初中物理電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)及教學(xué)應(yīng)用

摘 要：對(duì)電磁學(xué)的學(xué)習(xí)很容易落入死記硬背的俗套，很容易讓學(xué)生和老師產(chǎn)生厭煩的情緒，有悖《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》。在教學(xué)過程中，老師要充分展示自己的睿智，利用身邊的硬件、軟件，達(dá)到甚至超越教學(xué)目的，同時(shí)還要讓學(xué)生輕松、興奮地學(xué)習(xí)。電磁現(xiàn)象是物理學(xué)中最有趣的物理現(xiàn)象之一，兩個(gè)物體之間，通過看不見的物質(zhì)產(chǎn)生了作用，這本身就是一件很神秘的事情。但是，很多老師卻沒有讓學(xué)生感受到電磁學(xué)的這種神秘。老師應(yīng)該通過自身的努力讓學(xué)生感受到這一點(diǎn)，并逐步揭開其神秘的面紗。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué)；實(shí)驗(yàn)；磁場(chǎng)；可視化

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：在義務(wù)教育階段，物理課程不僅應(yīng)該注重科學(xué)知識(shí)的傳授和技能的訓(xùn)練，注重將物理科學(xué)的新成就及其對(duì)人類文明的影響等納入課程，而且還應(yīng)重視對(duì)學(xué)生終身學(xué)習(xí)愿望、科學(xué)探究能力、創(chuàng)新意識(shí)以及科學(xué)精神的培養(yǎng)。對(duì)電磁學(xué)的學(xué)習(xí)很容易落入死記硬背的俗套，很容易讓學(xué)生和老師產(chǎn)生厭煩的情緒，有悖《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》。在教學(xué)過程中，老師要充分展示自己的睿智，利用身邊的硬件、軟件，達(dá)到甚至超越我們的教學(xué)目的，同時(shí)還要讓學(xué)生輕松、興奮的學(xué)習(xí)。

一、將磁場(chǎng)“可視化”

磁場(chǎng)是磁體與磁體、磁體與電流、電流與電流作用的媒介，是一種客觀存在的物質(zhì)，但是看不見，這是學(xué)生理解電磁學(xué)的最大障礙。如何讓其“可視化”呢？老師的處理方式基本上有兩種：一種是用鐵的小棒實(shí)驗(yàn)（如圖1），另一種是用鐵屑實(shí)驗(yàn)（如圖2）。

這兩種方法各有利弊，不過筆者推薦第二種。大部分老師喜歡用第一種器材實(shí)驗(yàn)，原因很簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象直觀，但是從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，限制在特定空間的小鐵棒的分布形狀與光滑的磁感線之間在思維上還是有很大距離；第二種實(shí)驗(yàn)方法卻能很好地展示磁場(chǎng)的分布并能順暢地過渡到磁感線，這正是筆者推薦的原因。但是，用第二種器材實(shí)驗(yàn)的老師并不多，原因是該實(shí)驗(yàn)不易成功，鐵屑很難灑均勻。鐵屑要想撒均勻可以先將鐵屑放在一個(gè)撒辣椒粉的有小孔的容量里，或者面粉篩里，然后輕輕地在磁體周圍撒上鐵屑。筆者在不同的兩個(gè)班級(jí)分別用第一種和第二種方法展示，學(xué)生對(duì)第二種驚嘆的分貝數(shù)明顯大于第一種。當(dāng)然，第二種方法也有弊端，就是不能立體地展示磁場(chǎng)，這時(shí)可以用圖3的方法展示。

二、將電磁力“可視化”

磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用也是使學(xué)生感興趣同時(shí)也感到十分困惑的一種物理現(xiàn)象。教科書中提供了好幾種電動(dòng)機(jī)的模型。在教學(xué)過程中，老師還可以添加一些課外的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更加深刻地感受到電磁學(xué)的神秘，領(lǐng)悟到電磁學(xué)的精髓。下面，筆者就圖文并茂地分享一下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)以及自己對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的一些思考。

實(shí)驗(yàn)一：“最簡(jiǎn)單”的電動(dòng)機(jī)

九年級(jí)物理教科書上介紹了一個(gè)簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)的制作，形象生動(dòng)，學(xué)生也很感興趣。最近，筆者看到一個(gè)制作更簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)的視頻，并自己買來器材，試著自己制作。

