實驗現(xiàn)象得出楞次定律課堂講練鞏固練習”。這樣通過讓學生自己動手操作、動眼觀察、動腦思考，引導他們自己獲取知識，不僅活躍了課堂氣氛，還發(fā)展了學生的思維能力和創(chuàng)新能力。

一、探究課題的選擇

基于這種考慮，本節(jié)課的探究方案創(chuàng)造性地設計為“兩步”：第一步：學生分組探究當磁鐵移近或遠離閉合導體線圈時，觀察導體線圈與磁鐵的相互吸引或排斥現(xiàn)象，通過右手螺旋法則探究感應電流的方向。由此得出結論：感應電流總是要阻礙引起感應電流的相對運動。

第二步：利用原副線圈實驗，控制原線圈中電流變化情況，探究副線圈中產(chǎn)生的感應電流方向的規(guī)律。

這是一種逐步遞進的探究過程，這樣的設計符合學生的認知水平，因為學生實驗觀察到的是導體與磁鐵間阻礙相對運動的規(guī)律，由感應磁場方向得出感應電流方向比較容易。

進而將兩步分別得出的結論：①感應電流總是要阻礙引起感應電流的相對運動；②感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。引導學生對比分析后概括得出楞次定律的準確表述。

這樣做，符合物理學史上的科學研究順序，能使學生逐步體驗探究的實質，提高學習興趣。另外，也與已經(jīng)學過的電磁感應現(xiàn)象的敘述順序一致，容易由直觀的相對運動轉向較為抽象地以磁通量及磁通量變化為研究變量的探究，符合一般認知規(guī)律，突破了難點，使研究逐步深入，學生易于理解。

二、先進的實驗設備使探究過程更加直觀、簡捷

DIS數(shù)字信息系統(tǒng)所配備的“數(shù)據(jù)采集器”，能方便地檢測導體中的微小感應電流，在屏幕上清楚地顯示感應電流的大小和方向。這是一般電磁式儀表無法達到的。數(shù)據(jù)采集器的使用，使探究感應電流的過程更加直觀、簡捷。先進的實驗設施進入高中物理課堂，既增加了探究的科學性，又提高了效率；既增加了學生的學習樂趣，又是學生親身經(jīng)歷了現(xiàn)代化科學探究的手段，體驗科學探究的快樂。

“數(shù)據(jù)采集器”能方便地檢測導體中的微小感應電流，將副線圈改為單匝線圈，降低了判定線圈中電流的方向的難度，有利于發(fā)現(xiàn)關系，概括結論。

三、學生初始狀況分析

在以前的教學中已經(jīng)多次使用數(shù)字信息系統(tǒng)實驗設備，學生已具備了操作、觀測的技能，可以在對感應電流方向的探究中較熟練的使用；學生也已經(jīng)具備了探究感應電流方向所需的相關知識。任課教師在使用現(xiàn)代化教育技術方面也具有較高的水平，這就為課題探究的順利實施提供了技術保證。

附教學過程實施：

執(zhí)教人：山東師大附中物理組李成金老師。

探究目標：探究判斷感應電流方向的規(guī)律，體驗歷史上關于確定感應電流方向的探究途徑。

教學目標：

1．理解楞次定律，解釋有關現(xiàn)象。

2．運用已有知識和實驗技能探究感應電流的方向。

3．熟悉科學實驗的探究方法，即熟悉依據(jù)實驗獲得的資料信息進行分析、推理、概括，得出有關結論的探究過程。

4．熟練DIS數(shù)字信息系統(tǒng)實驗設備的使用。

5．獨立思考、交流討論、體驗小組合作學習過程，培養(yǎng)合作能力及團隊精神。

教學用具：計算機、DIS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器、微電流傳感器、數(shù)據(jù)線、條形磁鐵、干電池、雙環(huán)實驗、電磁阻尼振動實驗。

教學過程：

一、引入課題

師：請同學們按圖1連好數(shù)據(jù)線和微電流傳感器，打開數(shù)據(jù)采集器，重復上一節(jié)課我們探究感應電流產(chǎn)生條件的操作，并注意觀察電腦屏幕上的顯示。（學生操作）

師：從屏幕上的電流脈沖我們可以獲得什么信息？（學生分組探究）

學生：脈沖的方向不同，所以獲得的感應電流的方向不同。

師：脈沖的方向與電流流入接線柱方向的關系如何確定？（學生分組討論）

生：拿一節(jié)干電池，連入接線柱，通過試觸，觀察脈沖方向，因為干電池的正負極是確定的，就可以知道脈沖的方向與電流流入接線柱方向的關系。

（學生分組探究）（學生匯報實驗結果）

老師進一步總結，以明確屏幕顯示電流脈沖的方向與電流流入接線柱方向的關系──電流從紅接線柱流入，電流脈沖向上，反之，電流從黑接線柱流入時脈沖向下。

二、教學過程設計

1．從相對運動的角度，利用雙環(huán)實驗，探究感應電流與相對運動的關系，提出探究課題

師：通過前面的實驗，我們發(fā)現(xiàn)在不同情況下感應電流的方向不同，那么這個感應電流的方向遵循什么規(guī)律呢？（稍停頓，學生思考）楞次當年就探究這個問題并得出了著名的楞次定律，這也是我們這節(jié)課的探究課題：感應電流的方向──楞次定律。

