论文部分内容阅读
摘 要 学习物理不仅需要教师的讲授，更要注重自我探索掌握物理规律。以互感和自感实验设计为例，分别就如何在课本基本知识、课后练习、生活实际展开中对物理规律的探索进行分析。
关键词 高中物理；自感；互感
中图分类号：G633.7 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）23-0138-02
在高中物理的学习过程中，不能仅仅依靠教师的讲解来获取知识，孔夫子曾经说过：“举一隅不以三隅反，则不复也。”可见自我探求的重要性。自觉行动，从课本基础知识，课本后的提问及生活中的实际问题对物理规律进行探索，才能更加牢固地掌握知识，并且活学活用。
1 从课本的基础知识展开对物理规律的自主探究
牢固的基础知识理解，是学习物理知识的第一步，也是自我探求掌握物理规律的第一步。先对教材的基础知识进行梳理，重现教材情景，是非常必要的。
教材中明确定义：所谓互感，乃某线圈电流之变化，引起另一线圈随之产生电动势之现象，因互感而生之电动势，谓之互感电动势。因导体自身电流变化而出现电磁感应之现象，则称自感现象，伴自感所生之电动势，谓之自感电动势。在理解了互感和自感的概念以后，就可以开始以重现课本场景的方式，展开对该物理规律的自我探求。
教材中在引出互感现象时，曾出现过一幅收音机信号接收的图片，如图1所示。但并未对该知识进行进一步阐释，部分学生在学习本章时不熟悉这一现象，因此可以设计并完成以下实验。
1）实验目的：验证互感现象的存在。
2）实验器材：大线圈一个，小线圈一个，灵敏电流表一只，平板电脑一台，有源音箱一个，导线若干，收音机音频线一条。
3）實验方法：将平板电脑插上音频线连在大线圈上，将有源音箱、小线圈和灵敏电流表用导线串联形成一个回路。从平板电脑中播放音乐，然后将小线圈插入大线圈中。
4）实验结果：有源音箱跟着平板电脑播放一样的音乐。
5）实验结论：由平板电脑输出的声音电脑信号，使大线圈和小线圈产生了互感现象，并传输到了有源音箱上。
收音机对电磁波进行接收和转换的原理与该实验室相同的[1]，通过该实验，就对课本场景进行了还原，可以对知识完成进一步巩固。
2 从课本的课后习题展开对物理规律的自主探究
高中物理教材每章内容后面都会有思考和讨论，其所涵盖的知识点从掌握物理规律的角度出发，对这些习题进行深入探究也是非常有必要的。互感自感这一章有以下几道课后习题。
1）通过灯泡的电流，在开关断开之后，是否和原来电流的方向一致？
2）由于灯泡开关的断开，产生了感应电流，这种感应电流会不会比以前的电流还要大？
3）选用什么样的自感线圈，才能让自感现象的实验结果看起来更为明显呢[2]？
对于这些问题的探究，可以先对问题的答案进行理论性分析，然后通过设计完成实验验证分析的结果是否正确。就以第一问为例，分析得出断开了开关后通过灯泡的电流方向与原来一致，为了验证分析结果正确与否，设计完成以下实验。
1）实验目的：验证通电灯泡开关断开后，产生的自感电流与原来的方向是一致的。
2）实验器材：滑动变阻器一个，小灯泡两个，1号干电池一节，闸刀开关一个，发光二极管两个，线圈及闭合铁芯各一个。
3）实验方法：先将电池、开关、滑动变阻器、一只灯泡串联起来，再把固定线圈和一只灯泡连起来并联在电池和开关两端，如图2所示；多次合上再断开开关，观察两灯泡的亮度变化情况；然后断开开关，将图2中L1取下来，换上两个并联的发光二极管，发光二极管的方向要相反；多次合上再断开开关，观察两个发光二极管的发光情况。
4）实验结果：在以图2的接线方式连接各元器件的时候，合上开关，L1理解亮起了，L2缓缓亮起来；断开开关
后，L1和L2都延迟了一段时间，然后缓缓熄灭。
5）实验结论：以图2的方式接线观察到的现象说明该电路在断开和导通过程中都存在自感现象。
从这个实验我们可以看出，对课后习题的探究可以发现自己对哪些知识掌握还不够准确，并且通过实验验证，可以将正确的问题分析结果根深蒂固地记忆在脑海中，真正做到对物理规律的全面理解。
3 从生活实际问题展开对物理规律的自主探究
