田亮

摘 要：《楞次定律》是物理學(xué)家楞次于1833年提出的，其主要內(nèi)容是提供了一個判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的方法，該定律出現(xiàn)在人教版高中物理選修3-2電磁感應(yīng)這一章的第2節(jié)，既是重點又是難點。但是很多學(xué)生往往會在學(xué)習(xí)這個定律的內(nèi)容時，不理解這個定律的內(nèi)涵，僅靠死記硬背來解決相關(guān)題目。就此，對《楞次定律》的課堂教學(xué)進行了一些反思。

關(guān)鍵詞：阻礙；相對運動；楞次定律；能量守恒；認同感

本人在聽組內(nèi)老師上《楞次定律》這節(jié)課時深有體會，不少學(xué)生在聽完這一節(jié)課后，并沒有對老師的講解產(chǎn)生共鳴，懵懵懂懂，很多學(xué)生僅僅是依靠老師總結(jié)的口訣“增反減同”來解決作業(yè)當(dāng)中的題目，實際上對楞次定律的內(nèi)涵并不理解。對于任課教師而言，絕大多數(shù)應(yīng)對辦法無疑是通過大量題目讓學(xué)生加深印象、強化記憶。還有一部分學(xué)生，即便是做了很多題目，他還是對這個定律模棱兩可、似懂非懂。那么，教師按照課本的內(nèi)容進行講授，學(xué)生為什么不能對這個定律產(chǎn)生共鳴，哪些難點阻礙了學(xué)生的理解呢？

一、急于求成，讓學(xué)生懵懵懂懂

1.楞次定律內(nèi)容的描述本身帶有一定的隱晦性

縱觀人教版的高中物理教材，對于絕大部分概念與規(guī)律的表述是較為直白的。例如，在人教版高中物理必修1中，介紹“力”這個概念時，書中對其是這樣定義的“力是物體間的相互作用。”再有，在介紹“加速度”這個概念時，書中是這樣表述的“加速度是表示速度變化快慢的物理量。”在介紹“自由落體運動”時，書中這樣表述“忽略空氣阻力，物體由靜止開始的下落運動叫自由落體運動?！绷硗?，在人教版高中物理必修2中，在介紹“動能定理”時是這樣表述的“合外力對物體所做的功等于物體動能的增量。”在人教版高中物理選修3-1中，介紹“電阻定律”時，書中這樣描寫“同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比?！痹诮榻B安培力的方向“左手定則”時，書中是這樣表述的“伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進入，并使其余四指指向電流的方向，這時，拇指所指的方向就是安培力的方向”……從以上表述可以看出來，課本對規(guī)律、概念的描述往往簡潔明了，比較直白，采用的格式通常是“它是什么什么，它與什么什么有關(guān)系。”這種清晰明了的表述讓人看了很容易產(chǎn)生共鳴，也容易讓人接受并理解。但是，反觀課本關(guān)于楞次定律的描述就具有一定的隱晦性。書中是這樣表述楞次定律的“感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化?！北竟?jié)其實是在介紹感應(yīng)電流的方向如何判斷，按常規(guī)定義的語句格式來說，最好是以感應(yīng)電流的方向為主語，類似“感應(yīng)電流的方向為什么什么”，而楞次定律中并沒有關(guān)于方向的直白描寫，而是感應(yīng)磁場的規(guī)律描寫。看似只是簡單隱藏了右手定則，但不得不說這樣的表述有一定的隱晦性，而對于中學(xué)生而言，他們最怕繞彎子，哪怕只是一個小小的彎，這就給理解帶來了一定麻煩。

