探究电磁感应的产生条件实验设计

探究电磁感应的产生条件实验设计

山东省泗水县实验中学巩涛

“探究电磁感应的产生条件”是高中物理新课程（选修3-2）第四章第二节的内容，是电磁学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位。本节内容揭示了磁和电的内在联系，通过探究实验总结归纳出了“磁生电”的规律，在教材中起到了承前启后的作用，是学生今后深入学习法拉第电磁感应定律、楞次定律和交变电流的产生等知识的基础。

在教材的编排上本节从初中知识点闭合电路的部分导线切割磁感线产生电流入手，再设计学生分组探究实验，对现象进行分析归纳，最后总结出产生感应电流的条件，这样的编排符合学生的认知规律。除了从知识上让学生了解并掌握电磁感应的产生条件外，更为重要的是，本节教材内容一个显著的特点就是探究性强，通过观察三个实验，理出头绪、分析论证进而归纳总结出结论，充分体现了实验探究的具体过程，能够很好的培养学生的探究能力。

实验器材：

灵敏电流计，蹄形磁铁，导体棒，导体线框，条形磁铁，大小螺线管各一个，电源，滑动变阻器，导线若干。

实验过程：

（1）实验一：导体棒切割磁感线运动，如图1所示。

导体棒动作指针是否偏转

水平向右运动

水平向左运动

斜向运动

竖直上下运动

②小组讨论，归纳总结结论：当闭合电路的部分导体切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流。

（2）探究实验二：向线圈中插拔磁铁，如图2所示

磁铁的动作表针摆动方向

N极插入线圈

N极停在线圈中

N极从线圈中抽出

S极插入线圈

S极停在线圈中

S极从线圈中抽出

②小组讨论，归纳总结结论：当向线圈中插、拔磁铁时线圈中会有感应电流产生。

（3）探究实验三：模仿法拉第的实验，如图3所示。

实验操作表针偏转方向

开关闭合瞬间

开关断开瞬间

开关闭合时，滑动变阻

器不动

开关闭合时，迅速移动

滑动变阻器的滑片

②小组讨论，归纳总结结论：当螺线管A中的电流发生变化时，线圈B中会有感应电流产生。

分析论证：

总结一：对于实验一，我们画出俯视图，如图4所示。当导体棒AB向左、右运动时，导体棒切割磁感线的运动使得闭合回路包围的面积发生变化，在闭合电路中产生了感应电流。

总结二：对于实验二，如图5所示，磁铁插入线圈时磁场由弱变强，磁铁由线圈抽出时，磁场由强变弱，即通过线圈B的磁场强弱变化时，可以产生感应电流。

对于实验三，如图6所示，由于开关闭合、断开及迅速移动滑动变阻器的滑片，线圈A 中的电流迅速变化，产生的磁场也在迅速变化，又由于两个线圈套在一起，所以通过线圈B 的磁场强弱也在迅速变化，从而产生感应电流。

由实验二、三可以得出结论：当通过闭合电路的磁场强弱变化时，闭合电路中可以产生感应电流。

由以上总结我们可以得到结论：不论什么原因，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就会有感应电流产生。

实验设计主要特点：

本实验教学从学生的已有知识出发，通过学生自主学习、探究实验、产生问题、协作交流等学习方法，从而解决问题，得出产生感应电流的条件的结论，主要特点如下：（1）注重学生对学习过程的体验，体现了“探究性学习”和“合作性学习”等新课程标准的教学理念。

（2）安排学生进行分组探究实验，让所有的学生都参与到课堂教学活动中来，提高学生学习的自主性和积极性。

（3）对于每个探究实验应该观察记录的结果及结论的总结，安排的都非常明确，降低了学生自主探究学习的梯度，能使得各种程度的学生都参与到课堂探究中来，体现了以学生为主体的教学理念。