尚 校

(安徽省碭山第二中學，安徽 碭山 235300)

高中電磁學實驗教學設計初探

尚 校

(安徽省碭山第二中學，安徽 碭山 235300)

物理學是一門以實驗為基礎的科學，實驗是物理學概念和定律提出的基礎，在物理教學中具有十分重要的作用.在新課程教學改革不斷深化的現(xiàn)階段，要求注重對學生觀察能力和動手能力的培養(yǎng)，全面提升學生的核心素養(yǎng)，這對于物理實驗教學也提出了越來越高的要求；然而，由于長期受到應試教育的影響，實驗一直都是高中物理教學中的薄弱環(huán)節(jié).基于此，本文圍繞高中物理電磁學實驗進行了探討，旨在為實驗教學改革提供參考.

高中物理；電磁學；實驗教學

實驗教學是高中物理教學中的重要組成部分，對于學生思維能力和綜合素養(yǎng)的提高具有十分重要的現(xiàn)實意義.電磁學是高中物理中的重要組成部分，其內(nèi)容、方法以及手段等對于學生的成長和發(fā)展會產(chǎn)生直接影響，因此要立足于物理實驗教學現(xiàn)狀，采取有效手段推進高中電磁學實驗教學改革.

1 高中電磁學實驗教學現(xiàn)狀

在素質(zhì)教育不斷深化的現(xiàn)階段，高中物理實驗教學改革也逐漸開展.然而，從我國高中電磁學實驗教學現(xiàn)狀來看，其中還存在著以下一些問題.

(1) 教學理念落后，不適應新課程教學

教學理念落后，無法滿足新課程教學標準要求，這是高中電磁學實驗教學中存在的首要問題.一方面，教師不愿意去接受新理念，無法站在全局的高度和更高的層次去看待實驗教學；另一方面，在實驗教學中還存在“以講代做”“以背代做”等現(xiàn)象，再加之電磁學實驗中具有一些危險因素，所設計的實驗也僅限于機械模仿和流于形式，學生缺少親自動手操作的能力.

(2) 學生對實驗重視程度不夠

由于長期受到應試教育的影響，高中生對于物理實驗的重視程度不夠，雖然絕大部分的學生能夠在教師的幫助下完成實驗，但是對實驗不具備較強的積極性和求知欲，對實驗目的不明確，對于實驗儀器的原理和結(jié)構(gòu)也不能深入了解；有些學生認為實驗的目的在于應對高考，從而以記憶實驗代替親自動手做實驗.

(3) 實驗教學模式僵化

現(xiàn)階段的高中物理實驗教學通常都是一個班級的學生在同一時間、用同一種方法完成同一個實驗，學生按照教師所說的實驗目的、原理、器材、步驟以及注意事項去做，這種固定的實驗教學模式不利于學生思維能力的提高和智能的發(fā)展.對于電磁學實驗而言，學生只是機械地重復教師在課堂中所做的演示實驗，在教學內(nèi)容和形式上沒有留給學生足夠的拓展空間.

2 高中電磁學實驗教學改革案例

2.1 “用伏安法測電源電動勢和內(nèi)電阻”實驗教學設計

(1) 展示實驗方案，激發(fā)學習興趣

向?qū)W生展示“怎樣測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗方案.

② 電流電阻法：E=I(R+r)，轉(zhuǎn)化為間接測量I和R；

④ 伏安法：根據(jù)E=U+Ir，轉(zhuǎn)換為間接測量U和I.

學生可以利用已學的知識，選擇實驗方法，由此激發(fā)出對實驗探究的興趣.

(2) 創(chuàng)設情境，確定實驗方案

教師引導學生在課堂上，自主選擇實驗方案，如用伏安法，確定其實驗原理U=E-Ir，對于實驗過程中使用到的實驗器材予以確定，對于測量電路予以明確，教師需向?qū)W生提示實驗操作規(guī)范.在此過程當中，教師可以將學生分成幾個小組進行討論，比較幾種實驗方案的優(yōu)、缺點.學生分組進行實驗，連接電路，對實驗數(shù)據(jù)進行測量，借助EXCEL對數(shù)據(jù)進行處理，從中總結(jié)出實驗結(jié)論，教師引導學生對實驗結(jié)果進行交流和分析.