2.理解楞次定律需要較強的語文理解能力

記得在講“加速度”這一節(jié)課時，有相當(dāng)一部分學(xué)生對“加速度是描述速度變化快慢的物理量”不理解，對“速度”“速度變化”“速度變化快慢”分不清。直到高三還有學(xué)生會混淆這三個物理量。這個情況無疑反映了一部分中學(xué)生的語文理解能力水平有限，對詞語的理解有一定局限性。同樣，楞次定律中“阻礙磁通量的變化”也屬于類似一個情況，“阻礙”與“阻止”，“磁感應(yīng)強度”“磁通量”與“磁通量的變化”渾渾噩噩分不清。有幾次在我聽課的時候，當(dāng)講授老師在課堂上提出“阻礙磁通量的變化”這個規(guī)律時，大部分學(xué)生是暈的，即便是老師再三重復(fù)，學(xué)生還是摸不著頭腦。然后還沒等這批學(xué)生緩過神來，老師就已經(jīng)舉例子在利用這個定律解題了，如果學(xué)生解不出，老師也就只能反復(fù)強調(diào)、反復(fù)敘述來達到記住的目的。如果學(xué)生還是搞不清，那老師可能就會使出殺手锏“增反減同”這個口訣來應(yīng)付了，而學(xué)生也好像得到了神器，豁然開朗，原來只要記住這個口訣就好了，那么之前的不理解也就只能暫時先放放了。一節(jié)課既做實驗又講解，最終學(xué)生只記住了這四字口訣，不免令人無奈。

3.課本上的演示探究實驗具體實施起來有困難

一般來說，老師在上這節(jié)課的時候都是老師逐步演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生完成探究，而不是讓學(xué)生單純探究。絕大多數(shù)老師之所以采用這樣的辦法，一來教師會覺得實驗較為簡單，課上演示演示就夠了；二來教師可以快點引出結(jié)論，然后進行解題。但是，看似很簡單的實驗，能做好課堂演示并不容易，這里的難點主要有：

（1）器材本身在演示時具有一定的局限性

首先來說說線圈，目前大部分學(xué)校采購的銅線圈都比較小，而且銅線纏繞的匝數(shù)又非常多、非常密，在投影儀的垂直投影下，很難看出來銅線是如何纏繞的，不能直觀看出銅線的纏繞方式，也就很難想象出電流的流動方向，通過靈敏電流計來看電流方向然后再推導(dǎo)出銅線中的電流方向也需要一定的過程，老師還要將立體的實驗儀器在黑板上畫出平面圖，那么就會出現(xiàn)分析脫節(jié)的現(xiàn)象。實驗的直觀感受不強反映了器材本身作為演示具有一定的局限性，更加使學(xué)生難以有認同感，總是感覺聽老師一個人在前面講，下面的學(xué)生往往聽之任之。

（2）演示探究的現(xiàn)象很難過渡到楞次定律上

如上所述，即便是老師完成了這個演示探究實驗，也很難讓學(xué)生想到楞次定律，過渡不夠平順。主要因為演示實驗突出顯示的是磁鐵的運動方向以及靈敏電流計的電流方向，學(xué)生往往會把這兩個方向聯(lián)系到一起，而很難想到磁通量的變化和感應(yīng)磁場的產(chǎn)生有什么聯(lián)系。因為上一節(jié)課所講的是磁通量的變化會產(chǎn)生感應(yīng)電流，而沒提到感應(yīng)電流也會反過來產(chǎn)生感應(yīng)磁場這個事情，那么這一節(jié)學(xué)生肯定也想不到感應(yīng)磁場還會對原磁通量有什么作用。這也就導(dǎo)致了演示實驗即便看到了實驗現(xiàn)象，也很難過渡到楞次定律上。