【器材準(zhǔn)備】一個(gè)圓柱形強(qiáng)磁體，一根裸露銅導(dǎo)線（粗一點(diǎn)為好），一節(jié)干電池。

【制作步驟】

1.將裸露的銅導(dǎo)線用鉗子彎成如圖所示形狀（如圖4）；

2.將銅導(dǎo)線夾在強(qiáng)磁體上（接觸良好，相當(dāng)于電刷）（如圖4）；

3.輕輕地?fù)軇?dòng)銅導(dǎo)線，銅導(dǎo)線就轉(zhuǎn)動(dòng)起來了。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能夠很好地說明電動(dòng)機(jī)工作的原理：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。如圖5，左右兩半邊電流方向都向上，而兩邊銅導(dǎo)線所在位置的強(qiáng)磁場(chǎng)方向卻是相反的，根據(jù)左手定則，其左右兩邊受力方向也相反，這樣電動(dòng)機(jī)就能持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

做好該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵：①銅導(dǎo)線線圈要對(duì)稱，筆者發(fā)現(xiàn)，若不對(duì)稱線圈很難持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；②普通的鐵氧體磁體電阻率大，導(dǎo)電性差，而且磁性不強(qiáng)，所以該實(shí)驗(yàn)最好是用稀土材料釹鐵硼制成的強(qiáng)磁體。

實(shí)驗(yàn)二：簡(jiǎn)易揚(yáng)聲器

揚(yáng)聲器的原理很簡(jiǎn)單：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用——說白了，揚(yáng)聲器就是一個(gè)“電動(dòng)機(jī)”：電流通過線圈，把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能（聲能）。

但是，揚(yáng)聲器的實(shí)際應(yīng)用卻與普通的電動(dòng)機(jī)有極大的差異，即：①電動(dòng)機(jī)的電流可以從電源來，而揚(yáng)聲器的電流從哪兒來？②電動(dòng)機(jī)是用來轉(zhuǎn)動(dòng)的，而揚(yáng)聲器是用來振動(dòng)發(fā)聲的；③電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般變化不大，而揚(yáng)聲器的振動(dòng)頻率和幅度時(shí)刻都在改變。老師很容易解釋這些問題，但是學(xué)生卻不太容易理解。

有一次，筆者的一個(gè)耳機(jī)壞了，好奇心驅(qū)使我仔細(xì)地將其拆卸，發(fā)現(xiàn)里面的構(gòu)造很簡(jiǎn)單，就是一個(gè)可以自由活動(dòng)的線圈套在一個(gè)磁體上，沒有其他特別的構(gòu)造。筆者思考：是否可以用簡(jiǎn)易的器材自制一個(gè)揚(yáng)聲器呢？

【器材準(zhǔn)備】一次性泡沫餐盒（只要蓋子，做揚(yáng)聲器的紙盆），一卷漆包線，一張A4紙，一張名片，雙面膠，熱熔膠槍（或其他膠），電烙鐵，圓柱形釹鐵硼強(qiáng)磁體，廢棄耳機(jī)的3.5毫米接口。

【制作步驟】

1.從A4紙上裁切兩條長(zhǎng)方形紙條，寬度略大于強(qiáng)磁體的高度，順時(shí)針把一條卷在磁體上，然后逆時(shí)針卷上另一條，把第一條紙條小心抽出，用雙面膠固定住剩下的另一條的兩端，構(gòu)成一個(gè)兩端開口的圓柱筒，可以套在磁體上自由滑動(dòng)，而沒有貼緊（如圖6）；

2.將圓柱筒的一端粘在泡沫餐盒蓋子中心位置；

3.將漆包線由里到外整齊地繞在圓柱筒上，大概繞100圈，繞完后路出始端和末端；

4.將名片裁成兩半，分別做成“W”形，對(duì)稱地粘在餐盒蓋兩邊，像彈簧一樣（如圖7）；

5.將漆包線的始端和末端分別焊接于3.5毫米耳機(jī)線的兩個(gè)線頭上（注意把漆包線的漆刮掉）（如圖7）；

6.將圓柱筒套在圓柱形強(qiáng)磁體上，調(diào)整好“彈簧”，3.5毫米接入音頻（手機(jī)或電腦上的Mp3），紙盆就會(huì)振動(dòng)發(fā)聲了（如圖7）。

參考文獻(xiàn)：

任長(zhǎng)松.新課程與學(xué)習(xí)方式的變革[M].北京師范大學(xué)出版社，2001-12.

編輯 李建軍