高中物理教材中自感演示实验的改进

在物理教学过程中，演示实验是学生认识物理
规律的感性基础，是学生加深对物理概念和物理规律或原理理解的重要环节。

而演示的现象的好坏将对学生造成直观上的正面或负面影响，进而会对学生学习物理概念或规律的理解造成正迁移或负迁移。

比如，自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它在生产技术中应用较为广泛，但学生不易接受，难以理解。

现行高中物理新教材选修3-2第四章第6节中研究自感现象是通过如图1、图2所示的电路来演示的。

其中图1为演示通电自感现象原理图，图2为演示断电自感现象原理图。

教师做好这两个实验，有利于学生理解自感现象，是上好这节课的关键。

该实验的设计虽有利于演示的分步、分类完成，笔者认为却存在以下三点不足：分两个电路来演示，易使学生形成错觉，认为通电与断电自感是发生在不同的电路中；
图2所示的断电自感实验，若线圈L 的自感系数不够大，则断电时线圈产生的自感电动势与形成的自感电流较小，不会使小灯泡发出较强的亮光，自感现象就不容易观察到；核心问题：这两个实验装置都不能显示自感电动势（或感生电流）的方向。

演示通电自感现象时，实验易操作，实验现象
较为明显，但在演示断电自感现象时，为了使现象明显，往往实验时要求I2＞I1，以达到断电时灯泡有明显的闪耀的效果。

但在实际操作中，经常因为I2过大而将灯泡烧坏，造成实验器材损耗，不便于课堂上重复再现实验现象。

另外，由于灯泡闪亮，只说明有电流流过，无法辨析电流方向的变化，不便于教学重点难点的突破。

为此，在教学中对实验装置进行以下改装，就可很好地解决上述问题，达到较好的效果。

一、实验装置改进方法11.装置原理图（图3）
2.改进说明
（1）图3是将课本中介绍的断电自感装置图中的小灯泡A ，
用氖管代替。

（2）将单刀闭合式开关，改成点触式弹片开关。

3.优点
（1）改用“弹片点触式”开关，断电更方便、更易操作，
断电更瞬时。

（2）改用氖管后，开关闭合时氖管不发光，开关断开时自感电动势使氖管闪亮红光，现象对比明
显，效果更好。

且氖管的耐压值较高，不易烧坏。

图1
图2
高中物理教材中自感演示实验的改进
《教学与管理
》2011年3月1日
筅江苏句容实验高级中学
李池刚
图3
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二、实验装置改进方法21.实验改进的设计思想
（1）用一个电路来演示通电和断电自感现象。

（2）在改制教具时尽量考虑学校实验室现有器材的利用。

（3）兼用传统的小灯泡和具有单向导电性的发光二极管，能判断出自感电动势（或感生电流）的方向。

2.实验装置原理图（图4）
3.改进说明
（1）在各支路中，按图示串接三个发光二极管。

（2）D1、D2导通时发红光，D3导通时发绿光。

4.改进后的演示实验优点（1）取材方便，利用学校实验室现有器材，操作简单，现象明显直观。

（2）使用具有单向导电性的发光二极管，不仅可以用来演示自感现象通电和断电时的两种情况，而且通过二极管导通时发出不同色光来反映电流流向，
使抽象问题具体化，对比明显，可视性强。

有利于教学难点的突破。

三、实验装置的拓展使用1.装置原理图（图5）
2.拓展说明
（1）将改进1中的氖管取下。

（2）从点触开关的两接线柱分别引出两导线M 、N 。

（3）要求8位同学（也可增加参与学生人数）左右手依次如图5抓紧。

（4）第一名同学的左手抓紧M ，第8名同学的右手抓紧N 。

3.操作说明
（1）闭合电键前，要求学生谈体会（无感觉）。

（2）闭合电键后，要求学生谈体会（无感觉）。

（3）断开电键后，同学们迅速收回双手（有电击感觉，课堂气氛活跃，学生有较强的探究欲望）。

4.优点
（1）师生互动，学生参与面广；实验效果明显，学生体验深刻。

（2）改装方便，具有普适性。

5.建议
该拓展实验，作为新课导入实验，能很好地激起学生的探究欲望。

实践证明，通过这样的教学处理，可以使学生对结果非常信服，
不会感到电磁感应规律抽象难以理解，并且使课堂气氛非常的活跃，大大加强了课堂师生之间的互动；与此同时，学生不仅学到了自感现象及其原理，也为进一步学习电磁场内容中的
振荡电路打下坚实的实验基础。

参考文献
[1]冯容士.中学物理实验教学与自制教具.上海：上海教育出版社，2000.[2]赵沃槐.优化物理实验教学培养学生创新能力.教学仪器与实验，2002（10）.
[3]安忠，
刘炳升.中学物理实验与教学研究.北京：高等教育出版社，1986.
（见习编辑郭振玲）
李池刚：高中物理教材中自感演示实验的改进
图4
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