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睜眼看南方：觀摩佛山一中開放日物理示范課受益匪淺

豫見物理 >《待分類》

2022.11.20 河南

關(guān)注

1 引言

2022年11月18日上午，中原名師張懷華高中物理工作室主持人和全體學(xué)員在教研網(wǎng)上集中觀摩了佛山一中2022年教育教學(xué)開放日直播活動，聽了兩節(jié)“法拉第電磁感應(yīng)定律”示范課。受益匪淺。

這兩節(jié)課的核心正是筆者近期開展的實(shí)驗(yàn)探究，所以聽得非常仔細(xì)。直播之后，又多次觀看視頻回放，認(rèn)真揣摩。

2 視頻回放地址

https://live.yanxiu.com/applive2/program/7034090042008379393/detail

課表

3 示范課觀摩

陳老師使用兩個朗威電壓傳感器探究法拉第感應(yīng)定律，巧妙設(shè)計(jì)面積比為3:1、且磁通量比也為3:1的兩個線圈，并在落磁實(shí)驗(yàn)中檢測到了峰值約為3:1得到感應(yīng)電動勢。十分巧妙。由于時間關(guān)系，陳老師只是探究了感應(yīng)電動勢與線圈面積的關(guān)系，沒有探究感應(yīng)電動勢與時間的關(guān)系。

陳學(xué)良

巧妙設(shè)計(jì)面積比為3:1的線圈

感應(yīng)電動勢之比約為3:1

何老師開展了兩次實(shí)驗(yàn)探究，第一個探究實(shí)驗(yàn)是從同一高度釋放由2粒、4粒和8粒釹磁鐵組成的磁鐵組合，確保磁通量為1:2:4。第二個探究實(shí)驗(yàn)是探究感應(yīng)電動勢與磁鐵釋放高度的關(guān)系。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上看，這兩個實(shí)驗(yàn)都很成功。

何妹才

磁通量變化比1:2:4 感應(yīng)電動勢比1:2:4

磁通量相同時間不同

數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)分析符合預(yù)期

4 專家點(diǎn)評

佛山市物理教研員朱建平老師做了題為《素養(yǎng)導(dǎo)向下的單元整體教學(xué)設(shè)計(jì)》的專題報(bào)告，并對這兩節(jié)課做了精彩的點(diǎn)評。

朱建平點(diǎn)評指導(dǎo)

朱老師在點(diǎn)評中指出：陳老師對線圈形狀做了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在磁鐵磁場軸對稱、非勻強(qiáng)條件下巧妙地確保了磁通量的比為3:1，將實(shí)驗(yàn)由定向走向了定量。如果再做一下感應(yīng)電動勢與磁鐵釋放高度關(guān)系的探究實(shí)驗(yàn)，會更好。如果時間緊張，可以展示事先做好的實(shí)驗(yàn)視頻。

朱老師在點(diǎn)評中指出：何老師的第一個實(shí)驗(yàn)是從同一高度釋放由2粒、4粒和8粒釹磁鐵組成的磁鐵組合。確保磁通量為1:2:4，在磁通量變化時間相等的前提下，實(shí)驗(yàn)測得感應(yīng)電動勢的比約為1:2:4，十分巧妙。第二個實(shí)驗(yàn)是在磁通量變化量相同的前提下，探究感應(yīng)電動勢與磁鐵釋放高度的關(guān)系，這個實(shí)驗(yàn)也比較成功。不過需要指出的是，在用高度倍增法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，螺線管的長度與高度倍增量比較接近，高度測量的參考點(diǎn)到底在哪兒，是在螺線管的上邊緣、下邊緣、還是中央，這值得思考。

5 聽課收獲

由于筆者近期正在研究用落磁法探究法拉第電磁感應(yīng)定律實(shí)驗(yàn)，因此對這兩節(jié)課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行仔細(xì)揣摩，多次回放。

