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楞次定律是俄国物理学家楞次在概括了大量实验事实的基础上,总结出的一条判断感应电流方向的基本规律。它是中学物理教学的重点和难点,也是物理教师研讨的热点。素质教育对教师的专业素养和人文素养提出了更高的要求,楞次定律的教学,教师不能只满足学生“会用”,还要引导学生挖掘其中隐含的内涵,领悟其实质,让学生在认识、理解、应用楞次定律的过程中获得智慧和启迪。下面仅就三个方面说说自己对楞次定律的肤浅认识和教学体会。
一、楞次定律蕴含哲学原理
物理规律的教学,不能急于求成、急功近利。楞次定律的构建,离不开探究过程,在实验现象中,产生感应电流的磁场(原磁场)方向变化、原磁场的强弱变化、磁通量的增减变化都能导致感应电流的方向变化。要从繁杂的现象中概括出一个普遍规律来,真的不是一件容易的事。世界上的事物无论怎样特殊,它总是和同类事物中的其他事物有共同之处,总要服从于这类事物的一般规律,即所谓共性(普遍性)寓于个性(特殊性)之中,个性又受共性的制约。之前,在归纳、总结通过各种方式产生感应电流的条件时,遭遇过同样的困境,是巧妙地借用“磁通量”这一“中介”来化解的。如今,我們能否找到类似的中介呢?人们早就知道电与磁有着紧密联系,并可以互相转化,只要有电流就能够产生磁场,并且电流的方向和由电流产生的磁场方向之间的关系满足右手螺旋定则,一旦知道了电流的磁场方向,就能用右手螺旋定则判定电流的方向了。当然,感应电流也不能例外,于是,选择“感应电流的磁场”作为磁通量与感应电流的中介,就能够打通关节、建立联系了。“电流要产生磁场”——再简单不过的常识,但越是简单的道理,往往越容易被忽视。众里寻她千百度,暮然回首,那人却在灯火阑珊处,“简单”的获得不简单,需要孜孜以求,需要大智慧。
楞次定律的表述是经过细心推敲的,“阻碍”一词可谓楞次定律的点睛之笔,必须全面、透彻地理解,比如,是谁在阻碍?阻碍什么?怎么阻碍?阻碍是否阻止?阻碍是否只是反抗?为什么阻碍?等等。从字面上理解,是感应电流的磁场在阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通)的变化,不是阻碍原磁场;阻碍只是延缓磁通量的变化,不是阻止也不是相反;阻碍可能是反抗也可能是补偿。从因果关系来看,感应电流以及由它产生的磁场是果,原磁场的磁通量变化是因,果离不开因,同时果又阻碍因,因与果既相互依存又互相排斥。可见,楞次定律还蕴含着哲学的一个基本原理,即对立统一规律——世界上的一切事物都包含着矛盾性,事物矛盾双方又统一又斗争推动事物的运动、变化和发展。任何事物都有对立的两面,你必须把两面都看到了,对事物的认识才可能全面。
二、楞次定律的实质是能量守恒定律
既然感应电流的产生离不开磁通量的变化,那感应电流的磁场为什么还要阻碍磁通量的变化呢?假如感应电流的磁场不是阻碍原磁通的变化,而是加强原磁通的变化,那么,一经出现感应电流,就会使磁通量的变化(增加或者减少)加快,磁通量变化越快,产生的感应电流也就越强,增强的感应电流又促使磁通量的变化进一步加快……如此正反馈下去,会使电路中的感应电流迅速增强到无穷大,这显然是不可能的。天上不会掉馅饼,能量不能凭空产生,感应电流具有的以及消耗的能量必须从引起磁通量变化的外界获取,要在回路中维持一定的感应电流,外界就必须持续不断地消耗能量,外界就是在同感应电流的磁场的阻碍作用进行抗争的过程中实现能量转化的。可见,“阻碍”一词揭示了楞次定律的实质——能量守恒定律。
三、楞次定律的启迪与遐想
感应电流的磁场是怎么阻碍的呢?概括起来主要有这样几种情况:原磁通变化时——增反减同,增缩减扩;发生相对运动时——来拒去留;自身电流变化时(自感现象)——阻碍电流的变化。我在教《楞次定律》时,要学生在课外围绕“楞次定律的启迪与遐想”这一主题写几句话,要求所感所悟必须由楞次定律而生,篇幅长短不限,提倡原创也不反对引用名人名言或者优美的诗句。没想到,楞次定律给学生插上了想象的翅膀,变成了学生的心灵鸡汤。他们有写为人处事的,有表宏图大志的,有概叹亲情友情的。如:老师对学生要严爱相济;胜不骄败不馁,穷则思变,达则兼济天下;知人者智,自知者明;得饶人时且饶人,做事情都不要太过分,懂得进退;感应电流也能忠实地执行毛主席的游击战术,敌进我退,敌退我追;相见时难别亦难,多情总被无情扰,落花有意,流水无情,距离产生美,朦胧产生诗意。一个基础较差但又喜欢物理的学生道出了这样的心声:“我与物理的关系或许可以用楞次定律来解释,每当我学习她时,她就给我较大的压力;每当我想放弃她时,她却以无穷的奥密吸引着我,欲罢不能。楞次定律启迪我们,在迈向成功的路途上,不可能一帆风顺,总难免遇到各种各样的阻碍,只要我们坚定必胜的信念,就能够冲破重重障碍,到达理想的彼岸。”这次活动,让我真切地感受到,挖掘物理教材中的人文素材,将其整合到教学中,不但能丰富物理教学内容,激发学生学习物理的兴趣,加深对物理知识的理解,而且还能帮助学生完善自我,有利于学生的全面发展,形成健全的人格。
