電磁感應(yīng)教學(xué)中的物理觀念

王文霞

物理觀念是高中物理核心素養(yǎng)中的重要組成部分，在高中階段利用教學(xué)內(nèi)容幫助學(xué)生形成物理觀念十分重要。物理觀念的形成離不開基礎(chǔ)的物理知識和概念，是從學(xué)習(xí)的過程中提取和精煉出來的;同時(shí)又反作用于這些基礎(chǔ)概念，使教學(xué)內(nèi)容更加豐富。因此，教師在進(jìn)行電磁感應(yīng)教學(xué)時(shí)，多加思考其中的深刻物理觀念，有助于提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。

體會量子變化，認(rèn)識物質(zhì)觀

物質(zhì)是組成世界的不可或缺的部分，在學(xué)習(xí)物理的時(shí)候應(yīng)從物理學(xué)的角度去認(rèn)識物質(zhì)的概念，認(rèn)識物質(zhì)觀，形成物質(zhì)觀。在教學(xué)中，教師應(yīng)注重讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中去感受量子化的含義，認(rèn)識物質(zhì)觀包括什么內(nèi)容，感受在電磁感應(yīng)中的物質(zhì)存在和表現(xiàn)形式，學(xué)會用物理知識去解釋物質(zhì)世界中的特定現(xiàn)象，從而提升學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

如在“電磁感應(yīng)”內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，首先學(xué)生會認(rèn)識到一個(gè)事實(shí)：宏觀世界和微觀世界是有很大區(qū)別的，微觀世界不像宏觀世界那樣具有連續(xù)分布變化的特點(diǎn)，而是以量子化、不連續(xù)化的形式存在的。這一概念可用“光電效應(yīng)”來解釋，教師需設(shè)計(jì)一場關(guān)于光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，如采用不同頻率的光去照射鋅板，觀察驗(yàn)電器的張角變化情況。在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生發(fā)現(xiàn)，不同頻率的光照射時(shí)，驗(yàn)電器張角變化情況不同，只有當(dāng)入射光頻率? ? ? 金屬材料的截止頻率? 時(shí)，才可以使電子逸出，驗(yàn)電器張角才會發(fā)生變化。也因此可以說明，光具有的能量是分為一份一份的，即? ? 。

由此可見，在關(guān)于光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能夠通過實(shí)際的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，觀察到不同頻率照射下驗(yàn)電器張角的變化，能夠更好地理解光電效應(yīng)，體會到微觀世界的量子化和不連續(xù)性，認(rèn)識微觀粒子的波粒二象性。這對于他們認(rèn)識物質(zhì)觀，形成物理學(xué)角度的物質(zhì)觀念十分重要，起到了很好的促進(jìn)作用。

探究傳播形式，理解能量觀

在物理的學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠了解到各種關(guān)于能量的名稱，如重力勢能、動能、機(jī)械能、內(nèi)能等等，要想進(jìn)一步理解能量觀，需要教師做好電磁感應(yīng)中的能量傳播形式探究教學(xué)，使學(xué)生掌握各種能量相互轉(zhuǎn)化的核心內(nèi)容，在能量轉(zhuǎn)化中認(rèn)識物理能量觀所蘊(yùn)含的內(nèi)容。

如在講解基于電磁感應(yīng)定律產(chǎn)生的電動機(jī)的相關(guān)知識時(shí)，就引導(dǎo)學(xué)生對電動機(jī)轉(zhuǎn)動過程中的能量觀念進(jìn)行分析。要想分析運(yùn)動過程中的能量關(guān)系，首先就要對運(yùn)動中的力的情況進(jìn)行理解。在電動機(jī)轉(zhuǎn)動中，首先是對電動機(jī)通電，然后就會發(fā)生電機(jī)轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。直觀開來就是電能轉(zhuǎn)化為了動能。但是，如果我們對電動機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致觀察會發(fā)現(xiàn)，在電動機(jī)內(nèi)部固定著兩塊異性的磁鐵，因此，在電動機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了固定的磁場，根據(jù)電磁感應(yīng)的定律得出，當(dāng)電動機(jī)通電后，纏繞在電機(jī)內(nèi)部的導(dǎo)線就會受到安培力的作用開始轉(zhuǎn)動，因此首先是電能產(chǎn)生了安培力，之后安培力做功將電能轉(zhuǎn)化為了電動機(jī)轉(zhuǎn)子的動能以及摩擦產(chǎn)生的熱能損失，從而深入理解了能量之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化過程。

由此可見，在對電磁感應(yīng)現(xiàn)象中機(jī)械能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化展開詳細(xì)地介紹后，同學(xué)們可以更為深入地理解在這一現(xiàn)象里存在過的各種能量，理解能量之間的轉(zhuǎn)化方式，對能量守恒的概念理解更深刻，完善了學(xué)生的物理能量觀。

遵循能量守恒，樹立相互作用觀

物質(zhì)世界的能量變化是遵循能量守恒定律的，雖然在能量轉(zhuǎn)換的過程中會有能量的損失，但是能量不會憑空出現(xiàn)，也不會憑空消失。在遵循能量守恒的基礎(chǔ)上，去探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的相互作用，能夠幫助學(xué)生更好地理解相互作用力，掌握電磁感應(yīng)的基本定理，利用能量守恒建立起學(xué)生的相互作用觀。

如在學(xué)習(xí)“電磁感應(yīng)”的時(shí)候，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生探究一下電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量傳播形式，來理解物理世界中的能量觀。法拉第電磁感應(yīng)定律指出由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電動勢大小滿足關(guān)系式? ? ?，也就是說，電動勢大小和在單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化成正比。在一個(gè)磁場B中，有一個(gè)可移動的導(dǎo)線，該導(dǎo)線和磁場外的導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路，如果要想實(shí)現(xiàn)閉合回路中穿過的磁通量發(fā)生變化，必然需要通過外力令導(dǎo)體垂直于磁場的方向移動，這樣就有了外力F對導(dǎo)線做功，從而為這個(gè)系統(tǒng)提供了機(jī)械能，導(dǎo)線的運(yùn)動使導(dǎo)線內(nèi)部有電流，所以會產(chǎn)生安培力阻礙導(dǎo)線的移動，在這一過程中就需要外力克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了電能儲存在導(dǎo)體中，從而完成了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化。

由此可見，在電磁感應(yīng)中的運(yùn)動仍然是遵循能量守恒定律的，只不過是由一種形式的能量轉(zhuǎn)換成了另一種形式的能量，這也是電磁感應(yīng)的本質(zhì)內(nèi)容。在電生磁的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生能感受到電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而通過磁生電的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生又能理解機(jī)械能是如何轉(zhuǎn)換成電能的。在這種轉(zhuǎn)換中感受能量守恒，樹立相互作用觀。

綜上，在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)部分的內(nèi)容中，教師應(yīng)注重挖掘教材內(nèi)容中的有效資源，以幫助學(xué)生建立物理觀念，提升核心素養(yǎng)。在這個(gè)過程中，通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體驗(yàn)量子變化，能夠使學(xué)生認(rèn)識到微觀世界的物質(zhì)觀念;通過帶領(lǐng)學(xué)生一起去探究能量的傳播形式，使學(xué)生去理解能量觀念，掌握能量觀中蘊(yùn)含的深刻原理;通過結(jié)合能量守恒定律，使學(xué)生看到電磁世界中的相互作用現(xiàn)象，理解自然界中最基礎(chǔ)的相互作用力之一。

（作者單位：江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)丁溝中學(xué)）