以原始物理问题深化学习“电生磁”的教学

傅子杰

摘 要：初中物理“电生磁”部分的教学，传统教学模式大多采用先讲奥斯特的电生磁部分，之后再引入通电螺线管的磁场判断和右手螺旋定则，为了改进这种教学模式的不足，可以原始物理问题引入来展开“电生磁”的教学.教学实践表明，在“电生磁”部分结合生活小制作等原始物理问题展开教学，可以有效地将理论与实践相结合，让学生形成一个有序的知识结构，从而改进物理教学效果.

关键词：电生磁; 生活小制作;原始物理问题

文章编号：1008-4134（2019）14-0005中图分类号：G633.7文献标识码：B

1 问题的提出

在人教版初中物理九年级上第二十章“电与磁”的第二小节“电生磁”的教学过程中，在讲解了奥斯特的“电生磁”部分之后，课本上进而引入了通电螺线管的磁场判断和右手螺旋定则的知识讲解.诚然，我们通过连接通电直导线、电源、开关，并且将直导线南北方向放置，小磁针平行放在直导线下面，然后闭合开关，观察到小磁针的运动.这个实验确实能够简单直观地反映出“电生磁”现象.然后教师在课堂上就直接进行通电螺线管的磁场判定和安培定则的理论知识讲解，达成对于学生“电生磁”部分知识的培养.进而通过课后的习题，来强化学生对于“电生磁”的学习.这样的依靠物理习题让学生进一步熟练知识的方式是有待考究的.在课堂教学中应该更加深化学生对于“电生磁”知识的理解.笔者认为，加上生活小制作演示这一步，并不会浪费很长时间，可能只需要增加课堂五分钟的巧妙展现，就可以清晰地将“电生磁”的物理知识与实践相结合，让学生利用所学知识去判断实际物理现象.作者认为在学完“电生磁”之后，加上一个原始物理问题分析，就可以达到很好的教学效果.

众所周知，物理是一门从现象出发的学科.我们从现象出发，研究物理问题，这个过程就是在深化学生的知识体系.原始物理问题的引入，就可以很好地解决这样的问题.原始问题的表述形式是对科学现象的描述，它基本上采用文字叙述的方式呈现科学现象，与习题显著不同的是，没有习题中常常给定的已知量、未知量，需要学生根据需要去设置.所以，笔者认为，原始物理问题对于知识的深化的很有帮助，它可以显现出学生是否真的明白了物理原理，而不是学会了物理习题的“套路”.有鉴于此，笔者认为“电生磁”这一小节中，可以在讲解完安培定则的现象之后，进行原始物理问题的分析，加深学生对于“电生磁”的理解，希冀对这一小节教学有所裨益.

2 教学的逻辑

首先通过教师的演示实验（连接通电直导线、电源、开关，并且将直导线南北方向放置，小磁针平行放在直导线下面，然后闭合开关）观察到小磁针的运动.从而引导学生思考，相互讨论得出结论（小磁针运动，说明周围存在磁场.但是在实验过程中只有通电，并没有外加磁场，这说明是电流对于小磁针产生了作用，进而引导学生思考出是电流产生了磁场，这个磁场对小磁针作用，促使了小磁针运动.）在这一小环节最后教师进行总结与归纳：实验揭示的是电流的磁效应现象，也就是我们常说的“电生磁”现象.这个现象说明了在电流的周围产生了磁场，而通过磁场的作用使得小磁针发生转动.这就是奥斯特的电生磁实验.

接着教师会进行通电螺线管的磁场判断和安培定则的理论教学，让学生学会判断电生磁.

进而我们通过生活小制作，展示一个生活中的物理现象，让学生基于这个原始物理问题，分析现象，提升物理深度.

我们选择常见的干电池，作为实验的核心材料.利用生活中常见的强磁铁，将其与电池一端相吸，形成电池在上，强磁铁在下的体系.再利用生活中常见的铜丝，将铜丝绕制成所需半径的弹簧，具有一定的弹性（如图1所示），根据选择的电池大小有异，我们可以将铜丝绕成比所选电池半径略大的线圈，以使得可将线圈弹簧套在电池周围.再将线圈弹簧上端做出一个突出的线圈头，使弹簧套在电池外侧时，弹簧线圈上端可接触电池的一端电极，而弹簧下端可以接触与电池相连的强磁铁.从而电池、强磁铁、线圈，三者相连形成一个整体.

在这个“电与磁”的生活实验中，可以得到多种不同的现象.这样就形成了原始物理问题，这样的现实问题，可以更好地激发学生的思考，它不像物理习题，只是让学生做出一个数学结果，而是能很好地培养学生分析物理本质的能力.

随着电池的摆放、强磁铁极性摆放的不同，实验可能出现如下两种现象：一是弹簧持续上下振动效果;二是弹簧被拉长吸住不动.

