让学生充分地感知自然
------《磁现象和磁场》教学实践与思考
李琳 南京市金陵中学
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210005
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远古时代的人类最初是通过眼、耳、口、鼻等各种感觉器官来感受自然的,这种认识是感
性而粗略的;近现代的人定义出各种概念,总结出各种规律与定律,使得人类对自然的认
识逐渐科学而精细起来。
因此,当我们的学生开始学习自然科学,特别是以实验为基础的物理学科时,遵循着
人类认识自然的进程,在实验中感知和感受,就显得尤为重要。在此基础上,理解前人在探
索和改造自然的过程中所经历的认识和思考,并且能够运用这些结论预测未知,使学生身
处其中,象他们的先人一样,体会到探索带来的兴奋和骄傲。物理学的学习便不再是从概念
到概念,从公式到题目的令人麻木而无趣的劳作。
基于这样的想法,在磁现象和磁场的教学设计中,我做了如下尝试。
一.感知磁场的存在
1.1
感知磁体的磁场
实验
1
:“小狸猫”实验
手里拿着一个“小狸猫”的冰箱贴,靠近黑板向上抛出。小狸猫一边下落一边靠近黑板,
吸在黑板上。(学生的兴趣一下被调动起来)
“小狸猫”为什么会吸在黑板上?大多数学生都能猜测出是磁
力。
那么,磁力从哪里来呢?请同学摸摸“小狸猫”,发现
“小狸猫”的四个脚掌里有小磁块
“小狸猫”不贴在黑板,黑板会给他磁力吗?
请学生手拿“小狸猫”靠近黑板,他能感觉到黑板对“小狸猫”明显的吸引力。
“小狸猫”与黑板不接触仍然有磁力,那么他们之间通过什么相互作用呢?
学生从已有的重力场和电场的知识,不难接受它们之间看不见摸不着的东西是磁场。
从上面的实验,得出结论:
磁 象随 可 。现 处 见 实验
1
用生活中常 的冰箱 “小狸猫”,信手拈来,具有 厚的生选 见 贴 浓
活情趣, 了学生的 极性。由于学生已 有了重力 和 的概念,因此,在第一个调动 积 经 场 电场 实验
中就直接提出磁 个概念并 学生感受到,无 小狸猫与黑板接触与否都存在磁力。场这 让 论
实验 2:“磁悬浮”实验
将两块强磁铁相互靠近,它们吸在一起;再将上面的一块
翻转过来,松手,上面的磁块悬浮起来。
上面的磁块为什么会悬浮?是什么力平衡了磁块的重力呢?
磁力!学生异口同声。
两个磁块通过什么产生磁力的相互作用?
磁场!
结论:1.
磁铁有磁极,同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
2.
用的是两 磁 ,使 沉重的 磁 浮起来,更能 学生体会到磁 的威力!实验 块强 铁 这样 强 铁悬 让 场
“小狸猫”
磁场
黑板
磁铁 磁场
磁铁
实验 3:磁力棒实验。
将磁力棒与磁力棒靠在一起,会相互吸引或相互排斥,这说明磁力棒与磁力棒之间通
过磁场相互作用
将两个铁球靠在一起,它们既不相互吸引也不相互排斥
将磁力棒与铁球靠在一起,相互吸引。这是什么原因呢?
磁力棒将铁球磁化,磁化了的铁球具有了磁性
继续添加小球,
3
个铁球被吸起来。将磁力棒抽走,铁球下落。
磁力棒抽走后铁球又失去了磁性,所以铁球下落。
结论:
回到实验 1,黑板在一般情况下是不具有磁性的,因此“小狸猫”与黑板间的相互作
用,也是小狸猫身上的磁铁与磁化了的黑板间的相互作用。
磁力棒是网上 得的幼儿益智玩具, 色 , 巧可 。学生在看到磁力棒吸引了三购 颜 鲜艳 轻 爱
个 球 仍不由自主的 出惊 。铁 时 发 叹
通过前面的三个实验,学生们真切地感知到磁力和磁场。从而理解了磁现象的本质是磁
体通过磁场产生的相互作用。
1.2 感知电流的磁场
实验 4:纸筒实验
将一个由电源、导线、线圈、开关组成的回路,暗藏在一个纸筒
中,并慢慢靠近小磁针,小磁针发生偏转。
猜猜纸筒里面是什么?
学生猜是条形磁铁。
让学生也来做相同的实验,小磁针并不偏转
打开纸筒,看到里面的装置,学生回忆起初中学习过的电流的磁效应,
通电导线也能像磁体一样产生磁场!
(
学生露出惊 的表情, 然在初中物理的学 中,他 已 知道 流的磁效 ,但是讶 虽 习 们 经 电 应
在 个 中,他 忘 了 个 。或 , 个 的 得并没有通 充分地感知到。)这 实验 们 记 这 结论 许 这 结论 获 过实验
实验 5:学生用电池、导线和小磁针感受通电导线周围的磁场。
注意:实验中导线直接与电源相连,电路短路。因此实验时需
试触
结论:通电导线周围也有磁场。电流能通过磁场对磁体发生作
用
在学生实验的基础上,介绍在物理学发展过程中,物理学家是如何对电和磁关系进行
研究的,介绍奥斯特及奥斯特实验。
二.理解磁场的基本性质
磁体周围空间有磁场,通电导线(电流)周围空间也有磁场。磁体通过磁场与磁体发生
相互作用,通电导线(电流)通过磁场对磁体发生作用,那么磁体一定也能通过磁场对电
流发生作用;电流与电流之间也一定会通过磁场发生相互作用。
实验 7:磁场对通电导线(电流)的作用
磁力棒
磁场
磁力棒
磁力棒
磁场
铁球(磁
化)
磁体
磁场
磁体
电流
磁场
磁体
用细绳悬挂的线圈套在
U
型磁铁的
N
极,线圈通电瞬间,线圈发生偏转;将磁铁
N
、
S
极位置对调,线圈偏转方向相反。
结论:
实验 8:通电导线与通电导线(电流)的相互作用
结论:
1.
2.
同方向电流相互吸引,异方向电流相互排斥
通过以上的
7
个实验,我们得到了磁体与电流之间的相互作用,如图所示
看来,磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流有力的作用。
三.了解地磁场
当我们的眼光从身边的各类磁体移开,放得更远些,我们意识到自己就身处在地
球这个大磁体上,地磁场对地球上的各类生物,包括人类自己都有或多或少的影响。人类也
运用自己的智慧利用地磁场,发明了指南针,在航海、探险等活动中发挥了重要作用。
在磁现象和磁场的教学设计中,,从对磁场的感知到对磁场性质的理解再对地磁场的
了解,磁场贯穿始终,因为它是所有磁现象的本质。只有对磁场有了更好的认识才能更深刻
的体会各类纷繁复杂的磁现象。而对未知事物的感知,依然是人类认识事物的最初方式。
磁体
磁场
磁体
通电导线
(电流)
通电导线
(电流)
磁体
磁场
通电导线(电流)
通电导线(电
流)
磁场 通电导线(电流)