磁吸附式“動態圓”演示圓盤的制作和使用方法

◆摘 要：“旋轉動態圓”是高中物理磁場這一章的重要題型，由于這類問題比較抽象，所以它也是教學的難點。為了幫助學生更好的理解這類粒子的運動特點，幫助老師快速作圖，提高課堂效率，所以我設計并制作了一種輔助教具，此教具不但能幫助學生理解動態過程，還能吸附在黑板上，方便教師作圖，提高課堂效率。

◆關鍵詞：磁場；“動態圓”；自制教具

在高中物理磁場這一章有一類很重要的題型——“旋轉動態圓”。例如：如圖1所示，真空室內存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁感應強度的大小B=0.60T，磁場內有一塊平面感光板ab，板面與磁場方向平行，在距ab的距離l=16cm處，有一個點狀的α放射源S，它向各個方向發射α粒子，α粒子的速度都是v=3.0×106m/s，已知α粒子的電荷與質量之比q/m=5.0×107C/kg，現只考慮在圖紙平面中運動的α粒子，且打在感光板上的粒子被吸收。求ab上被α粒子打中的區域的長度？

由于這類題目涉及到多個粒子的運動，問題又比較抽象，學生很難理解粒子的運動特點。在實際的教學過程中，老師需要作出多個粒子的運動軌跡，來幫助學生理解粒子的運動特點。然而，老師作出的圖像依然是靜態的，有些學生還是不能很好的理解不同粒子的運動特點，并且，現有的作圖方法很耗時間，課堂效率低下。為了讓軌跡圓能夠真正動起來，幫助學生理解這類粒子的運動特點，幫助老師快速作圖，提高課堂效率，所以我設計并制作了一種輔助教具，此教具不但能幫助學生理解動態過程，還能吸附在黑板上，方便教師作圖，在課堂教學中取得了良好的效果。下面介紹一下這種教具的制作和使用方法。

一、材料準備

高透明圓形亞克力板1塊（直徑300mm，厚度5mm），圓柱形強力磁鐵8個（直徑4mm，高度6mm），紅色和黑色的水彩筆各1支，廢舊文件夾1個，螺絲釘1個（直徑3mm，長度6mm）。

二、制作方法

1.先找出圓形亞克力板的圓心，再作兩條相互垂直的直徑A和B，在A、B直徑上距離圓心分別40mm和120mm的地方打8個直徑為4mm的小孔，然后把之前準備好的磁鐵插入小孔。

2.從廢舊文件夾上剪下一段長150mm，寬10mm的小條，用紅色水彩筆在小條上畫上箭頭表示速度方向，并用之前準備好的螺絲釘將小條的一端固定于圓盤邊緣與直徑A的一個交點上。

3.用紅色的水彩筆給圓盤邊緣涂上顏色，用黑色水彩筆把直徑A涂黑。

三、成品照片

四、使用方法

1.作圖時需根據題目數據，結合圓盤的大小確定粒子源和磁場邊界的位置。

2.調整小條方向（速度方向），讓小條與直徑A垂直。

3.讓螺絲釘與粒子源的位置重合，小條指向表示其中一個粒子的速度方向，此時圓的邊緣就表示該粒子的軌跡。

4.按住有螺絲的一端，將另一端微微抬起，并旋轉圓盤就可以得到不同粒子的運動軌跡。

五、演示效果照片

作者簡介

屈川（1984.10—），民族：漢；籍貫：重慶云陽；職稱：中教二級；學位：學士；單位：成都樹德中學；研究方向：實驗教學、自制教具。