用DIS傳感器探究法拉第電磁感應(yīng)定律實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

1、    “用dis傳感器探究法拉第電磁感應(yīng)定律”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)    夏煜明摘 要：利用dis微電壓傳感器來探究法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，在教學(xué)過程中，對(duì)第2節(jié)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，讓學(xué)生不僅能夠定性地探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件，而且能夠?qū)Ψɡ陔姶鸥袘?yīng)定律進(jìn)行探究或驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：dis傳感器；法拉第電磁感應(yīng)；dis探究實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景分析（一）教材與學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容是針對(duì)人教版教材選修3-2第4章的第4節(jié)“法拉第電磁感應(yīng)定律”的教學(xué)設(shè)計(jì)。法拉第電磁感應(yīng)定律是高中物理電磁學(xué)部分的重要內(nèi)容。普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這一部分的要求是級(jí)，要求掌握法拉第電磁感

2、應(yīng)定律，能計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。教材上這部分只有定性的實(shí)驗(yàn)介紹，沒有定量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，教材這部分的引入，主要是基于第2節(jié)的兩個(gè)定性實(shí)驗(yàn)，然后，教材直接介紹公式和推導(dǎo)，這讓學(xué)生在理解這部分內(nèi)容的時(shí)候，特別是對(duì)公式e=n/t中磁通量變化率以及與線圈匝數(shù)n的定量關(guān)系理解困難。因此，筆者希望通過利用dis微電壓傳感器對(duì)第2節(jié)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生不僅能夠定性地探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件，而且能夠?qū)Ψɡ陔姶鸥袘?yīng)定律進(jìn)行探究或驗(yàn)證，幫助學(xué)生理解公式。（二）實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)本實(shí)驗(yàn)對(duì)教材第2節(jié)模仿法拉第的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，在感應(yīng)電路中用dis微電壓傳感器代替電流計(jì)，用條形磁鐵直接代替通電螺線管，并且增加了用單根和兩

3、根條形磁鐵同時(shí)插入、抽出相同螺線圈，用一根條形磁鐵以相同速度插入、抽出可調(diào)多匝線圈進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。（三）實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)通過閉合電路的磁通量改變時(shí)，閉合電路內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合電路的線圈、磁通量的變化率成正比，即e=n/t。若保持變化的時(shí)間一樣，就要改變磁通量的變化量，來研究磁通量的變化量對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響。若保持磁通量的變化率一樣，就要改變線圈的匝數(shù)，來研究線圈匝數(shù)對(duì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究，理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與閉合電路的線圈匝數(shù)、磁通量變化率的關(guān)系。難點(diǎn)：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率的關(guān)系。（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容本

4、次實(shí)驗(yàn)包括兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。探究實(shí)驗(yàn)一：用兩個(gè)完全相同的原線圈，一個(gè)內(nèi)部放一根條形磁鐵，另一個(gè)內(nèi)部放兩根條形磁鐵，同時(shí)采集磁鐵以相同的速度從兩個(gè)線圈中拔出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。改變磁鐵拔出的速度，采集多組數(shù)據(jù)，比較兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果有e1/e2e1/e21/212，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，可近似認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e。探究實(shí)驗(yàn)二：用一根條形磁鐵穿過可調(diào)線圈，開始時(shí)選擇2000匝，第二次選擇4000匝。分別采集磁鐵以相同的速度從兩個(gè)線圈中拔出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，采集多組數(shù)據(jù)，比較兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果有e1/e2e1/e21/212。在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，可近似認(rèn)為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)en。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要用到實(shí)驗(yàn)觀察法

5、、分析法、實(shí)驗(yàn)歸納法、講授法。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程【引入課題】 師：（多媒體展示）近年來，無線充電手機(jī)、無線充電汽車逐漸進(jìn)入人們的視野，引起了大家的關(guān)注。那么無限充電的原理是什么呢？【復(fù)習(xí)導(dǎo)入】 師：（多媒體展示）第2節(jié)的模擬法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)驗(yàn)?！咎岢鰡栴}】 師：（多媒體展示）感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生條件是否和感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件一樣呢？【猜想假設(shè)】 （引導(dǎo)學(xué)生）猜想：閉合回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小可能與磁通量的變化、線圈的匝數(shù)有關(guān)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 （引導(dǎo)）生：在螺旋線的兩端直接接電壓表來測量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。（教師解釋由于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小，實(shí)驗(yàn)室的電壓表不能直接測量出來，因此這里我們采用dis微電壓傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電

6、壓表進(jìn)行測量。）【實(shí)驗(yàn)探究】 教師先進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以邊實(shí)驗(yàn)邊給學(xué)生講解一下dis微電壓傳感器的原理和使用注意事項(xiàng)，然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)探究，做好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與記錄。下列是兩次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)圖表?！痉治鲇懻摗?教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)得出的實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行分析，不同顏色代表不同的傳感器測得的電壓值。從圖1、圖2中可以看出，二者的電壓值近似為2倍?！镜贸鼋Y(jié)論】 閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比，跟閉合電路的匝數(shù)成正比。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果與評(píng)價(jià)本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作簡便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常明顯，實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理也較為簡便，能夠較好地幫助學(xué)生理解閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率、閉合電路的線圈匝數(shù)之間的關(guān)系，希望這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虻玫酵茝V應(yīng)用。基金項(xiàng)目：本文系重慶市教育學(xué)會(huì)第八屆（20152017）基礎(chǔ)教育科研重點(diǎn)課題（課題批號(hào)：xh2015a16）“dis實(shí)驗(yàn)與3d技術(shù)在物理教學(xué)中的應(yīng)用研究”成果。？誗編輯 趙飛飛新課程·下旬2018年2期新課程·下旬的其它文章淺析新課標(biāo)下高中語文自主閱讀教學(xué)的方法分析任