这种弹簧持续上下振动的现象对应的物理原理为：当线圈放在电池外侧时，线圈上端与电池相接触，下端接口与电池下侧磁铁相接触，强磁铁是导电的，所以线圈、强磁铁、电池三者可以接触形成闭合回路，从而在回路中形成电流.由奥斯特提出的“电流的磁效应”可知，这个环形电流的产生会随之产生磁场，由于线圈是顺时针绕行，产生的电流也是顺时针的，根据右手螺旋定则（又称安培定则）可知电源电流产生的磁場是向下的，这个线圈产生的磁场可以看作是一个条形磁铁产生的磁场，那么，可以认为铜丝线圈上方为S极，下方为N极.又由于强磁铁是N极在上，S极在下，因为线圈放在强磁铁上方，于是线圈下方的“N极”与强磁铁上方的N极形成同性磁极相对.由于同性磁极相互排斥的原理，形成“斥”现象，所以弹簧反弹.而后又因为弹簧线圈弹起，使弹簧线圈上端原与电池相接触的接口与电池上端正极相离，使回路不再闭合而变成了断路.在断路中，弹簧线圈没有了电流，也就不存在（由电流产生的）磁场了.线圈受重力作用，所以减速上升到开始下落.从线圈跳起，开始减速到零然后开始向下加速运动，到弹簧线圈上端接口再次与电池上端正极接触，此时回路再次闭合，又形成因弹簧线圈电流产生的磁场，又一次同性磁极相斥，形成反弹.以此循环，最终达到了我们看到的弹簧持续上下强烈振动效果.

这种弹簧被拉长吸住不发生振动的现象对应的物理原理为：当线圈放在电池外侧时，线圈上端与电池相接触，下端接口与电池下侧磁铁相接触，强磁铁是导电的，所以线圈、强磁铁、电池三者可以接触形成闭合回路，从而在回路中形成电流.由奥斯特提出的“电流的磁效应”可知，这个环形电流的产生会随之产生磁场，由于线圈是顺时针绕行，根据右手螺旋定则（又称安培定则）可知电源电流产生的磁场是竖直向下的，这个线圈产生的磁场可以看作是一个条形磁铁产生的磁场，那么，可以认为铜丝线圈上方为S极，下方为N极.又由于强磁铁此时N极在下，S极在上，因为线圈放在强磁铁上方，于是线圈下方的“N极”与强磁铁上方的S极形成异性磁极相吸.由于异性磁极相互吸引的原理，形成“吸住”现象，所以弹簧被持续吸引.

通过这样的原始物理问题分析，可以很综合地培养学生对于“电生磁”部分知识的理解.原始问题的表述形式是对科学现象的描述，它基本上采用文字叙述的方式呈现科学现象，与习题显著不同的是，没有习题中常常给定的已知量、未知量，需要学生根据需要去设置.我想这样的模式，是非常符合对学生深化学习的培养的.

3 反思和啟示

《从习题到原始问题：科学教育方式的重要变革》中强调“加强物理教育中人文精神的教育，重视文理渗透.当今世界的基础教育，为了适应21世纪高科技的飞速发展，虽然出现了科技教育的倾向，但这种倾向是以人文精神为灵魂的.”我想，这样的教学设计，正是很好地将“电与磁”原始物理问题代替了“电与磁”物理习题. 原始问题教学让科学教育从纯粹的知识传授模式中走出来，进入科学知识传授与应用相结合的新阶段.对于“电生磁”物理知识的学习，引入原始物理问题，是一个很新颖的教学模式，这和以往的常规教学设计不同.这是具有创新的教学设计.这样的教学可以让学生从“会做题”转变到真正的“会物理”.

在现行的物理教学中，“应试教育”的气息过重.而应试教育中重要的标签是习题.物理高考命题委员会认为：“做题是非常重要的.我们主张要做题，但并不赞成搞题海战.因为题海战盲目追求解题的数量，不重视解题的质量，使学生根本来不及对习题以及与习题有关的问题进行思考.”为解决这一问题，原始物理问题的理念被提出.比如，“1995年10月28日，加拿大人科克伦手握长杆走钢丝跨越长江三峡.科克伦如何使用手中的长杆？这样的问题就称为原始问题.相反，目前科学教育中广泛采用的习题却很难为学生提供这样的情境.”

物理课程作为一门重要的基础教育课程，在培养学生素质方面有着重要的不可替代的作用.它除了培养学生了解自然、学习自然规律、培养操作动手能力和探究能力之外，能够培养学生的科学创新精神，培养学生的辩证唯物主义和爱国主义思想，培养学生正确的世界观、人生观和价值观，还能够培养学生的良好行为习惯、道德品质以及良好的科学态度和学习习惯.我国物理教学论的发展，实际上落回到了对于“人”的培养.

参考文献：

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