“理實(shí)一體化”教學(xué)模式在《實(shí)用物理》課程中的應(yīng)用

王永瑛 姜先策 蔣昊

摘要：采用“理實(shí)一體化”教學(xué)模式，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大大提高教學(xué)質(zhì)量。本文以《實(shí)用物理》課程為研究對(duì)象，以《電磁感應(yīng)及其規(guī)律》這節(jié)課為例進(jìn)行理實(shí)一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)并實(shí)施，取得不錯(cuò)的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：理實(shí)一體化;電磁感應(yīng)

中圖分類號(hào)： G421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、教學(xué)內(nèi)容分析

《電磁感應(yīng)及其規(guī)律》選自本校自編教材《實(shí)用物理》理論部分第八章第一節(jié)，其內(nèi)容包括：電磁感應(yīng)現(xiàn)象、法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、考慮方向的電磁感應(yīng)定律，其中，判斷感應(yīng)電流的方向是本節(jié)課的難點(diǎn)，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件和電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用是本節(jié)課的重點(diǎn)。

在以往教學(xué)過程中，由于缺少直觀的實(shí)驗(yàn)以及工程實(shí)例，學(xué)員對(duì)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)不重視，僅僅為了應(yīng)付考試死記硬背幾個(gè)公式，教學(xué)效果不理想，因此，在本節(jié)課的設(shè)計(jì)上，我們把重點(diǎn)放在電磁感應(yīng)研究背景以及其應(yīng)用上，通過進(jìn)行理實(shí)一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)員分析、解決問題的能力，強(qiáng)化學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)。

二、基本設(shè)計(jì)思路

首先，通過兩個(gè)實(shí)例提出問題引入課題，工程實(shí)例能夠激發(fā)學(xué)員學(xué)物理、用物理的興趣，兩個(gè)實(shí)例也為后面電磁感應(yīng)的應(yīng)用做好了鋪墊，接著，從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)員通過分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)——即穿過回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后，再通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算方法——電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向的判斷方法——楞次定律，并將兩者結(jié)合，得到考慮方向后的電磁感應(yīng)定律，最后，將理論應(yīng)用實(shí)際，介紹了電磁感應(yīng)的應(yīng)用，在加深學(xué)員對(duì)電磁感應(yīng)理解的同時(shí)，提高學(xué)員應(yīng)用電磁感應(yīng)分析和解決問題的能力。

三、具體組織實(shí)施

（一）實(shí)例導(dǎo)入— 關(guān)注應(yīng)用

視頻1：播放渦流檢測(cè)視頻，提出問題：檢測(cè)人員根據(jù)檢測(cè)儀上信號(hào)的變化，快速地找到了裂紋的位置，那么，為什么裂紋處的檢測(cè)信號(hào)會(huì)發(fā)生變化呢？渦流檢測(cè)的原理又是什么呢？

視頻2：自制演示道具——電磁線圈跑，播放視頻，提出問題：我們看到，在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)閉合開關(guān)2時(shí)，鐵釘發(fā)射出去了，在整個(gè)裝置中并沒有彈射裝置，是什么使鐵釘發(fā)射出去的呢？

要解決以上問題，離不開我們物理學(xué)中的一個(gè)重要現(xiàn)象及其所遵循的規(guī)律，從而引入課題。

（二）規(guī)律詮釋，服務(wù)應(yīng)用

1.電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件

實(shí)驗(yàn)1：在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一根導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒的兩端用導(dǎo)線與電流表相連，此時(shí)導(dǎo)體棒與電流表形成閉合回路，現(xiàn)在移動(dòng)導(dǎo)體棒，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象呢？通過這個(gè)現(xiàn)象，大家能得出什么結(jié)論呢？

實(shí)驗(yàn)2：線圈與電流表相連構(gòu)成閉合回路，閉合回路的面積是不變的。把小磁棒插入線圈、靜止放置在線圈中，再?gòu)木€圈中拔出，觀察電流表指針的變化。

實(shí)驗(yàn)3：將線圈置于穩(wěn)恒磁場(chǎng)中，線圈兩端通過電刷與電流表連接在一起，磁場(chǎng)、閉合回路的面積均沒有發(fā)生變化，當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，注意觀察電壓表指針的變化情況？

通過實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)員自己歸納出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件——穿過回路的磁通量發(fā)生變化，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小

探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和哪些因素有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)4：線圈與電流表相連構(gòu)成閉合回路，以不同的速度將小磁棒從線圈拔出，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況。引導(dǎo)學(xué)員定性的得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小磁通量變化的快慢有關(guān)，而磁通量變化的快慢可以用磁通量的變化率表示，在此基礎(chǔ)上，介紹電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容，讓學(xué)員掌握感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算公式。

3.楞次定律

探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向和什么有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)5：線圈與電流表相連構(gòu)成閉合回路，將小磁棒N極插入線圈、N極抽出線圈，S極插入線圈、S極抽出線圈，電流表指針的擺向有什么不同。

引導(dǎo)學(xué)員得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向和原磁場(chǎng)方向，磁通量的變化有關(guān)，在此基礎(chǔ)上，介紹楞次定律的內(nèi)容，通過對(duì)定律中阻礙兩個(gè)字含義的分析，概括為“增反減同”，通過例題，總結(jié)出判定感應(yīng)電流方向的方法：①方向②變化③阻礙④一握，從而突破難點(diǎn)。

4.考慮方向后的電磁感應(yīng)定律

綜合考慮法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，引導(dǎo)學(xué)員推導(dǎo)考慮方向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式。

（三）問題回應(yīng)，圍繞應(yīng)用

理論聯(lián)系實(shí)際，利用電磁感應(yīng)解釋前面所提出的問題。

1.渦流檢測(cè)

檢測(cè)儀的探頭內(nèi)部是檢測(cè)線圈，當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線圈靠近導(dǎo)電試件時(shí)，由于導(dǎo)電試件軸線方向上產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，從而在試件表面產(chǎn)生渦流，渦流又反作用于檢測(cè)線圈，使檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，通過測(cè)定檢測(cè)線圈阻抗的變化或線圈上感應(yīng)電壓的變化，就可以檢測(cè)到試件有沒有缺陷了。

2.電磁線圈炮

閉合開關(guān)時(shí)，電容器瞬間放電，驅(qū)動(dòng)線圈中有變化的電流，變化的電流會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)使鐵釘表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，鐵釘表面的感應(yīng)電流又產(chǎn)生磁場(chǎng)，與驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用，鐵釘在磁力的作用下發(fā)射出去了。由于受到儲(chǔ)能密度、材料強(qiáng)度等各種條件的限制，利用單個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈一般很難將彈丸加速到很高的速度，因此通常利用多極驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)彈丸進(jìn)行連續(xù)加速，使其達(dá)到較高的速度，這就是電磁線圈炮。

3.交流發(fā)電機(jī)

通過例題，給出應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律求解問題的方法和步驟，并介紹交流發(fā)電機(jī)的工作原理。

四、教學(xué)效果

本次課在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，由于課中有大量實(shí)驗(yàn)，學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣大大提高。通過設(shè)定問題，讓教員與學(xué)員雙方邊教、邊學(xué)、邊做，豐富了課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)員充分體現(xiàn)主體地位，實(shí)現(xiàn)“做中學(xué)，學(xué)中做”，從而提高了運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題以及動(dòng)手操作能力。

參考文獻(xiàn)：

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