巧用磁性板助力高中物理实验教学

江苏省高邮市第一中学(225600) 于 淼 傅友东 金 冬

物理是一门以实验为基础的学科，巧妙地借助于生活中的各种器具来改良和创新物理实验，尤其是通过一个器材设计多个实验即一物多用，引起越来越多教师的兴趣。通过改良和创新物理实验能更好地将物理规律呈现在学生面前，使学生能更好地理解相关物理规律和概念。下面，以磁性板为例，浅谈物理实验的改良与创新。

1 磁性写字板原理

磁性写字板是利用磁体的同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引的原理。磁性写字板共分为3层结构，最重要的中间层的网状孔中装有永磁铁磁芯(磁粉是需要充磁后具有一定的磁力才可以)和乳油。需要磁性笔和磁性力板擦配合使用。当利用磁性笔在板上写字时，磁芯被磁性笔所吸引，附着在外层面下，面板上就显示出字迹。当使用写字板下面的磁性力板擦时，板擦滑过写字板磁芯就被吸下去，面板上的字就消失了。这样就可以在写字板上流畅的书写和灵活的消除字迹。

当有磁性的物体在磁性写字板划过时就可以显示出该物体的轨迹，利用这个特点可以借助于磁性写字板完成物理实验。笔者利用磁性写字板巧妙地设计了几个实验，助力高中物理教学，现象非常的明显，以供参考。

2 3个改良实验

实验1：研究曲线运动的速度方向。

实验器材：磁性板、3个3D打印的木块、磁性球。

实验过程：由3D打印机打印的3个木块可以组装成图1中的装置放在磁性板上，下面分别用3个木块作实验。①用木块1，给磁性球一个初速度让磁性球沿木块1运动，可以得到从木块1端点出去的运动直线；②将木块2组装到木块1上，再给磁性球一个初速度让磁性球沿木块运动，可以得到从木块2端点出去的运动直线；③将木块3组装到木块2上，再给磁性球一个初速度让磁性球沿木块运动，可以得到从木块3端点出去的运动直线。拿走3个木块，图2中得到磁性球3次运动的轨迹。

图1 实验装置

图2 运动轨迹

实验结论：通过实验可以很清楚得到，磁性球从3个木块出去后都是作直线运动，该直线是沿着该点的切线方向，说明物体作曲线运动时在某点的速度方向就是沿着该点的切线方向。

实验2：研究曲线运动的条件

实验器材：磁性板、强磁铁、磁性球、木片(见图3)。

图3 实验器材

实验过程：①强磁体不放在磁性板上，只用木片弹动磁性球，给磁性球一个初速度，磁性球做直线运动，运动轨迹如图4(a)所示；②将强磁体放到磁性板的一侧，再给磁性球一个初速度(放磁性球时要注意使磁性球靠近强磁体的一侧要能相吸)，磁性球做曲线运动，运动轨迹如图4(b)所示。

(a)

实验结论：通过对比两个实验现象可以看出磁性球在侧面不受力时做直线运动，侧面受力时(即力与速度不共线)，磁性球不再沿原来的方向运动，而是改变运动方向做曲线运动。做曲线运动的条件是作用在物体上的力的方向与物体的运动方向不在一条直线上。

实验3：研究磁铁产生的磁场(磁感应线)

为了形象地描述磁场，引入了磁感应线概念，而磁场产生的感应线不容易显示出来，这里借助于磁性板就能将单个条形磁铁的磁感应线显示出来，效果很好。

实验器材：磁性板、5个强磁铁(组成一个条形磁铁)。

实验过程：如图5所示，取一个条形磁铁放到磁性板上，就会出现磁感应线，向两侧再稍微滚一下，可以使两侧的磁感应线显示得更加清晰，拿走磁铁后磁感应线如图6所示。

图5 条形磁铁

图6 显示出的磁感应线

实验结论：通过磁性板的显示，可以清楚地看到越靠近磁极，磁感应线越密，尤其可以看到一条条从一个磁极到另一个磁极的磁感应线。与平时所用的磁感线示意图很相似。用此方法还可以显示两个异性磁极靠近的磁感应线，效果也是非常好的。

3 小结与展望

以上就是通过磁性板改良的3个创新实验，实验都非常明显，效果都很好，借助这3个实验可以使物理课堂更具有趣味性和探究性，有利于物理教学的开展，也有利于学生对相关物理概念的理解。教师们还可以通过磁性板或生活中的其他器材设计更多的物理创新实验，也可以引导学生参与到实验的设计中来，既有助于物理教学的开展，又有利于学生创新能力的培养，能够更好地提高学生的物理核心素养。