暴雷
一、探究目標(biāo)
讓學(xué)生知曉磁場變化能在閉合回路中產(chǎn)生電流,知道這種現(xiàn)象的名稱,并通過探究實驗了解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。學(xué)生通過對“磁生電”的研究,體驗科學(xué)探索中科學(xué)思想的重要作用,體會物質(zhì)世界的多樣性和統(tǒng)一性,了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象以及感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件,體驗科學(xué)知識在生活的應(yīng)用。
二、探究重點和難點
感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件與應(yīng)用,感應(yīng)電流的成因由表象結(jié)論到本質(zhì)結(jié)論的內(nèi)化。
三、探究方法
演示法,討論法,實驗法。重點采用問題鏈的形式啟發(fā)學(xué)生,通過質(zhì)疑、合作、交流突破疑難點。
四、探究工具與技術(shù)
特斯拉線圈、日光燈、發(fā)光二極管、法拉第線圈、條形磁鐵、電流表、電池組、小磁針及手機(jī)。運用手機(jī)App“phyphox(物理工坊)”分析感應(yīng)電流磁場。
五、探究步驟
(一)通過演示實驗形成基本的“電磁感應(yīng)”概念模型并提出問題
通過演示實驗導(dǎo)入課程,幫助學(xué)生觀察并感知實驗現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動電風(fēng)扇葉片發(fā)電,幫助學(xué)生在腦海中建立基本的電磁感應(yīng)模型,對下一步進(jìn)行合理的假設(shè)起到引導(dǎo)作用,培養(yǎng)學(xué)生通過實際情景形成理想模型的抽象思維。
1.播放法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象故事中的節(jié)選視頻,引導(dǎo)學(xué)生感受發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象背后的艱辛歷程。
2.學(xué)生開展實驗,探究產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
(1)提出“問題鏈”,選擇合適的方案
①根據(jù)以往的知識和剛剛建立的模型,對如何能產(chǎn)生感應(yīng)電流、需用什么器材開展探究。
a.學(xué)生活動:學(xué)生分成若干組,每組經(jīng)討論形成假設(shè),并對可行方案進(jìn)行展示。
b.教師活動:將不同的實驗分配給不同的學(xué)生小組,讓其分別進(jìn)行設(shè)計和實驗。
②如何驗證產(chǎn)生了感應(yīng)電流?
a.學(xué)生活動:探究電磁感應(yīng)產(chǎn)生的條件——磁通量的變化,并通過感應(yīng)電流的磁場突破難點。運用手機(jī)App“phyphox(物理工坊)”探測感應(yīng)磁場,將定性分析轉(zhuǎn)為定量分析。
b.教師活動:回歸最初科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)磁生電現(xiàn)象的方法——產(chǎn)生感應(yīng)磁場,同時為楞次定律中的難點——感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場這一“媒介”進(jìn)行鋪墊。若實驗現(xiàn)象不明顯,可組織學(xué)生思考其原因,并探究實驗的改進(jìn)方案。
(2)自主設(shè)計方案,探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件并設(shè)計表格
①辨別學(xué)生設(shè)計實驗方案的科學(xué)性和可操作性,并設(shè)計合適的實驗表格。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行分組實驗,填寫表格。選取一組具有代表性的學(xué)生實驗,在多媒體上投影播放,讓全班同學(xué)觀看。
②引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)探究現(xiàn)象總結(jié)出“表象”性結(jié)論——“變化的電流、運動的磁鐵可以產(chǎn)生感應(yīng)電流?!?/p>
③學(xué)生得出結(jié)論——“變化的電流、運動的磁鐵可以產(chǎn)生感應(yīng)電流?!苯處熧|(zhì)疑:“變化的電流和運動的磁場本質(zhì)上是磁場強(qiáng)弱的變化,是否可以理解為磁場強(qiáng)弱的變化在閉合回路中就可以產(chǎn)生感應(yīng)電流?”學(xué)生思考。
(二)展示電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用
學(xué)生1:手搖電風(fēng)扇葉片,導(dǎo)體框在磁場中轉(zhuǎn)動,導(dǎo)體框切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流。
學(xué)生2:導(dǎo)體框在磁場中轉(zhuǎn)動,框內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流。
學(xué)生活動:觀看三峽大壩發(fā)電站發(fā)電原理的視頻,了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用。啟發(fā)學(xué)生再次思考,找出生活中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象并解釋原理。
六、探究創(chuàng)新點
(一)演示特斯拉線圈點亮日光燈、手搖電風(fēng)扇葉片點亮燈泡等實驗,對學(xué)生起到良好的示范作用。
(二)利用phyphox軟件將定性分析實驗改為定量分析實驗,幫助學(xué)生對感應(yīng)電流的認(rèn)知由感性思維上升到理性思維。
(三)問題鏈的設(shè)置具有一定的邏輯性,讓學(xué)生能跟隨教師的思考方向進(jìn)行分析,設(shè)置的開放性問題有利于激發(fā)學(xué)生的發(fā)散性思維。
七、反思與提升
該活動方案能讓學(xué)生形成對問題的獨立見解,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)精神和社會責(zé)任感,提高學(xué)生的科學(xué)實驗?zāi)芰吞骄磕芰Α?/p>
此外,還可以在分組實驗中加入導(dǎo)體棒切割磁感線運動的實驗,讓學(xué)生對所學(xué)知識理解得更加透徹。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2021年12期