睁眼看南方：观摩佛山一中开放日物理示范课受益匪浅

1 引言

2022年11月18日上午，中原名师张怀华高中物理工作室主持人和全体学员在教研网上集中观摩了佛山一中2022年教育教学开放日直播活动，听了两节“法拉第电磁感应定律”示范课。受益匪浅。

这两节课的核心正是笔者近期开展的实验探究，所以听得非常仔细。直播之后，又多次观看视频回放，认真揣摩。

2 视频回放地址

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

课表

3 示范课观摩

陈老师使用两个朗威电压传感器探究法拉第感应定律，巧妙设计面积比为3:1、且磁通量比也为3:1的两个线圈，并在落磁实验中检测到了峰值约为3:1得到感应电动势。十分巧妙。由于时间关系，陈老师只是探究了感应电动势与线圈面积的关系，没有探究感应电动势与时间的关系。

陈学良

巧妙设计面积比为3:1的线圈

感应电动势之比约为3:1

何老师开展了两次实验探究，第一个探究实验是从同一高度释放由2粒、4粒和8粒钕磁铁组成的磁铁组合，确保磁通量为1:2:4。第二个探究实验是探究感应电动势与磁铁释放高度的关系。从实验数据上看，这两个实验都很成功。

何妹才

磁通量变化比1:2:4 感应电动势比1:2:4

磁通量相同 时间不同

数据采集

数据分析 符合预期

4 专家点评

佛山市物理教研员朱建平老师做了题为《素养导向下的单元整体教学设计》的专题报告，并对这两节课做了精彩的点评。

朱建平点评指导

朱老师在点评中指出：陈老师对线圈形状做了创新设计，在磁铁磁场轴对称、非匀强条件下巧妙地确保了磁通量的比为3:1，将实验由定向走向了定量。如果再做一下感应电动势与磁铁释放高度关系的探究实验，会更好。如果时间紧张，可以展示事先做好的实验视频。

朱老师在点评中指出：何老师的第一个实验是从同一高度释放由2粒、4粒和8粒钕磁铁组成的磁铁组合。确保磁通量为1:2:4，在磁通量变化时间相等的前提下，实验测得感应电动势的比约为1:2:4，十分巧妙。第二个实验是在磁通量变化量相同的前提下，探究感应电动势与磁铁释放高度的关系，这个实验也比较成功。不过需要指出的是，在用高度倍增法进行实验时，螺线管的长度与高度倍增量比较接近，高度测量的参考点到底在哪儿，是在螺线管的上边缘、下边缘、还是中央，这值得思考。

5 听课收获

由于笔者近期正在研究用落磁法探究法拉第电磁感应定律实验，因此对这两节课的实验设计进行仔细揣摩，多次回放。

对陈老师创新实验的赏析

在陈老师的实验中，他极为巧妙地实现了线圈面积3:1和磁通量变化量3:1的定量设计，十分难得。

但是在这里需要强调的是，这种设计是基于圆柱形磁铁磁场的空间轴对称分布这一前提的，这里不但要求磁铁磁场是空间轴对称分布，而且要求磁铁在竖直透明管内必须沿着管子的中轴线竖直下落。

而在实际上，管子的内径是要比磁铁大一些的，磁铁在下落过程中，如果斜着穿过两个面积比为3:1的线圈，在这种情况下两个线圈的磁通量之比还是不是3:1呢？即使磁铁是竖直下落的，但是偏离了管子的中轴线，两个线圈的磁通量的比还是不是3:1呢？这些问题都值得思考。

实验意外

另外，在陈老师利用落磁法探究感应电动势与磁通量改变量关系的实验中，出现了面积较小的线圈中的感应电流（蓝色曲线）明显超前于面积较大的线圈中的感应电流（红色曲线），这种“实验意外”是怎么产生的？如何避免？这些都值得做进一步的探究。

对何老师创新实验的赏析

在何老师的实验中，笔者看到了倍增法的巧妙应用。第一个实验使用了磁铁个数的倍增，第二个实验使用了磁铁释放高度的倍增，实验设计非常巧妙，也得到了师生和专家的好评。

但是，在第一个实验中，使用磁铁个数倍增来实现磁通量变化量的倍增，这种设计缺乏理论支撑，因为随着磁铁数量的增加，磁铁的纵向长度变长，磁场的形状也随之拉伸。在对照实验中，实验用到的磁铁直径相等，而长度之比为1:2:4，这种方法是否真的能保证磁通量的变化量也为1:2:4呢？这种做法和说法都值得斟酌，因为笔者先前的实验探究结论显示，磁铁的磁感应强度与磁铁的个数并不存在正比关系。

磁铁倍增 电压倍增

另外，从实验视频中看到，学生是通过观察感应电动势数据的变化来读取最大示数的，既然肉眼能分辨出最大示数，就说明传感器的采样频率不够高，而传感器的采样频率不够高，则意味着传感器示数的最大值并不一定是真正的感应电动势的峰值。

在第二个实验中，螺线管的长度与长度的倍增量比较接近，磁铁的长度也比较大，这时候就需要尽可能地对磁铁下落的起始位置和中止位置进行准确界定。

对两节课的共性反思

陈老师和何老师在实验中都是用感应电动势的峰值代替感应电动势的平均值进行分析的，那么在这个实验中，能不能用感应电动势的峰值代替平均值呢？

这一点值得斟酌，也是笔者自己在教学和探究中始终感到困惑的地方。

在这两节课中，都是体验性实验打头，探究性实验殿后，利用传感器实现对感应电动势的可视化采集，基于实验探究得出法拉第电磁感应定律，看到了物理实验在物理课堂中的回归，值得多次回放观摩，用心体悟揣摩。