物理学习实际是一个致知格物的过程，生活也处处皆物理，如一个人行走就牵涉到摩擦力、相对运动、力的平衡、作用力与反作用力、动能、动量等很多物理规律。一台电视机的正常播放，就牵涉到带电粒子在电场和磁场共同组成的复合场中的运动、声音的传播、光的传播、电流电压等诸多物理知识。起立坐下等会牵涉力的平衡，牛顿一、二、三定律，能量的转化，以及动能、势能等许多物理常识[3]。只要有心，生活中每一秒钟发生的所有事情，都可以从物理的角度进行解析。而且很多物理试题都是以生活中经常出现的事物作为模型，如高中物理试题中常常出现的汽车在斜坡上的启动问题，汽车急刹车时的制动及根据轮胎印确定汽车是否超速的问题，筷子插入水中的折射问题，物体弹性碰撞或非弹性碰撞的运动过程及能量动量分析问题，都是取自于生活实际。
要学好物理，必须要学会用课本知识分析生活中遇到的问题。但有时候光分析还是不够的，更需要通过实验进行验证，下面就以互感和自感一章的内容，设计完成以下实验。
1）实验目的：运用自感原理，模拟燃气灶点火过程，将没有打火装置的打火机点着。
2）实验器材：去除了打火装置的打火机一个，线圈及闭合铁芯一个，1号干电池四节，导线若干。
3）实验方法：将四节干电池串联成一个电池组，将电池组、打火机、铁芯线圈用导线串联起来，电路图如图3所示，使图3中的A、B两个线头在打火机喷气口接触后快速断开，观察打火机冒出的气体是否有被点燃。
4）实验结果：A、B两线头断开后立即冒出火花，打火机喷出的气体被点燃。
5）实验结论：A、B断开后，A、B之间的空气就形成了电阻，空气的电阻值是很大的，远远高于铁芯线圈L的电阻，这时自感产生的自感电动势就远远超越了干电池的电动势，高压击穿A、B之间的空气使其电离，产生火花点燃打火机冒出的气体。
通过该实验，进一步理解了自感的原理，并且清楚了解了电动势和自感电动势之间的关系，并将课本知识很好地与生活实际联系了起来。
4 结束语
综上所述，物理贯穿在生活的每一个微小细节中，应该努力围绕课本基础、课后练习及生活实际发挥自己的探究精神，学习并掌握物理规律，真正做到活学活用。
参考文献
[1]谭庆仁.基于教材创新演示实验设计的三种方式：以“互感和自感”实验教学为例[J].物理教师，2015（8）：43-44.
[2]刘金凤，魏守国，田春凤.《互感和自感》一节的实验设计[J].物理教学探讨，2012（12）：54-55.
[3]刘金凤，李新乡，田春凤.巧设探究实验助力物理课堂：以《互感和自感》教学设计为例[J].中学物理教学参考，2012（12）：35-37.
关键词 高中物理；自感；互感
中图分类号：G633.7 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）23-0138-02
在高中物理的学习过程中，不能仅仅依靠教师的讲解来获取知识，孔夫子曾经说过：“举一隅不以三隅反，则不复也。”可见自我探求的重要性。自觉行动，从课本基础知识，课本后的提问及生活中的实际问题对物理规律进行探索，才能更加牢固地掌握知识，并且活学活用。
1 从课本的基础知识展开对物理规律的自主探究
牢固的基础知识理解，是学习物理知识的第一步，也是自我探求掌握物理规律的第一步。先对教材的基础知识进行梳理，重现教材情景，是非常必要的。
教材中明确定义：所谓互感，乃某线圈电流之变化，引起另一线圈随之产生电动势之现象，因互感而生之电动势，谓之互感电动势。因导体自身电流变化而出现电磁感应之现象，则称自感现象，伴自感所生之电动势，谓之自感电动势。在理解了互感和自感的概念以后，就可以开始以重现课本场景的方式，展开对该物理规律的自我探求。
教材中在引出互感现象时，曾出现过一幅收音机信号接收的图片，如图1所示。但并未对该知识进行进一步阐释，部分学生在学习本章时不熟悉这一现象，因此可以设计并完成以下实验。
1）实验目的：验证互感现象的存在。
2）实验器材：大线圈一个，小线圈一个，灵敏电流表一只，平板电脑一台，有源音箱一个，导线若干，收音机音频线一条。
3）實验方法：将平板电脑插上音频线连在大线圈上，将有源音箱、小线圈和灵敏电流表用导线串联形成一个回路。从平板电脑中播放音乐，然后将小线圈插入大线圈中。
4）实验结果：有源音箱跟着平板电脑播放一样的音乐。
5）实验结论：由平板电脑输出的声音电脑信号，使大线圈和小线圈产生了互感现象，并传输到了有源音箱上。
收音机对电磁波进行接收和转换的原理与该实验室相同的[1]，通过该实验，就对课本场景进行了还原，可以对知识完成进一步巩固。
2 从课本的课后习题展开对物理规律的自主探究
