“磁场对电流的作用 左手定则”实验教学分析

◇　四川　冯德宣



“磁场对电流的作用左手定则”实验教学分析

◇四川冯德宣

学生在学习左手定则前,对于电流周围磁感线的分布有了初步了解,但具体到磁场这一概念,却因空间想象力不足而普遍存在理解上的障碍,这对于左手定则的学习造成了很大困扰．因此,通过实验观察,让学生直观感受磁场对电流的作用,对于学生深刻了解和掌握电磁方面的物理知识有着很大的帮助．

1教学目标分析

2“磁场对电流的作用左手定则”实验教学设计

2.1情境设计

课堂一开始,教师可以给学生演示“铜磨”实验,同时提出以下问题:“是哪种神秘的力量导致了铜磨的运动?”当学生看到铜磨动起来后,必然会对这一奇异的现象产生极大的兴趣,此时教师在一旁层层设问,并适时地予以引导及启示,再借助类比、逻辑推理等方法对实验现象进行推测、探讨,就能让学生直观认识到磁场力是真实存在的,并体会到磁场对电流产生力的作用的表现．

2.2探究活动设计

1) 演示“铜磨”实验．在演示“铜磨”实验时,尝试变换磁场或电流的方向,并观察铜磨运动方向的改变,让学生根据现象总结规律．教师可以提出以下问题:“磁场力的方向取决于哪些因素?”学生通过观察教师的演示实验,能够初步总结出磁场力方向与磁场及电流的方向之间存在的关系．

2) 演示通电导线在磁场中运动的实验．将2块磁铁的S极和N极相对放置,得到一个相对均匀的水平磁场,然后将一根导线以垂直磁场的方向放置,观察导线通电后有无运动、如何运动,再将导线以非垂直方向放置,再观察导线通电后的运动情况．通过实验发现,2次通电后导线均垂直向上跳起,故此可以得出以下结论:不管导线如何放置,导线运动的方向(即磁场力方向)始终垂直于磁场及导线所在的平面．

3) 学生实验．为了进一步弄清磁场力方向与磁感线、电流方向之间的关系,教师可以将学生分成若干实验小组,让学生亲自动手实验,在实验过程中自主探究问题的答案．教师首先给学生示范科学的实验记录方法,让学生在观察现象之后,以平面图的形式准确记录实验条件及结果,留待以后分析．

4) 三维建模．学生进行多次实验后,可以结合实验结果,借助“三维插件”来模拟磁场、电流、磁场力三者之间的空间关系．教师可以让每个小组展示自己得出的空间关系模型,并将磁场力的方向朝上放置;各实验小组的学生通过比较各自的插件模型后不难发现,只要略作转移,每个插件模型中色杆的方向都是相同的,进而得到以下结论:磁场力、电流、磁场三者的方向具有特定的空间关系．

5) 肢体模拟．学生利用肢体语言来表现磁场力、电流、磁场方向之间的关系,在肢体模仿的过程中加深自身的理解和记忆．活动的进行是开放性的,学生不应局限于课本中描述的方法,可以用任何自己想到的方式,比如通过拇指、食指、中指等进行描述;最后,当学生对“左手定则”中的空间关系有一个透彻的了解后,再按照课本中指定的方法来描述,并将这一方法确定为今后运用“左手定则”的标准方法．

通过以上探究环节,完成了一系列递进式的活动项目,在观察、实验、记录、建模、模拟的过程中,让学生对“左手定则”有了一个循序渐进的认识过程．实验最初,学生先是认识到磁场力、电流、磁场方向之间存在关系,进而发现磁场力方向始终与电流、磁场方向所在的平面相垂直,最后揭示出三者之间具有特定的空间关系．整个探究过程实际上是一个从直观感知逐渐深入至抽象建模的学习过程,对于激发学生想象力、培养学生自主探究能力有很大的帮助．

综上所述,“磁场对电流的作用左手定则”是高中物理教学的重点和难点,具有承前启后的重要作用,因此,在学习本节课知识时,教师要巧妙地设计实验教学的各个环节,在自主探究的过程中引导学生一步步揭示“左手定则”的奥秘,在教学过程中确立学生课堂主人公的地位,进而激发其物理探究热情,培养良好的实验素养．

(作者单位：四川省南江县南江中学)

知识和技能:认识到磁场对电流之间存在力的作用;知道磁场力的作用方向总是与电流和磁场所在的平面相垂直;掌握左手定则,知道如何用左手定则来判定磁场对电流产生作用力的方向．

过程和方法:观察现象得出结论,知道磁场对电流有力的作用;认真做好观察、记录,积极参与归纳讨论,感受科学的实验探究过程．

情感和态度:联系生活实际,知道磁场力的现实用途(电机、电磁弹射器等),进而深刻认识到科学知识对人类社会发展的巨大推动作用．