展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)魅力，激發(fā)課堂活力

史曉玲

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在中學(xué)物理教學(xué)中應(yīng)充分利用好實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)探究使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用，讓學(xué)生從想知、愿知到好知，如在《洛倫茲力》一節(jié)的教學(xué)中，我從下面幾個(gè)方面展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)魅力，激發(fā)課堂活力。

一、用魔術(shù)展現(xiàn)神奇的洛倫茲力

課堂上一開場(chǎng)，展示陰極射線管及其結(jié)構(gòu)原理，然后接通電源，展示電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡“一條直線”，下面請(qǐng)大家仔細(xì)觀察，我想讓這束電子束聽我的話，學(xué)生有一點(diǎn)詫異。于是我用手慢慢在陰極射線管上方移動(dòng)，電子束果然一會(huì)上偏，一會(huì)下偏，一會(huì)兒又消失。課堂熱鬧起來(lái)，怎么我的手有如此魔力，同時(shí)請(qǐng)一個(gè)同學(xué)上臺(tái)來(lái)也試一試，發(fā)現(xiàn)什么現(xiàn)象都沒有，這就奇怪了。學(xué)生更疑惑了，甚至有學(xué)生對(duì)我的手仔細(xì)檢查了一番。神秘片刻，終于有學(xué)生猜出“有磁鐵”，“對(duì)了，奧妙就在這里”當(dāng)我從袖套里取出事前被固定好的小條形磁鐵時(shí)，大家恍然大悟：正是磁鐵的磁場(chǎng)對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)造成了影響，我們把磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力稱為洛倫茲力，以此開始新課的教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

二、實(shí)驗(yàn)探究洛倫茲力的方向

引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)：既然洛倫茲力是安培力的微觀表現(xiàn)，那么要研究洛倫茲力就應(yīng)從安培力“下手”。安培力的方向遵循左手定則，那洛倫茲力的方向是否也應(yīng)遵循左手定則呢？讓學(xué)生思考條形磁鐵的北極從后方靠近射線管，電子束如何偏轉(zhuǎn)，再用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，并指出問題關(guān)鍵：四指應(yīng)指向哪個(gè)方向？同樣，北極從前方和上方靠近又會(huì)如何？讓學(xué)生感知理論和實(shí)踐的完美結(jié)合，加深理解比劃時(shí)應(yīng)注意的問題，并明確加上前后磁場(chǎng)后，電子束會(huì)上下偏，加上下磁場(chǎng)后，電子束會(huì)前后偏，從而為后面的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

三、通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M電視機(jī)內(nèi)的掃描原理

在介紹完洛倫茲力的大小公式后學(xué)生知道了洛倫茲力大小與哪些因素有關(guān)，如果想改變其大小，當(dāng)然可利用改變B和v的大小，或者改變兩者的夾角來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面我們共同來(lái)完成一個(gè)艱巨的任務(wù)，請(qǐng)同學(xué)們回憶我們要讓射線向下偏，應(yīng)如何放置條蹄形磁鐵，要上偏呢？此問題較易回答。如果我要看到電子束從下偏到上偏連續(xù)的變化呢？應(yīng)讓磁鐵如何擺放，請(qǐng)同學(xué)們思考設(shè)計(jì)方案，并上臺(tái)展示。無(wú)論用何種方法，只要能看到現(xiàn)象就是成功。

通過課堂討論和學(xué)生展示各種方案，并對(duì)一些成功方案進(jìn)行分析。

主要措施有：（1）在射線管上方放置蹄形磁鐵（條形磁鐵也可，要注意高度），讓磁場(chǎng)和電子束垂直，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵，在旋轉(zhuǎn)180度的過程中可以看到電子束的偏轉(zhuǎn)變化，若一直旋轉(zhuǎn)下去即可看到電子束不停地上下擺動(dòng)，（很有意思）和學(xué)生一起分析原因：此方案是通過改變B與v的夾角來(lái)改變F的大小，進(jìn)而改變偏轉(zhuǎn)的多少。

（2）在射線管上方附近放置磁鐵，磁場(chǎng)和電子束垂直，然后把磁鐵向上平移遠(yuǎn)離射線管，到一定高度后旋轉(zhuǎn)180度，再向下緩慢靠近陰極射線管，同樣能觀察到電子束的連續(xù)變化，此方法是利用改變B的強(qiáng)弱來(lái)改變F的大小

繼續(xù)探討：如果再上下偏的基礎(chǔ)上，要電子束再左右偏，要加上怎樣的磁場(chǎng)？

讓電子束在變化的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)，就是電視機(jī)顯像管的掃描原理，通過施加水平和豎直方向的磁場(chǎng)變來(lái)實(shí)現(xiàn)全屏掃描，只是他巧妙地應(yīng)用了電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)控制電子束的偏轉(zhuǎn)（展示偏轉(zhuǎn)線圈），磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向可通過電流的大小和方向變化來(lái)控制，這樣更簡(jiǎn)便易控。

四、科普介紹，模擬展示北極光

問學(xué)生：你知道世界上最大的一臺(tái)彩電有多大？在哪里？誰(shuí)生產(chǎn)的？學(xué)生七嘴八舌地議論。事實(shí)上制造者是大自然，在南北兩極。就是北極光，大氣層是熒光屏，太陽(yáng)風(fēng)攜帶大量的帶電粒子在地球磁場(chǎng)的作用下進(jìn)入南北兩極，與大氣層中的粒子碰撞，激發(fā)出絢麗的色彩，難道這不是一臺(tái)大自然制造的3D彩電嗎？給學(xué)生放北極光的視頻并作簡(jiǎn)單介紹。讓學(xué)生思考：如果我們用磁鐵靠近電視屏幕會(huì)有何狀況發(fā)生呢？奇妙的“二維北極光”出現(xiàn)了……

本節(jié)物理課充分挖掘?qū)嶒?yàn)內(nèi)涵，設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，貫穿整個(gè)課堂教學(xué)，利用陰極射線管和磁鐵完成實(shí)驗(yàn)，把演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，更好地展現(xiàn)了洛倫茲力，認(rèn)識(shí)了洛倫茲力，并應(yīng)用了洛倫茲力。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析，很好地把理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生從理性和感性兩方面真切體會(huì)物理知識(shí)。在物理教學(xué)過程，如果能在實(shí)驗(yàn)上多花心思、多下工夫，將會(huì)對(duì)物理課堂起到很好的促進(jìn)作用。

（責(zé)任編輯易志毅）endprint