高中物理規(guī)律實(shí)驗(yàn)方法探討

張林玉+艾國雄

在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析歸納總結(jié)出來的物理規(guī)律叫做實(shí)驗(yàn)規(guī)律，物理學(xué)中的大多數(shù)規(guī)律都是實(shí)驗(yàn)規(guī)律。在物理規(guī)律的教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握規(guī)律本身，還要對規(guī)律的建立過程、研究問題的科學(xué)方法進(jìn)行深入了解，更重要的是如何應(yīng)用規(guī)律來解決具體問題。教學(xué)不同的物理規(guī)律，由于其本身特點(diǎn)的不同，應(yīng)該采取不同的教學(xué)方法。下面談?wù)勎锢韺?shí)驗(yàn)規(guī)律的教學(xué)方法。

一、探究實(shí)驗(yàn)法

探究實(shí)驗(yàn)法就是根據(jù)某些物理規(guī)律的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過自己做實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。

教師通過教學(xué)設(shè)計(jì)可以逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工。例如，在楞次定律的教學(xué)中，可以通過教師提問，學(xué)生觀察、總結(jié)逐步找出規(guī)律，認(rèn)識物理實(shí)質(zhì)。

預(yù)設(shè)問題：條形磁鐵插入或抽出線圈時，線圈中的感應(yīng)電流的方向怎樣判斷？若磁場加強(qiáng)，導(dǎo)體棒不動，感應(yīng)電流的方向又怎樣判斷呢？

實(shí)驗(yàn)探究：

（1）科學(xué)猜想。首先猜想感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)：

①原磁場的方向？

②原磁場的運(yùn)動方向？

③原磁場的磁通量的變化？

然后猜想：通過什么方法研究感應(yīng)電流的方向與其中某因素存在怎樣的關(guān)系呢？

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯扛袘?yīng)電流的方向與原磁場的方向和原磁場的磁通量變化之間的關(guān)系。

①設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

②選擇怎樣的實(shí)驗(yàn)方案？

③需觀察、記錄什么？

然后仔細(xì)觀察并記錄感應(yīng)電流的方向、原磁場的方向及原磁場的磁通量的變化方向。

（3）實(shí)驗(yàn)方案。確定靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)與通入感應(yīng)電流方向的關(guān)系，用一節(jié)干電池分別判定電流計(jì)左偏時左右的正負(fù)情況，右偏時左右的正負(fù)情況。

歸納總結(jié)：

利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟：（若磁場加強(qiáng)，導(dǎo)棒不動，感應(yīng)電流的方向的判斷）

①確定原磁場的方向。

②判斷穿過閉合電路磁通量的變化情況。

③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場方向（增反減同）。

④根據(jù)右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。

二、演示實(shí)驗(yàn)法

并不是所有的實(shí)驗(yàn)都適合中學(xué)生進(jìn)行自主探究，教師通過演示實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律也是一種重要方法。教師通過精心設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，師生共同分析、歸納，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。中學(xué)物理的演示實(shí)驗(yàn)，往往帶有定性或半定量的特點(diǎn)，是具有很強(qiáng)的模擬性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，要求演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)使全班學(xué)生都能看清楚，一是看清儀器，二是看清現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)顯示要盡量做到清晰、直觀。如帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動的教學(xué)，可以通過觀察洛倫茲力演示儀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律。

1.引入新課。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中受力，即洛倫茲力F=qvB，那么垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子在洛倫茲力F=qvB的作用下，將會偏離原來的運(yùn)動方向。那么粒子的運(yùn)動徑跡又是怎樣的呢？

2.講授新課。首先讓學(xué)生觀察洛倫茲力演示儀，并介紹其顯示原理，即電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過電子槍的加速電壓和線圈的勵磁電流來進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理。然后進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)觀察：

（1）不加磁場時，引導(dǎo)學(xué)生觀察電子束的徑跡。學(xué)生觀察到?jīng)]有磁場時，電子束的徑跡是直線。

（2）給勵磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向、由紙內(nèi)指向讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。學(xué)生觀察到外加勻強(qiáng)磁場時，電子的徑跡是圓形。通過提問引導(dǎo)學(xué)生討論：

①帶電粒子在什么條件下做圓周運(yùn)動？（帶電粒子垂直射入磁場）

②是一種什么性質(zhì)的圓周運(yùn)動？（勻速圓周運(yùn)動）

③為什么是勻速圓周運(yùn)動？（因?yàn)閹щ娏Ｗ邮艿揭粋€大小不變、方向總與粒子運(yùn)動方向垂直的洛倫茲力）

總之，物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律是物理學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，教學(xué)中教師一定要依據(jù)具體的教學(xué)環(huán)境，采取有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，讓學(xué)生體驗(yàn)物理規(guī)律的建立過程，加深對物理規(guī)律內(nèi)涵的理解，并能運(yùn)用物理規(guī)律解決具體問題。 （作者單位：江西省永豐中學(xué)）endprint

