電磁學中的“猜想與實驗設計”分析

解瑞興??

中圖分類號：G6337文獻標識碼：A文章編號：1674-120X（2016）17-0089-01收稿日期：2016-05-10

為了更好地體現素質教育對物理教學的要求，近年來各地中考試卷中普遍加強了對學生提出問題和猜想與設計能力的考查。一般分兩種情形進行命題：①題干中給出了猜想與假設來設計探究方案；②要求學生自己提出一些猜想與假設來設計探究方案。這類題具有新穎性、綜合性、開放性、探索性，解題能力要求較高，有些學生不善于解答，特別是電磁學中的此類題學生更加難以弄懂，這樣就對教師的教學提出了更高的要求：平時多注意培養學生的問題意識以及分析思維和應用知識的能力，激發學生的創新精神和科學探究能力。本文試通過例題的方式對此問題進行詳細講解，以期同仁能有啟發并得以提高。

一、題目要求與特點

要求學生能夠根據題目要求提出一些有價值的猜想，并對猜想加以證明。解答此類型題的關鍵是善于觀察、比較題目所給現象、數據，認真分析，從中提出一些猜想。這類題目一般比較開放，只要提出猜想與解答合理即可。猜想不是亂想、胡想，要符合科學，要有根據。在設計實驗時，要注意圍繞猜想相應展開，要前后照應。

二、典型例題

例1：實驗室內設置有四輛腳踏車，每逢下課學生們就會排隊來騎腳踏車，因為騎車不僅可以健身，同時還可以發電供學校使用。裝在自行車上的發電機工作時把動能轉化成電能。學生們用如圖1所示實驗裝置探究發電機的工作原理，探究中有學生提出了問題：“感應電流的大小會跟哪些因素有關呢？”

小蓉猜想：“可能跟磁場的方向有關。”

小兵猜想：“可能跟導體切割磁感線運動的方向有關。”

小云猜想：“可能跟導體切割磁感線運動的快慢有關。”

請你根據圖1所示的實驗裝置，幫助小云設計實驗來驗證她的猜想，簡述你的實驗方法： 。

請你也猜猜看，感應電流大小還可能跟 有關。

解答：機械在相同條件下，讓導體以不同的速度做切割磁感線運動，觀察靈敏電流計的指針偏轉程度來判斷磁場強弱。

例2：小琳在做探究感應電流方向與哪些因素有關時，猜想金屬棒在磁場中運動產生的感應電流的方向可能與磁場的方向有關，也可能與金屬棒的運動方向有關。

她設計了如下實驗，裝置如圖2。

（1）使金屬棒向右運動，看到電流表指針向左偏。

（2）把磁鐵南、北極上下對調，金屬棒變為向左運動，看到電流表指針仍向左偏。根據以上現象，小琳得出了感應電流的方向與磁場的方向、棒的運動方向無關的結論。

你認為小琳的結論正確嗎？若認為正確請說明理由；若有錯，請分析小琳得出錯誤結論的原因。

解析：感應電流的方向既可能與磁場的方向有關，也可能與棒的運動方向有關，小琳在設計和操作實驗時，就應當體現控制變量的思想：在探究感應電流方向與磁場方向是否有關時，應保持運動方向不變；在探究感應電流方向與運動方向是否有關時，應保持磁場方向不變。而小琳在實驗時，卻同時改變了兩個因素，因此得出的結論不可靠。

解答：她的結論是錯誤的。因為她在第二次實驗時，磁場方向和運動方向同時改變了。若想得出正確結論，應使用控制變量法，只能改變其中的一個。

三、總結與點評

猜想與實驗設計題的答案多是開放性的，一般不局限于一種固定答案，往往有多個，能力要求高。但解決問題所用的知識都是基礎性的，學生只要有扎實的基礎知識、過硬的解題能力和基本實驗技能，平時多注意增強發散思維能力和創新能力，這樣一定能順利地解答此類試題。

很多偉大的發明與發現都是源于猜想，猜想是科學探究過程中的一個重要環節，科學探究的思維程序中就包括提出問題和猜想。著名的科學家牛頓說過：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發現。”讓我們去大膽地猜想吧！