對陳老師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的賞析

在陳老師的實(shí)驗(yàn)中，他極為巧妙地實(shí)現(xiàn)了線圈面積3:1和磁通量變化量3:1的定量設(shè)計(jì)，十分難得。

但是在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，這種設(shè)計(jì)是基于圓柱形磁鐵磁場的空間軸對稱分布這一前提的，這里不但要求磁鐵磁場是空間軸對稱分布，而且要求磁鐵在豎直透明管內(nèi)必須沿著管子的中軸線豎直下落。

而在實(shí)際上，管子的內(nèi)徑是要比磁鐵大一些的，磁鐵在下落過程中，如果斜著穿過兩個面積比為3:1的線圈，在這種情況下兩個線圈的磁通量之比還是不是3:1呢？即使磁鐵是豎直下落的，但是偏離了管子的中軸線，兩個線圈的磁通量的比還是不是3:1呢？這些問題都值得思考。

實(shí)驗(yàn)意外

另外，在陳老師利用落磁法探究感應(yīng)電動勢與磁通量改變量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，出現(xiàn)了面積較小的線圈中的感應(yīng)電流（藍(lán)色曲線）明顯超前于面積較大的線圈中的感應(yīng)電流（紅色曲線），這種“實(shí)驗(yàn)意外”是怎么產(chǎn)生的？如何避免？這些都值得做進(jìn)一步的探究。

對何老師創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的賞析

在何老師的實(shí)驗(yàn)中，筆者看到了倍增法的巧妙應(yīng)用。第一個實(shí)驗(yàn)使用了磁鐵個數(shù)的倍增，第二個實(shí)驗(yàn)使用了磁鐵釋放高度的倍增，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)非常巧妙，也得到了師生和專家的好評。

但是，在第一個實(shí)驗(yàn)中，使用磁鐵個數(shù)倍增來實(shí)現(xiàn)磁通量變化量的倍增，這種設(shè)計(jì)缺乏理論支撐，因?yàn)殡S著磁鐵數(shù)量的增加，磁鐵的縱向長度變長，磁場的形狀也隨之拉伸。在對照實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)用到的磁鐵直徑相等，而長度之比為1:2:4，這種方法是否真的能保證磁通量的變化量也為1:2:4呢？這種做法和說法都值得斟酌，因?yàn)楣P者先前的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論顯示，磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁鐵的個數(shù)并不存在正比關(guān)系。

磁鐵倍增電壓倍增

另外，從實(shí)驗(yàn)視頻中看到，學(xué)生是通過觀察感應(yīng)電動勢數(shù)據(jù)的變化來讀取最大示數(shù)的，既然肉眼能分辨出最大示數(shù)，就說明傳感器的采樣頻率不夠高，而傳感器的采樣頻率不夠高，則意味著傳感器示數(shù)的最大值并不一定是真正的感應(yīng)電動勢的峰值。

在第二個實(shí)驗(yàn)中，螺線管的長度與長度的倍增量比較接近，磁鐵的長度也比較大，這時候就需要盡可能地對磁鐵下落的起始位置和中止位置進(jìn)行準(zhǔn)確界定。

對兩節(jié)課的共性反思

陳老師和何老師在實(shí)驗(yàn)中都是用感應(yīng)電動勢的峰值代替感應(yīng)電動勢的平均值進(jìn)行分析的，那么在這個實(shí)驗(yàn)中，能不能用感應(yīng)電動勢的峰值代替平均值呢？

這一點(diǎn)值得斟酌，也是筆者自己在教學(xué)和探究中始終感到困惑的地方。

在這兩節(jié)課中，都是體驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)打頭，探究性實(shí)驗(yàn)殿后，利用傳感器實(shí)現(xiàn)對感應(yīng)電動勢的可視化采集，基于實(shí)驗(yàn)探究得出法拉第電磁感應(yīng)定律，看到了物理實(shí)驗(yàn)在物理課堂中的回歸，值得多次回放觀摩，用心體悟揣摩。

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