“磁感應強度”教學中的幾點釋疑

摘 要：教學反思往往能從教學過程中反饋的信息檢驗效果、生成問題、深化主題，通過反思“磁感應強度”教學中出現的質疑，深入分析和探討了四個方面問題的原因，明確給出了相對全面清晰的解釋，并付諸于教學實踐，達到了學以致疑、問以廣識的目的。

關鍵詞：定義；解釋；反思

根據新課程標準和教學大綱要求，本節課的教學目標是要在理解、掌握磁感應強度大小、方向和單位的基礎上，能用其定義式進行有關計算；通過觀察、類比的方式認識物理概念，形成由個別事物個性來認識一般事物共性的科學理念。其中，磁感應強度概念的建立是教學重點；借助力來定義磁感應強度的研究過程是教學難點。

一、用比值法定義科學嗎？

研究磁感應強度的定義時，一旦以電場強度的定義做啟發，學生自然就會想到用比值法?？墒羌热浑妶鰪姸菶與電場力F、試探電荷電量q無關，磁感應強度B與安培力F、電流元IL也無關，那么用這種方法來定義科學嗎？

比值定義法就是用兩個或兩個以上的物理量的比值去定義另外一個新物理量的方法，其本質是比較的思想，實質是建立在控制變量基礎上的。應用比值法定義的物理量，依據其意義不同，可以分為兩種類型：

一類是對一些描述物體運動狀態特征的物理量定義（如速度v、加速度a、角速度ω等），它們的共同特征是：相等時間內，某物理量的變化量相等，用變化量與所用的時間之比就可以表示變化的快慢；

另一類是用比值法定義物質或物體屬性特征的物理量（如電場強度E、電容C、電阻R等），它們的共同特征是：屬性由本身所決定，定義時需要選擇一個能反映某種性質的檢驗實體來研究。

二、用試探電流元替代試探磁極是因為磁體N極不能單獨存在嗎？

類比于電場強度定義E=■時要將試探電荷q放入電場中某位置，我們很容易想到定義磁感應強度B時，也將一試探“磁極”放入磁場。而課本上沒有選擇小磁針的理由是“N極不能單獨存在，因而不可能測量N極受力的大小，也就不可能確定磁感應強度的大小了”。姑且不論目前還未有更多的證據表明自然界中磁單極子的存在與否，僅從定量研究的角度筆者認為這也并非唯一合理的解釋。

其一，難道兩個磁極的受力大小就無法測定嗎？

其二，如果真的存在磁單極子就可以選用嗎？

真正的原因應該是：要量化雙方的作用力，必須先量化作用的雙方。正如庫侖定律的實驗中，盡管在庫倫那個年代還不知道怎樣測量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒有，但是庫倫仍然利用接觸起電的原理，把一個帶點金屬小球與另一個不帶電的完全相同的金屬小球接觸，將帶點小球的電荷量q分為■，■，■，…從而給出了電荷間作用力與電荷量的關系：力F與q1和q2的乘積成正比。

顯然，選擇試探磁極我們無法量化其本身的大小，也就無法進行定量的比較；而選擇電流元就成功地解決了這一問題：首先，磁場對電流也是有作用力的；其次，電流元的電流強度和長度很容易測定。

三、選擇勻強磁場僅僅是因為“更方便”嗎？

實際上B=■作為定義式，無論對于勻強磁場還是非勻強磁場都是普遍適用的，而且在通常的物理探究實驗中，為了體現規律的一般性，我們往往更傾向于在常態化的物理情境中進行。比如：在驗證向心力表達式時，我們選擇的是生活中常見的圓錐擺模型；在探究導體中的電場和電流時，分析的是任意一段導線。所以從這個角度講，選擇一般性的非勻強電場，會使實驗結論更具說服力，但是，學生們都不約而同地把勻強磁場作為研究背景，理由是電流元在勻強磁場中受恒力作用，測量計算起來“更方便”。

四、設定導線與磁場垂直是因為“最簡單”嗎？

前面講過，電流元所受安培力的大小還與導線和磁場間的夾角有關，那么，如何設定導線在磁場中的擺放角度，教材上是在演示實驗的說明中一語帶過，而大多數學生也就欣然接受了，既然這樣做“最簡單”，我們還有什么必要非得讓導線與磁場夾一個不好測量的角度呢？

其實說到“最簡單”，導線與磁場平行也就是夾0°角時才真的“最簡單”，因為這時F=0 N；而當導線與磁場夾角不為0°時，任何一個夾角都不會因其取值的不同而使那種情況分析起來更簡單?！按怪薄敝徊贿^是sin90°=1的特例，如果非要說簡單的話，也只是在計算上更簡單罷了。

綜上所述是筆者在教學過程中對所發現問題的一些不成熟看法，不當之處還請諸位同仁批評指正。

（作者單位 徐州市第35中學）

?誗編輯 溫雪蓮