一、楞次定律蕴含哲学原理
物理规律的教学,不能急于求成、急功近利。楞次定律的构建,离不开探究过程,在实验现象中,产生感应电流的磁场(原磁场)方向变化、原磁场的强弱变化、磁通量的增减变化都能导致感应电流的方向变化。要从繁杂的现象中概括出一个普遍规律来,真的不是一件容易的事。世界上的事物无论怎样特殊,它总是和同类事物中的其他事物有共同之处,总要服从于这类事物的一般规律,即所谓共性(普遍性)寓于个性(特殊性)之中,个性又受共性的制约。之前,在归纳、总结通过各种方式产生感应电流的条件时,遭遇过同样的困境,是巧妙地借用“磁通量”这一“中介”来化解的。如今,我們能否找到类似的中介呢?人们早就知道电与磁有着紧密联系,并可以互相转化,只要有电流就能够产生磁场,并且电流的方向和由电流产生的磁场方向之间的关系满足右手螺旋定则,一旦知道了电流的磁场方向,就能用右手螺旋定则判定电流的方向了。当然,感应电流也不能例外,于是,选择“感应电流的磁场”作为磁通量与感应电流的中介,就能够打通关节、建立联系了。“电流要产生磁场”——再简单不过的常识,但越是简单的道理,往往越容易被忽视。众里寻她千百度,暮然回首,那人却在灯火阑珊处,“简单”的获得不简单,需要孜孜以求,需要大智慧。
楞次定律的表述是经过细心推敲的,“阻碍”一词可谓楞次定律的点睛之笔,必须全面、透彻地理解,比如,是谁在阻碍?阻碍什么?怎么阻碍?阻碍是否阻止?阻碍是否只是反抗?为什么阻碍?等等。从字面上理解,是感应电流的磁场在阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通)的变化,不是阻碍原磁场;阻碍只是延缓磁通量的变化,不是阻止也不是相反;阻碍可能是反抗也可能是补偿。从因果关系来看,感应电流以及由它产生的磁场是果,原磁场的磁通量变化是因,果离不开因,同时果又阻碍因,因与果既相互依存又互相排斥。可见,楞次定律还蕴含着哲学的一个基本原理,即对立统一规律——世界上的一切事物都包含着矛盾性,事物矛盾双方又统一又斗争推动事物的运动、变化和发展。任何事物都有对立的两面,你必须把两面都看到了,对事物的认识才可能全面。
二、楞次定律的实质是能量守恒定律
既然感应电流的产生离不开磁通量的变化,那感应电流的磁场为什么还要阻碍磁通量的变化呢?假如感应电流的磁场不是阻碍原磁通的变化,而是加强原磁通的变化,那么,一经出现感应电流,就会使磁通量的变化(增加或者减少)加快,磁通量变化越快,产生的感应电流也就越强,增强的感应电流又促使磁通量的变化进一步加快……如此正反馈下去,会使电路中的感应电流迅速增强到无穷大,这显然是不可能的。天上不会掉馅饼,能量不能凭空产生,感应电流具有的以及消耗的能量必须从引起磁通量变化的外界获取,要在回路中维持一定的感应电流,外界就必须持续不断地消耗能量,外界就是在同感应电流的磁场的阻碍作用进行抗争的过程中实现能量转化的。可见,“阻碍”一词揭示了楞次定律的实质——能量守恒定律。
三、楞次定律的启迪与遐想
感应电流的磁场是怎么阻碍的呢?概括起来主要有这样几种情况:原磁通变化时——增反减同,增缩减扩;发生相对运动时——来拒去留;自身电流变化时(自感现象)——阻碍电流的变化。我在教《楞次定律》时,要学生在课外围绕“楞次定律的启迪与遐想”这一主题写几句话,要求所感所悟必须由楞次定律而生,篇幅长短不限,提倡原创也不反对引用名人名言或者优美的诗句。没想到,楞次定律给学生插上了想象的翅膀,变成了学生的心灵鸡汤。他们有写为人处事的,有表宏图大志的,有概叹亲情友情的。如:老师对学生要严爱相济;胜不骄败不馁,穷则思变,达则兼济天下;知人者智,自知者明;得饶人时且饶人,做事情都不要太过分,懂得进退;感应电流也能忠实地执行毛主席的游击战术,敌进我退,敌退我追;相见时难别亦难,多情总被无情扰,落花有意,流水无情,距离产生美,朦胧产生诗意。一个基础较差但又喜欢物理的学生道出了这样的心声:“我与物理的关系或许可以用楞次定律来解释,每当我学习她时,她就给我较大的压力;每当我想放弃她时,她却以无穷的奥密吸引着我,欲罢不能。楞次定律启迪我们,在迈向成功的路途上,不可能一帆风顺,总难免遇到各种各样的阻碍,只要我们坚定必胜的信念,就能够冲破重重障碍,到达理想的彼岸。”这次活动,让我真切地感受到,挖掘物理教材中的人文素材,将其整合到教学中,不但能丰富物理教学内容,激发学生学习物理的兴趣,加深对物理知识的理解,而且还能帮助学生完善自我,有利于学生的全面发展,形成健全的人格。