浅析楞次定律

浅析楞次定律
摘要：简要的阐述了如何发现楞次定律，楞次定律的基本内容和楞次定律在课堂教学中的利用“5E”课堂教学设计方法进行教学，如何通过现实生活中的实际应用带入知识、理解课堂教学的深入目的，对于如何在课堂上教学楞次定律这节课是重中之重。

关键词：电磁感应；法拉第；楞次定律
1.
楞次定律产生的历史背景
法国物理学家安培和菲涅尔曾经提出过一个这样的问题：既然载流线圈能使它里面的铁棒磁化，磁铁是否也能在其附近的闭合线圈中激起电流[1]？随着对该问题的深入研究，在1831年伴随着物理学家法拉第进行了无数次的实验，该问题有了新一步的进展，他的实验表明：当我们把磁场抽象成一条条带有磁力的有向连线时，磁场的这些有向连线在闭合线圈中通过，磁通量会发生一定的改变，而闭合线圈会因为磁通量的改变产生一定的电流，我们将这种产生电流的现象称为电磁感应，这便是著名的电磁感应现象。

我们都知道如果要想在一个闭合电路中产生电流，必须是需要单位电荷由一端经过电源内部转移到另一端时做的功，也就是电磁感应的磁通量的变化。

那么电磁感应的磁通与感应电流的磁通变化的关系又是如何，法拉第做的电磁感应演示实验如下图1-1所示：
图1-1电磁感应演示实验
通过楞次定律产生的历史背景我们不难发现，一个定律的得出是经过不断的
试验以及不断的研究和验证得来的，都是经过科学家们一代又一代坚持不懈得出
来的，那么楞次最终得到的结论是什么？楞次定律的内容究竟就是什么？这便是
我们下一部分要讨论的内容。

1.
楞次定律的内容
通过法拉第的电磁感应定律，再加上楞次通过对于磁通量变化的总结和分析，提出了引起感应电流的磁通以及感应电流的磁通之间的关系这个问题，这种关系
也就是我们物理学上的楞次定律。

楞次定律在物理学中有两种表述形式，具体内
容如下：
（一）楞次定律的第一种表述形式：引起感应电流的磁通变化总是受到感应
电流的磁通的制约，通俗来讲也就是感应电流总是反抗引起它的原因。

如图所示为楞次定律感应电流方向实验：
图2-1楞次定律感应电流方向实验
通过对楞次定律进行实验，最终依据实验数据总结实验现象，得出楞次定律
的第一种表述形式。

（二）楞次定律的第二种表述形式：当导体在磁场中运动时，导体因为感应
电流而受到的安培力必然阻碍此导体运动。

楞次定律其实可以看做事电磁现象中的一种能量守恒的表现，运动中的导体
产生电磁感应，如果我们只分析感应电流的机械能而不关心感应电流本身，那么
使用第二种表述形式更为便捷。

综上所述，无论是第一种还是第二种楞次定律表述形式，楞次定律都表示感
应电流的方向都与引起感应电流的方向相阻碍，即“增反减同”。

在我们明确了
楞次定律的具体内容后，我们要做的就是研究在楞次定律的课堂上采用哪种教学
设计更为容易使学生接受。

1.
楞次定律在课堂上教学设计
楞次定律在高中课本中占有重要的地位，又因为磁场方面得研究也是比较抽
象的，所以楞次定律的讲解需要我们严谨备课，仔细思考教学设计。

“5E” 教
学模式是美国生物学课程研究(BSCS，1989)开发的一种基于建构主义教学理论的
模式，它分为五个环节:引入( Engagement)、探究(Exploration)、解释(Explanation)、迁移(Elaboration)和评价(Evaluation)，因为每个环节都以“E”开头，所以称为“5E” 教学模式[2]。