高中物理教材每章内容后面都会有思考和讨论，其所涵盖的知识点从掌握物理规律的角度出发，对这些习题进行深入探究也是非常有必要的。互感自感这一章有以下几道课后习题。
1）通过灯泡的电流，在开关断开之后，是否和原来电流的方向一致？
2）由于灯泡开关的断开，产生了感应电流，这种感应电流会不会比以前的电流还要大？
3）选用什么样的自感线圈，才能让自感现象的实验结果看起来更为明显呢[2]？
对于这些问题的探究，可以先对问题的答案进行理论性分析，然后通过设计完成实验验证分析的结果是否正确。就以第一问为例，分析得出断开了开关后通过灯泡的电流方向与原来一致，为了验证分析结果正确与否，设计完成以下实验。
1）实验目的：验证通电灯泡开关断开后，产生的自感电流与原来的方向是一致的。
2）实验器材：滑动变阻器一个，小灯泡两个，1号干电池一节，闸刀开关一个，发光二极管两个，线圈及闭合铁芯各一个。
3）实验方法：先将电池、开关、滑动变阻器、一只灯泡串联起来，再把固定线圈和一只灯泡连起来并联在电池和开关两端，如图2所示；多次合上再断开开关，观察两灯泡的亮度变化情况；然后断开开关，将图2中L1取下来，换上两个并联的发光二极管，发光二极管的方向要相反；多次合上再断开开关，观察两个发光二极管的发光情况。
4）实验结果：在以图2的接线方式连接各元器件的时候，合上开关，L1理解亮起了，L2缓缓亮起来；断开开关
后，L1和L2都延迟了一段时间，然后缓缓熄灭。
5）实验结论：以图2的方式接线观察到的现象说明该电路在断开和导通过程中都存在自感现象。
从这个实验我们可以看出，对课后习题的探究可以发现自己对哪些知识掌握还不够准确，并且通过实验验证，可以将正确的问题分析结果根深蒂固地记忆在脑海中，真正做到对物理规律的全面理解。
3 从生活实际问题展开对物理规律的自主探究
物理学习实际是一个致知格物的过程，生活也处处皆物理，如一个人行走就牵涉到摩擦力、相对运动、力的平衡、作用力与反作用力、动能、动量等很多物理规律。一台电视机的正常播放，就牵涉到带电粒子在电场和磁场共同组成的复合场中的运动、声音的传播、光的传播、电流电压等诸多物理知识。起立坐下等会牵涉力的平衡，牛顿一、二、三定律，能量的转化，以及动能、势能等许多物理常识[3]。只要有心，生活中每一秒钟发生的所有事情，都可以从物理的角度进行解析。而且很多物理试题都是以生活中经常出现的事物作为模型，如高中物理试题中常常出现的汽车在斜坡上的启动问题，汽车急刹车时的制动及根据轮胎印确定汽车是否超速的问题，筷子插入水中的折射问题，物体弹性碰撞或非弹性碰撞的运动过程及能量动量分析问题，都是取自于生活实际。
要学好物理，必须要学会用课本知识分析生活中遇到的问题。但有时候光分析还是不够的，更需要通过实验进行验证，下面就以互感和自感一章的内容，设计完成以下实验。
1）实验目的：运用自感原理，模拟燃气灶点火过程，将没有打火装置的打火机点着。
2）实验器材：去除了打火装置的打火机一个，线圈及闭合铁芯一个，1号干电池四节，导线若干。
3）实验方法：将四节干电池串联成一个电池组，将电池组、打火机、铁芯线圈用导线串联起来，电路图如图3所示，使图3中的A、B两个线头在打火机喷气口接触后快速断开，观察打火机冒出的气体是否有被点燃。
4）实验结果：A、B两线头断开后立即冒出火花，打火机喷出的气体被点燃。
5）实验结论：A、B断开后，A、B之间的空气就形成了电阻，空气的电阻值是很大的，远远高于铁芯线圈L的电阻，这时自感产生的自感电动势就远远超越了干电池的电动势，高压击穿A、B之间的空气使其电离，产生火花点燃打火机冒出的气体。
通过该实验，进一步理解了自感的原理，并且清楚了解了电动势和自感电动势之间的关系，并将课本知识很好地与生活实际联系了起来。
4 结束语
综上所述，物理贯穿在生活的每一个微小细节中，应该努力围绕课本基础、课后练习及生活实际发挥自己的探究精神，学习并掌握物理规律，真正做到活学活用。
参考文献
[1]谭庆仁.基于教材创新演示实验设计的三种方式：以“互感和自感”实验教学为例[J].物理教师，2015（8）：43-44.
[2]刘金凤，魏守国，田春凤.《互感和自感》一节的实验设计[J].物理教学探讨，2012（12）：54-55.
[3]刘金凤，李新乡，田春凤.巧设探究实验助力物理课堂：以《互感和自感》教学设计为例[J].中学物理教学参考，2012（12）：35-37.