綜上所述，我們不難發(fā)現(xiàn)對于楞次定律而言，單靠簡單的實驗是不太能得到楞次定律這個結(jié)論，作為老師而言，因為事先已經(jīng)知道了感應(yīng)電流會產(chǎn)生感應(yīng)磁場，那么老師會按照已經(jīng)知道的大前提去分析這個實驗結(jié)果。作為學(xué)生，理解上和老師的講解將是脫節(jié)的，不能產(chǎn)生共鳴也是必然的，缺少認同感是本節(jié)課一個最顯著的問題，學(xué)生不了解這個定律中蘊藏的道理，也就無法從實驗中得出結(jié)論，最終記住的口訣卻成為唯一的收獲。由此可見，道理講不清，反復(fù)練習(xí)起到的必然是短暫成果。對于科學(xué)的研究方法而言，本人覺得不少教師在講授楞次定律時缺少了一個環(huán)節(jié)，那就是“猜想推理”這個環(huán)節(jié)，如果從“提出問題”直接跳躍到“實驗探究”，學(xué)生由于前期沒有經(jīng)過猜想推理這個步驟，那么對于實驗分析就無法做到有的放矢，很難抓住其中的主要線索。那么，如何增加“猜想推理”這個環(huán)節(jié)呢？endprint

二、科學(xué)分析，使學(xué)生有的放矢

1.理論猜想先行，讓學(xué)生不茫然

本人覺得本節(jié)課可以采用先進行理論猜想，然后再付諸實踐加以證明，以這樣的過程來進行講授。前面在必修二的時候，我們就學(xué)過能量守恒定律，該定律以簡潔明了的話語概括自然界所必須遵守的一條亙古不變的真理，引領(lǐng)著客觀世界的發(fā)展。這個規(guī)律也是學(xué)生都認同的規(guī)律，所以可以先借用能量守恒定律來進行理論分析，增加學(xué)生的認同感，為后續(xù)實驗做好準備。

場景介紹：在光滑的平面上固定著一個多匝螺線管（閉合），在其右側(cè)靠近線圈的地方有一個條形磁鐵保持靜止，磁鐵能沿著螺線管的中央軸線穿過，某時刻磁鐵獲得了一個初速度，向左運動接近線圈，試著回答以下問題：

（1）線圈內(nèi)磁通量是否變化？線圈內(nèi)是否有電流？

（2）靠慣性運動的磁鐵在靠近線圈的運動過程中會做何種運動？

第一個問題學(xué)生肯定都能得到答案，因為上一節(jié)課剛剛學(xué)過了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流的發(fā)生條件，本題很明顯線圈出磁場越來越強，磁通量越來越大，所以滿足感應(yīng)電流發(fā)生的條件，答案是肯定的。

第二個問題學(xué)生必然要有一番討論，老師可以縮小范圍，只讓學(xué)生考慮“勻速”“加速”“減速”在這三種情況中做選擇。如果學(xué)生無從下手，可以引導(dǎo)學(xué)生往能量守恒的方向去考慮。因為電能是不可能憑空產(chǎn)生的，必然有其他類型的能量在減少，磁鐵之前由于在水平面上運動，重力勢能是不變化的，那么磁鐵的動能肯定隨著時間減少，也就是說條形磁鐵會做減速運動。老師可以接著引導(dǎo)學(xué)生去思考，減速肯定是受到了阻力，那么單匝線圈中的電流怎么流動才能使條形磁鐵減速呢？前面也學(xué)過同名磁極相斥，異名磁極相吸，配合右手定則，學(xué)生肯定會判斷出線圈中的電流方向。接下來，老師可以變換題目中條形磁鐵的運動方向，如果某時刻磁鐵獲得了一個初速度，向右運動遠離線圈，同樣試著回答剛才的那兩個問題。由于磁通量變少，所以線圈中肯定也會產(chǎn)生電流，還是由于能量守恒定律，電能的生成肯定伴隨著動能的減少，通過右手定則也必能將電流方向畫出來。

如圖4所示，我們將理想化實驗進行推廣，便可以得到一個普遍的規(guī)律性認識：“電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁體的相對運動?！蔽覀冎?，楞次定律是從阻礙磁通量的變化為出發(fā)點來介紹電磁感應(yīng)現(xiàn)象中感應(yīng)電流方向的，但是我從另外的一個角度來闡述這個定律，從以上幾個模型中可以得到一些結(jié)論，本來楞次定律說的是阻礙磁通量的變化，這個時候?qū)⑵錃w納成阻礙磁體的相對運動，相比前者，更能讓學(xué)生接受，學(xué)生也更能產(chǎn)生認同感。以理論推導(dǎo)為突破口，以能力守恒定律為依據(jù)，做到循序漸進、有的放矢，為學(xué)生真正理解電磁感應(yīng)的內(nèi)涵做好鋪墊。