具体教学设计内容如下：
（一）引入: 设置情境，产生疑问
利用楞次定律演示仪做实验，观察实验现象，并得出结论，然后提出问题。

实验现象：当条形磁铁靠近闭合铝环A时，A远离磁铁；远离铝环A时，A靠近
磁铁；当条形磁铁接近不闭合铝环B时，B无反应；当远离铝环B时，B无反应。

通过这个现象指导学生思考A与B产生不同现象的原因是什么？为什么当磁铁靠
近时A时，A远离，当磁铁远离A时,A反而靠近?假设平行条件下磁铁插入环A
中，电流方向如何?电流与磁通量有何关系?
图3-1利用楞次演示仪实验
（二）探究: 自主实验，总结规律
通过楞次定律感应电流方向实验，激发了学生们的兴趣，在此基础上首先我
们准备一个条形磁铁和一个闭合线圈，在闭合线圈上安装电流表，然后观察利用
磁铁和线圈之间产生的感应电流的方向来判断感应磁场的方向，具体操作步骤如下：以N极朝下进入到线圈中时，由于磁场是由N极出发，最终指向S极，所以
线圈内的磁通量是变大的，再观察电流表的方向来得出电流方向的结论，最后由
右手定则判断出这种情况下的感应磁场方向应该是与N极方向相反的即向上的；以S极朝下进入到线圈中时，由于磁场是由N极出发，最终指向S极，所以导致线圈内的磁通量是变大的，再观察电流表的方向来得出电流方向的结论，最后利用右手定则判断出这种情况下的感应磁场方向是与N极相反的即向下的；以S极朝上远离线圈时，由于磁场是由N极出发，最终指向S极，所以线圈内的磁通量是变小的，再通过观察电流表的方向来得出电流方向的结论，最后由右手定则判断出这种情况下的感应磁场方向是与N极方向相同的即向下的；以N极朝上远离线圈时，由于磁场是由N极出发，所以线圈内的磁通量是变小的，再观察电流表的方向来得出电流方向的结论，最后由右手定则判断出这种情况下的感应磁场方向是与N极方向相同的即向上的。

通过对于此现象进行讨论和对于实验数据的整理的研究，最终发现实验规律如下：
表3-1总结实验规律
（三）解释: 解决疑问，理解原理
通过楞次定律感应电流方向的实验现象，我们结合最开始利用楞次演示仪进行实验得出实验现象，分析为什么条形磁铁的靠近会出现排斥的现象？为什么条形磁铁的离开会出现吸引的现象？最后分析结果是利用能量守恒定律，感应电流的变化总是在阻挡原磁场的变化，从而得出“来拒去留”的实验结论。

通过对于实验结论的总结，使得学生明确实验原理，最终了解实验现象。

（四）迁移: 学以致用，举一反三
通过对于规律的理解进行总结，最终得出楞次定律，对于楞次定律的实质即“增反减同”的实验结论进行重点分析，指导学生完成课后习题。

楞次定律进行实验教学，不仅能够再课堂的开始就激发学生的兴趣，还能很快使学生了解到本节课即将学习的内容，随即通过实验刺激学生的感官，使得知识点再学生的脑海中留下深刻的印象，在通过总结实验结论，使得学生头脑中的认知更为深刻，最终学会楞次定律这个知识点。

但是楞次定律不仅仅在课本中有着重要的作用，在生活实际中也起着很大的作用。

（五）评估: 知己知彼，提出建议
楞次定律在生活中也解决了很多实际问题，也在默默地为这个社会的发展做着贡献，例如:金属探测仪、测速仪、电吉他中电拾音器、电磁炉等。

其中金属探测仪在我们高考、中考或者一些较为重要的考试中经常看见，当它靠近或者接触到金属材料的时候，报警器就会发出刺耳的声音来提醒我们，而当它靠近或者接触非金属材料时，报警器则不会发出任何声响；电磁炉也是依靠楞次定律的内容来进行工作的，电磁炉是利用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，利用磁场里的磁力通过过低产生很多很多的小涡流，最终通过锅自身的温度，从而使得锅内的食材进行加热，最终达到烹饪的目的[7]。

总体上来说，楞次定律不仅在课本知识点上起着承上启下重要的作用，在我们的生活中的应用中也促使着我们生活的进步，促进社会的发展。

四、结论
再一次认真阅读楞次定律的发展史，依旧使我觉得受益匪浅，从楞次定律的历史发展到楞次定律的内容，让我觉得科学家是伟大的，也正是有了一代又一代科学家的不断发现、研究、实验，才使得我们发现更多的定律，使得这个世界在不断的改变。

通过对于楞次定律进行的教学设计，让我觉得成为一名合格的教师是不容易的，不仅要做到对于知识的深度理解，还要有适当的教学手段，对于课堂的教学还要有一个适合的设计，这样才会使得课堂教学效果最好，也是的学生们理解和学习起来更为简便。

楞次定律的应用，使得我们的社会、文化都有了一定的发展和进步，科学使得我们变得越来越好，也使得这个世界变得越来越好。

【参考文献】：
[1]范云龙.楞次定律解题技巧的反思与启示[J].教学考试，2020(25)
[2]王健，李秀菊. 5E 教学模式的内涵及其对我国理科教育的启示［J].生物学通报，2012(03):39
[3]陈美君.归纳法在高中物理规律教学中的应用研究——以楞次定律为例[J].教育教学论坛，2020(333)
[4]张九春.楞次定律实验演示仪的制作及其应用[J].物理之友，2020(41)
[5]王安伟.关于“楞次定律”教学的几点研究[J].高中数理化，2020(38)
[6]张向英.浅谈高中物理教学中的楞次定律[J].高考，2020(80)
[7]华兴恒.学好用活楞次定律[J].教学考试，2019(17)
[8]赵建礼.基于高中物理核心素养的楞次定律课的教学设计[J].课程教育研究，2019(190)
[9]王兴桥.发展核心素养精彩无处不在——以高中物理“楞次定律”课堂教学创新为例[J].中学物理教学参考，2020(36)
V。