楞次當年是從磁體與導體相對運動這一角度來探究這一定律的，我們就先體驗一下楞次當年的探究過程。

（老師介紹圖2雙環(huán)實驗的儀器）

師：哪個鋁環(huán)能產(chǎn)生感應電流，怎樣使它產(chǎn)生感應電流？

生：閉合的鋁環(huán)才可能產(chǎn)生感應電流，只要改變通過它的磁通量就可以使它產(chǎn)生感應電流。

（1）實驗方案設計

師：如何設計實驗才能證明其中確實有感應電流呢？下面請同學們分組討論，一會兒請同學匯報討論的結果。

（學生分組探究，老師參與并指導個別小組的討論）

（學生交流各小組的設計方案）

答1：磁鐵的一極插入閉合鋁環(huán)時，鋁環(huán)產(chǎn)生了運動，這種運動是磁鐵的磁場對產(chǎn)生的感應電流的作用，這就證明了有感應電流產(chǎn)生。

答2：將微電流傳感器的兩根接線柱接到未閉合的鋁環(huán)兩端，就閉合了鋁環(huán)，通過插入和拔出磁鐵時的脈沖來確定。

師：那么我們再討論一下磁鐵插入或拔出閉合鋁環(huán)時感應電流的方向如何確定？

（學生分組探究，學生交流各小組的設計方案）

答1：通過微電流傳感器電流脈沖的方向來確定。

答2：通過相對運動，插入磁鐵時產(chǎn)生斥力，根據(jù)安培定則確定感應電流的方向。

老師總結，確定實驗方案。

（2）分組實驗收集證據(jù)

學生分組實驗探究，填寫實驗表格（學生匯報實驗結果）

（雙環(huán)實驗結論探究）

師：這些相互作用力對它們間的相對運動起怎樣的作用？

生：阻礙相對運動。

師：來拒去留。

（3）總結探究結論

①由相對運動和原磁場感應電流的磁場感應電流方向。

②楞次在1833年這樣表述楞次定律：這個電流的方向是這樣的，它傾向于使導體發(fā)生與實際的位移方向相反的移動。

2．從磁通量變化角度，利用原副線圈實驗，探究感應電流與磁通量變化的關系，提出新的探究課題

師：上節(jié)課我們在探究感應電流產(chǎn)生條件的原副線圈實驗中能使副線圈產(chǎn)生感應電流的方式有哪些？（提供圖3的實驗裝置，原理如圖4）

生：閉合或斷開電鍵，改變滑動變阻器的阻值的時候。

師：在這種情況下就不好用我們剛剛得出的利用相對運動來判斷感應電流方向的方法了。那么在這種情況下感應電流的方向跟誰有關系呢？

生：跟磁通量的變化有關系。

老師進行總結，進一步明確探究任務，討論磁通量的變化與感應電流方向的關系。

（1）分組實驗，收集證據(jù)

（學生分組探究）完成表1實驗記錄。

（學生交流實驗探究結果）學生投影介紹所填寫內(nèi)容（表2）。

（3）總結探究結論

得出原副線圈實驗探究結論：感應電流的磁場方向總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

老師總結：增反減同。

3．對比探究1、探究2實驗結論，本課題總結

把探究1中從相對運動角度分析的結果，再利用磁通量的角度分析得出相同的結果，從而把兩個探究結論統(tǒng)一在一起，得出楞次定律的內(nèi)容：感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化。

4．趣味小實驗

電磁阻尼振動（圖6）。

老師演示實驗，分析實驗現(xiàn)象。（老師提問，學生問答）

進一步探究電磁阻尼中的能量轉化。（老師提問，學生回答）

老師總結，得出結論：

機械能轉化為電能又轉化為線圈的內(nèi)能，電磁感應中遵循能量的轉化與守恒。

三、本節(jié)課小結

1．感應電流總要阻礙引起感應電流的相對運動──來拒去留（雙環(huán)實驗）。

2．感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化──增反減同（原副線圈實驗）。

3．在電磁感應現(xiàn)象中遵循能量的轉化和守恒定律。

認知過程：由感性認識上升到理性認識。

四、研究性學習：迷你實驗室

老師演示電磁驅動實驗（圖7）。

學生觀察現(xiàn)象。

老師提出問題：

1．轉動磁鐵時線圈如何轉動？

2．它們轉動的方向以及它們之間的轉速是什么關系？

3．試解釋這一現(xiàn)象中能量的轉化與守恒。

留做課下探究作業(yè)，寫出研究性學習報告。

新的物理課程以培養(yǎng)和發(fā)展學生科學素養(yǎng)為宗旨。這節(jié)課采用了“探究式”教學法，充分體現(xiàn)了在課堂教學中教師的主導地位和學生的主體地位，教師精心設計好課堂活動，采用先進的DIS數(shù)字信息系統(tǒng)使探究過程簡單、直觀、快速有效，提高了學生的學習興趣，讓學生在課堂上處于最大限度的主動激活狀態(tài)。教師引導學生通過探究活動自主構建知識結構，使他們參與體驗知識的獲得過程，既激發(fā)了學生的學習積極性又培養(yǎng)了學生的科學素養(yǎng)和能力。