(3) 深入探究，優(yōu)化實驗

教師引導學生從公式和圖像兩方面著手，對內(nèi)接法和外接法產(chǎn)生誤差的原因進行具體的分析，提出問題：兩種測量電路的測量結(jié)果相同嗎？伏特表和安培表的引入分別引起了什么影響？學生通過探究，得出外接法所測量的結(jié)果小于內(nèi)接法的測量結(jié)果，外接法的誤差是由伏特表內(nèi)阻所引起的，內(nèi)接法的誤差則是由安培表內(nèi)阻所引起的.

通過對以上問題的分析，使得學生明白，實驗過程中的測量誤差是無法避免的，但是可以采取科學合理的測量方案來有效地減少誤差；在此基礎之上，對于以下三種情況來進一步引導學生對測量方案予以確定：①只要求對電動勢進行粗測的時候，可以直接使用伏特表；②要求精確測定電動勢的時候，可以使用內(nèi)接法；③要求同時精確測量電動勢和內(nèi)電阻的時候可以采用外接法.

2.2 “楞次定律”實驗教學設計

(1) 實驗設計

在小車上將線圈固定，利用導線將線圈的輸出端和復讀機的話筒插座實現(xiàn)連接，將外接LED的輸出線插入到復讀機的耳機插座當中，接通復讀機電源，按下放音鍵，開始進行以下實驗.

首先，由遠到近將磁鐵向左推向線圈，注意不和線圈相接觸，學生可以發(fā)現(xiàn)線圈和小車會跟隨磁鐵向左運動，且LED會發(fā)光，這種現(xiàn)象說明在線圈當中產(chǎn)生了感應電流，并使得線圈和磁鐵的相對端形成了磁極，其和磁鐵的磁極命名相同，在黑板上畫出原磁場和感應電流的磁場示意圖，由此展示感應電流的磁場是“反抗”原磁通量的增加.

其次，將磁鐵靠近線圈，并向右拉動，使得磁鐵離開線圈，此時可以看見LED發(fā)光，這種實驗現(xiàn)象說明在線圈中產(chǎn)生了感應電流，感應電流使得線圈和磁鐵的相對端形成了磁極，將其和磁鐵的磁極設定不同的名稱，并在黑板上畫出原磁場和感應電流的磁場，由此說明感應電流的磁場在“補償”原磁通量的減少.

再次，為了讓學生感受到通過實驗理解“阻礙”的意義，需要將小車予以固定，當磁鐵的N極或S極接近或者是遠離線圈的時候，可以明顯地發(fā)現(xiàn)在磁鐵和線圈之間好像是存在著一根無形的彈簧，對其相對運動產(chǎn)生了阻礙作用.

通過設計以上實驗，學生對實驗現(xiàn)象進行分析和總結(jié)，可以從中得出楞次定律：感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.

(2) 驗證感應電流的方向

一方面，當磁鐵快速接近或者是遠離線圈的時候，利用楞次定律和安培定則對其進行分析，由此判斷出感應電流的方向，同時在等效電路圖上將其予以標出.

另一方面，將顯示感應電流方向的放大電路用導線連接到線圈上，然后將活動電路板去除，使得磁鐵快速接近或遠離線圈，將兩個方向并聯(lián)的LED的發(fā)光情況作為依據(jù)，對感應電流方向進行判斷，對以上探究結(jié)論予以驗證.

3 結(jié)語

綜上所述，物理是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是學生將物理知識和實際相聯(lián)系的重要途徑，在培養(yǎng)學生觀察能力、思維能力和操作能力等方面起到了積極的促進作用.在實驗教學中，應實現(xiàn)教學模式、教學方法的多樣化，與現(xiàn)代教育技術(shù)實現(xiàn)有機結(jié)合，從而推進高中物理實驗教學的可持續(xù)發(fā)展.

[1] 楊卉，溫志華.案例分析：《伏安法測電源電動勢和內(nèi)電阻》實驗課[J].中國電化教育，2004，(9)：62-63.

[2] 卞龍寶，王洪根.遵循認知規(guī)律 科學調(diào)整教材實驗——談“楞次定律”教學實驗的調(diào)整和安排[J].科學大眾(科學教育)，2012，(2)：24.

[3] 柯珊，馬云鵬.基于學科核心內(nèi)容的教學探索——以高中物理電磁學為例[J].教育科學研究，2016，(5)：47-52.