藺立昌

摘? ?要：由于高中階段關(guān)于“法拉第電磁感應(yīng)定律”的定量實(shí)驗(yàn)很難做成，因而普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)物理實(shí)驗(yàn)教科書選修3-2（人教版）是通過幾個(gè)定性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察磁通量變化的快慢是影響感應(yīng)電動(dòng)勢大小的主要因素，然后就給出法拉第電磁感應(yīng)定律。對(duì)于多匝問題如何處理，并未設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。筆者在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，巧用示波器，定量探究多匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢，從而給出感應(yīng)電動(dòng)勢的一般表達(dá)式。

關(guān)鍵詞：示波器;感應(yīng)電動(dòng)勢;磁通量

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2019）4-0050-2

1? ? 定性探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1? ? 實(shí)驗(yàn)探究一

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：改變導(dǎo)體在磁場中切割磁感線運(yùn)動(dòng)的快慢，觀察比較感應(yīng)電流的大小。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生在初中實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，激發(fā)探尋閉合線路一部分導(dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的動(dòng)因。

1.2? ? 實(shí)驗(yàn)探究二

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：改變磁鐵相對(duì)于線圈上下運(yùn)動(dòng)的快慢，觀察比較感應(yīng)電流的大小。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生猜想和推斷決定感應(yīng)電動(dòng)勢大小的因素有哪些。

1.3? ? 實(shí)驗(yàn)探究三

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：通過開關(guān)與變阻器控制和改變A線圈的通電電流，觀察比較B線圈感應(yīng)電流的大小。以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)的附圖可以在高中物理教材上看到。

設(shè)計(jì)意圖：通過實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和論證自己的想法，體驗(yàn)過程與方法。

通過以上實(shí)驗(yàn)探究，只能定性得出“感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通量的變化率成正比”，即

當(dāng)線圈匝數(shù)為n時(shí)，如何得出 ，教科書中并未設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。筆者在教學(xué)中通過以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，巧用示波器，定量探究多匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢，從而給出感應(yīng)電動(dòng)勢的一般表達(dá)式。

2? ? 補(bǔ)充改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1? ? 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖1所示，將一帶鐵芯的感應(yīng)線圈A（實(shí)驗(yàn)探究三中的A線圈即可）與滑動(dòng)變阻器R（0～100 Ω）及開關(guān)S等接入學(xué)生電源的交流輸出端（輸出電壓控制在0～12 V）。如圖2所示，用細(xì)而軟的絕緣導(dǎo)線在感應(yīng)線圈上繞3圈后，兩端接到示波器的Y輸入端。打開示波器，聚焦調(diào)節(jié)輝度，并使亮點(diǎn)位于示波器屏幕坐標(biāo)正中央。

2.2? ? 實(shí)驗(yàn)探究過程

（1）打開學(xué)生電源，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)學(xué)生電源交流輸出電壓和滑動(dòng)變阻器阻值，使示波器屏幕顯示的縱向亮線約占一格，如圖3所示。

（2）斷開開關(guān)S，不再變動(dòng)學(xué)生電源輸出電壓和滑動(dòng)變阻器阻值，在感應(yīng)線圈上繞6圈后，閉合開關(guān)S，示波器屏幕顯示如圖4所示。

（3）斷開開關(guān)S，不再變動(dòng)學(xué)生電源輸出電壓和滑動(dòng)變阻器阻值，在感應(yīng)線圈上繞9圈后，閉合開關(guān)S，示波器屏幕顯示如圖5所示。

（4）斷開開關(guān)S，不再變動(dòng)學(xué)生電源輸出電壓和滑動(dòng)變阻器阻值，在感應(yīng)線圈上繞12圈后，閉合開關(guān)S，示波器屏幕顯示如圖6所示。

2.3? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

結(jié)論1：當(dāng)在感應(yīng)線圈上繞3匝時(shí)，示波器屏幕縱向出現(xiàn)1格亮線;

結(jié)論2：當(dāng)在感應(yīng)線圈上繞6匝時(shí)，示波器屏幕縱向出現(xiàn)2格亮線;

結(jié)論3：當(dāng)在感應(yīng)線圈上繞9匝時(shí)，示波器屏幕縱向出現(xiàn)3格亮線;

結(jié)論4：當(dāng)在感應(yīng)線圈上繞12匝時(shí)，示波器屏幕縱向出現(xiàn)4格亮線。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在同樣的磁通量變化率下，感應(yīng)電動(dòng)勢與線圈匝數(shù)成正比，最后總結(jié)得出

3.1? ? 拓展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：如教材中安排，體驗(yàn)“搖繩發(fā)電”、研究“電吉他”的發(fā)聲原理、思考“繩系衛(wèi)星”切割地磁的方式。

設(shè)計(jì)目的：使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)聯(lián)系生活實(shí)際、注重實(shí)踐探究，關(guān)注學(xué)生的發(fā)展。

3.2? ? 體驗(yàn)探究設(shè)計(jì)

（1）找一個(gè)自發(fā)電式手電筒，拆解開，觀察并研究是如何發(fā)電的？

（2）通過聽講座、看錄像或借助網(wǎng)絡(luò)等活動(dòng)，了解我國發(fā)電種類及現(xiàn)狀，嘗試設(shè)計(jì)或自制一種小小直流發(fā)電機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理·選修3-2[M].北京：人民教育出版社，2010.

（欄目編輯? ? 王柏廬）

收稿日期：2019-01-02

作者簡介：藺立昌（1968-），男，中學(xué)高級(jí)教師，主要從事高中物理教學(xué)工作及高考物理備考復(fù)習(xí)研究。寧夏回族自治區(qū)骨干教師，寧夏物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事。曾獲寧夏回族自治區(qū)教科研工作先進(jìn)個(gè)人，全國中學(xué)物理教學(xué)改革創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。