2.科學(xué)實驗跟進，讓學(xué)生不慌亂

之前我們已經(jīng)將楞次定律的另外一種表述“來拒去留”以理論的方式進行了推理，那么實際驗證就成為學(xué)生理解楞次定律的再一次加深、加強。

如圖5所示，為了反映阻礙“相對運動”這個概念，我們可以將書本上的實驗稍作修改。一方面，我們通過實驗（a）、（b）來還原課本上的經(jīng)典實驗，從靈敏電流計的偏轉(zhuǎn)方向來驗證感應(yīng)電流的方向是否與理論上相一致；另一方面，我們通過實驗（c）、（d）來驗證楞次定律所要表達的是阻礙磁體的相對運動，所以這一次我們讓磁體不動，讓線圈去靠近和遠離磁體，從中我們會發(fā)現(xiàn)相同的規(guī)則，與前期的理論驗證也是相一致的。也就是說，通過實驗，我們會發(fā)現(xiàn)（a）、（c）兩組實驗的實驗現(xiàn)象是完全相同的，（b）、（d）兩組實驗的實驗現(xiàn)象是完全相同的。那么，對于學(xué)生理解楞次定律中阻礙“相對運動”這個問題將會是極其有幫助的。既然已經(jīng)通過實驗的方式對“來拒去留”進行了驗證，那么接下來教師就可以和學(xué)生一起來理解楞次定律原文中的“增反減同”了。甚至很多教輔資料里出現(xiàn)的“增縮減擴”估計也是可以被學(xué)生理解的。那么，當(dāng)我們處理類似的問題時就會事半功倍。如圖6，“當(dāng)一個條形磁鐵靠近一個事先靜止的鋁環(huán)A時，鋁環(huán)會有怎樣的運動？”這類問題時，學(xué)生不但能快速答出來鋁環(huán)的運動情況，還能參悟到其中的道理，這遠遠比死記硬背要好很多。

本節(jié)楞次定律的課堂教學(xué)難點就在于提出問題后并不需要馬上進行探究實驗，因為實驗所展現(xiàn)的現(xiàn)象與定律本身相差太遠，而中學(xué)生基于自身各方面能力的限制，他們很難將實驗現(xiàn)象與定律本身相結(jié)合，認同感不足，探究實驗也就失去了其應(yīng)有的意義。試想，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)法拉第用了10年時間才總結(jié)出規(guī)律，我們只用一個課堂演示實驗就能探究出結(jié)果來顯然有悖客觀事實。如果我們能從實際出發(fā)，轉(zhuǎn)換觀念，采用科學(xué)的研究方法，從提出問題到理論猜想再到最后的實驗證明，學(xué)生將一層一層揭開表象，一步一步發(fā)現(xiàn)其中的道理，不茫然、不慌亂，不但讓學(xué)生切身體會到研究問題所要遵循的科學(xué)步驟與方法，還學(xué)到了知識，更強化了能力，這不正是我們物理教師所追求的“授人以魚，不如授人以漁”嗎？

參考文獻：

[1]陳慧源.“楞次定律”教學(xué)之淺見[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2002（6）.

[2]邢洪明.談楞次定律的教學(xué)過程[J].物理教學(xué)探討，2006（6）.

[3]朱向陽，施朝群.楞次定律教學(xué)探討與實驗設(shè)計[J].物理實驗，2010（6）.

[4]張巧.淺談對楞次定律的理解[J].中學(xué)生數(shù)理化，2012（11）.

[5]吳強.楞次定律中的哲學(xué)思想[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2012（9）.endprint