高中物理和初中物理磁场教学的对接＊

刘丽军 田战永 尤佳佳 王 冰 尹国盛

（河南大学物理与电子学院 河南 开封 475004）

1 引言

初中物理和高中物理都将让学生学习终身发展必需的物理基础知识和方法作为义务教育阶段物理课程的总目标［1，2］.但限于学生在不同阶段的认知能力和认知方法的不同，初中物理在教学上多采用情景式的教学和类比的教学方法，高中物理则较多采取探究推理和综合分析的方法得出相关物理规律.

在磁场部分，初中物理更偏重于磁场的基本现象和概念的介绍，高中物理则是研究更深层次的磁场与电流和运动电荷的相互作用以及磁电现象.高中物理在延续初中物理的基础上，有了较大的知识跃升，部分知识对接不顺畅，这是高中物理磁场部分学生学习困难的直接原因.

2 初中物理课程和高中物理课程磁场部分知识的基本要求对比

初中物理在第九册的第十一章［3］，主要包含以下知识内容：磁现象和常见磁场的介绍，电流的磁场以及科学探究电动机的转动原理，需要指出的是，初中物理在该部分都是做定性的教学，并没有给出最后的规律性的结论.

高中物理以选修3－2［4］为例进行说明，磁场部分的知识出现在第三章，基本概念有磁场、磁感应强度、磁通量、安培力、洛伦兹力等，基本规律有左手定则、安培定则等.较高要求的知识点主要有物质的微观模型、磁感线和磁感应强度.实验探究内容有磁场对电流的作用、磁场对运动电荷的作用［5］.

3 初中物理和高中物理磁场部分的内容对比分析研究

初中物理和高中物理都对基本的磁现象做了介绍，同时也都涉及到了磁场对电流的作用.不同之处在于，高中物理还介绍了磁感应强度、磁通量、带电粒子在磁场中的运动等，对磁场的研究有了很大的深入和扩展.高中物理选修3－2中对磁场部分知识较高要求的知识内容为：判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向、左手定则、匀强磁场中安培力的大小、洛伦兹力的方向和大小等.以下重点介绍几个知识点的对接［6］.

3.1 通电导线在磁场中受到的力

初中物理对于本知识的教学为“科学探究：电动机为什么会转动”，通过探究启发式的教学方法得出了电动机的转动原因是通电导线受到了磁场力的作用这一结论，但并没有做进一步的分析定量关系，也没有总结通电导线受力方向的规律.

高中物理首先通过演示实验研究了安培力的方向，得出运用左手定则判断安培力与电流和磁场的方向关系，同时给出了安培力大小的计算公式.当通电导线与磁场垂直时有

当磁感应强度B 的方向与导线方向成θ 角时，它可以分解为与导线垂直的分量B⊥和与导线平行的分量B／／：

其中B／／不产生安培力，导线所受的安培力只是B⊥产生的，由此又得到

这是一般情况下安培力的表达式.

最后，还介绍了磁电式电流表的工作原理，让学生利用所学知识分析相关问题，学会运用知识分析解决实际问题的方法.

可见，高中物理更注重对于物理现象的理性分析和规律探索，教学中要注重对于物理规律的探索过程和推理方法，更利于学生对于这部分内容的理解接受.

3.2 运动电荷在磁场中受到的力

该知识点为高中物理新增知识点，初中物理没有涉及，本部分知识的教学要借助通电导线在磁场中受到的力的教学方式，通过演示实验探究运动电荷在磁场中的受力特点，教材首先对于运动电荷受力方向进行探究，得出了运动电荷所受洛伦兹力方向同样满足左手定则.之后教材通过思考与讨论，通过电流的微观模型分析推理得出了洛伦兹力的大小计算公式.

电荷量为q的粒子以速度v运动时，如果速度方向与磁感应强度方向垂直，那么粒子受到的洛伦兹力为

仿照安培力大小的讨论可以知道，在一般情况下，当电荷的运动方向与磁场的方向夹角为θ 时，电荷所受的洛伦兹力为

结合本结论，高中物理教材同时分析了洛伦兹力对于运动电荷运动轨迹、能量的影响.让学生体会洛伦兹力的特点.

本部分的教学主要还是通过实验探究的方法让学生观察相关现象，从现象中总结发现相关物理规律，从而得出洛伦兹力的方向判定方法.通过电流的微观模型对洛伦兹力的大小计算方法进行分析推理，重点要向学生说明微观模型的分析原理.

3.3 基本概念的教学

对于高中和初中都有的基本概念，例如磁场、磁感线等，高中教学时，这部分知识可以做简要回顾，自然引入高中相关知识的教学.

高中物理相对初中物理所增加的概念，如磁通量、磁感应强度、匀强磁场等的教学，教学时要对概念内涵和外延、概念所描述的对象以及概念理解和运用进行细致地讲解.只有将物理概念准确无误的教授给学生，使学生真正地理解了概念，才能保证后续教学的有序高效，笔者在教学中发现，相当一部分学生学习物理困难的根本原因都能追溯到对某个概念的不理解.

4 结论

高中物理磁场部分的教学是在学生学习了牛顿运动定律、曲线运动等基础知识之后进行的，磁场知识的相关教学是以这些知识为前提的.所以，高中物理磁场部分较初中物理磁场部分知识更具深度和广度，在教学中必须重视牛顿定律和曲线运动在此处的作用，多做相关联系的分析，让学生认识到磁场部分的学习依旧是力和运动的关系.例如，带电粒子在磁场中的运动这一知识点，其实就是曲线运动中的圆周运动问题，在磁场里，带电粒子做圆周运动时，其向心力是由洛伦兹力提供的，然后再对洛伦兹力的特点和性质进行教学.同时也要把握高中物理与初中物理在磁场部分的共同知识点，利用该部分知识进行过渡，使学生不至于觉得高中物理磁场部分的知识太过陌生，消除学生对本部分知识的陌生感.

1 中华人民共和国教育部.全日制普通高中物理课程标准.北京：人民教育出版社，2011

2 中华人民共和国教育部.全日制义务教育物理课程标准.北京：人民教育出版社，2011

3 彭前程，杜敏，等.义务教育课程标准实验教科书九年级物理.北京：人民教育出版社，2012

4 张大昌，彭前程，等.普通高中物理共同必修1，必修2，选修3－2.北京：人民教育出版社，2012

5 李春柳，尹国盛.大学物理与中学物理课程电磁学部分的对接研究.高等教育研究，2013（19）：197～206

6 张光彪，尹国盛，等.大学物理与中学物理课程衔接个例研究.物理通报，2011（12）：13～15