几种教材中安培力方向表述的对比及修改建议

李海浪

摘要：安培力的方向是物理教学中一个重要的基本知识点。本文通过比较国内外几种教材的安培力方向的表述的差异，试图综合出更合适中学物理教学的科学表述。

关键词：安培力；方向；多版本教材

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2014）4（S）-0041-2

安培力的方向是物理教学中一个重要的基本知识点。但我们发现国内外几种教材对安培力方向的表述有明显或细微差异。到底哪种表述更科学，更适合中学物理教学，抑或如何修改完善教材中的表述呢？

我们先看最新的新课标人教版教材表述的“左手定则”：“伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内：让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。”

再看新课标之前的人教社老教材表述的“左手定则”：“伸开左手。使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向。那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。”

这两种表述看似差不多，但细心比较会发现新课标教材一句话“让磁感线从掌心进入”没有要求“垂直掌心”，而老教材中有要求。再查看新课标粤教版等其他教材发现左手定则表述中也有“垂直掌心”要求。“垂直手心”这一要求为什么有的表述中有，有的表述中没有呢？

可能的解释是：新课标人教版教材考虑到磁感应强度和电流方向有不垂直情况，这种情况无法做到让磁感线垂直进入掌心。但不说“垂直掌心”，又可能出现磁感线不垂直大拇指，斜穿入掌心而导致安培力方向未垂直电流与磁场所在平面的错误结果。也许人教版老教材和粤教版等教材正是为避免出现此类错误才强调要“垂直掌心”。不过，不管是不是要求“垂直掌心”，都有漏洞。

美国著名教授保罗·齐策维茨编著的教材《物理：原理与问题》对安培力方向的表述概括为“第三类右手定则”，即“将你的右手的四指指向磁场的方向，将拇指指向电流的方向，则你手掌的朝向就是作用在导线上的力的方向”。如图1所示。这种表述方式与现行中学教材表述大不相同，其优点是：大拇指代表的电流方向与代表磁感应强度方向的四指方向可以不垂直，更具一般性，但这样表示缺点也明显，容易与判断电磁感应问题的“右手定则”混淆。

赵凯华和张维善主编的《新概念高中物理读本》中表述安培力方向也用的是“右手定则”：“伸出右手，先让拇指垂直于四指在同一平面，当四指指向电流方向并沿小于180°的角度弯向磁感应强度B的方向时，拇指所指的方向就是安培力F的方向。”见图2所示。这种表述方式的优缺点类似上述“第三类右手定则”。

对比上述有代表性的几种安培力方向表述，笔者认为各有利弊。现行中学物理教材中一直“左”、“右”分明，有助于学生区分安培力（洛伦兹力）和动生电动势方向判断。这对学生区别掌握这两类问题有好处，但左、右手定则中是否要加入“垂直”一词左右为难。如果引用“第三类右手定则”之类的方式表述又可能因“左”改“右”变化太大而“天下大乱”。

鉴于以上情况，笔者有一个建议也许可以解决上述麻烦：只要在现行中学物理教材“左手定则”中稍微修正一下，把“让磁感线从掌心进入”改为“让磁感线垂直大拇指从掌心进入”即可，且中学教材中判断动生电动势的“右手定则”也可参照此法稍作修改。

参考文献：

[1]人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书物理选修3-1[M].北京：人民教育出版社，2010.

[2]人民教育出版社.全日制普通高级中学教科书（必修加选修）物理第二册[M].北京：人民教育出版社，2003.

[3]广东基础教育课程资源研究开发中心，物理教材编写组.普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-1）[M].广东：广东教育出版社.2004.

[4]保罗·齐策维茨.物理原理与问题[M].上海：世纪出版集团上海科学技术出版社.2005.

[5]赵凯华，张维善.新概念高中物理读本第二册[M].北京：人民教育出版社，2008.

（栏目编辑 罗琬华）