在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析歸納總結(jié)出來的物理規(guī)律叫做實(shí)驗(yàn)規(guī)律，物理學(xué)中的大多數(shù)規(guī)律都是實(shí)驗(yàn)規(guī)律。在物理規(guī)律的教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握規(guī)律本身，還要對規(guī)律的建立過程、研究問題的科學(xué)方法進(jìn)行深入了解，更重要的是如何應(yīng)用規(guī)律來解決具體問題。教學(xué)不同的物理規(guī)律，由于其本身特點(diǎn)的不同，應(yīng)該采取不同的教學(xué)方法。下面談?wù)勎锢韺?shí)驗(yàn)規(guī)律的教學(xué)方法。

一、探究實(shí)驗(yàn)法

探究實(shí)驗(yàn)法就是根據(jù)某些物理規(guī)律的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過自己做實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。

教師通過教學(xué)設(shè)計(jì)可以逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工。例如，在楞次定律的教學(xué)中，可以通過教師提問，學(xué)生觀察、總結(jié)逐步找出規(guī)律，認(rèn)識物理實(shí)質(zhì)。

預(yù)設(shè)問題：條形磁鐵插入或抽出線圈時，線圈中的感應(yīng)電流的方向怎樣判斷？若磁場加強(qiáng)，導(dǎo)體棒不動，感應(yīng)電流的方向又怎樣判斷呢？

實(shí)驗(yàn)探究：

（1）科學(xué)猜想。首先猜想感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)：

①原磁場的方向？

②原磁場的運(yùn)動方向？

③原磁場的磁通量的變化？

然后猜想：通過什么方法研究感應(yīng)電流的方向與其中某因素存在怎樣的關(guān)系呢？

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯扛袘?yīng)電流的方向與原磁場的方向和原磁場的磁通量變化之間的關(guān)系。

①設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

②選擇怎樣的實(shí)驗(yàn)方案？

③需觀察、記錄什么？

然后仔細(xì)觀察并記錄感應(yīng)電流的方向、原磁場的方向及原磁場的磁通量的變化方向。

（3）實(shí)驗(yàn)方案。確定靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)與通入感應(yīng)電流方向的關(guān)系，用一節(jié)干電池分別判定電流計(jì)左偏時左右的正負(fù)情況，右偏時左右的正負(fù)情況。

歸納總結(jié)：

利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟：（若磁場加強(qiáng)，導(dǎo)棒不動，感應(yīng)電流的方向的判斷）

①確定原磁場的方向。

②判斷穿過閉合電路磁通量的變化情況。

③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場方向（增反減同）。

④根據(jù)右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。

二、演示實(shí)驗(yàn)法

并不是所有的實(shí)驗(yàn)都適合中學(xué)生進(jìn)行自主探究，教師通過演示實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律也是一種重要方法。教師通過精心設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，師生共同分析、歸納，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。中學(xué)物理的演示實(shí)驗(yàn)，往往帶有定性或半定量的特點(diǎn)，是具有很強(qiáng)的模擬性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，要求演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)使全班學(xué)生都能看清楚，一是看清儀器，二是看清現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)顯示要盡量做到清晰、直觀。如帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動的教學(xué)，可以通過觀察洛倫茲力演示儀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律。

1.引入新課。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中受力，即洛倫茲力F=qvB，那么垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子在洛倫茲力F=qvB的作用下，將會偏離原來的運(yùn)動方向。那么粒子的運(yùn)動徑跡又是怎樣的呢？

2.講授新課。首先讓學(xué)生觀察洛倫茲力演示儀，并介紹其顯示原理，即電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過電子槍的加速電壓和線圈的勵磁電流來進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理。然后進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)觀察：

（1）不加磁場時，引導(dǎo)學(xué)生觀察電子束的徑跡。學(xué)生觀察到?jīng)]有磁場時，電子束的徑跡是直線。

（2）給勵磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向、由紙內(nèi)指向讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。學(xué)生觀察到外加勻強(qiáng)磁場時，電子的徑跡是圓形。通過提問引導(dǎo)學(xué)生討論：

①帶電粒子在什么條件下做圓周運(yùn)動？（帶電粒子垂直射入磁場）

②是一種什么性質(zhì)的圓周運(yùn)動？（勻速圓周運(yùn)動）

③為什么是勻速圓周運(yùn)動？（因?yàn)閹щ娏Ｗ邮艿揭粋€大小不變、方向總與粒子運(yùn)動方向垂直的洛倫茲力）

總之，物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律是物理學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，教學(xué)中教師一定要依據(jù)具體的教學(xué)環(huán)境，采取有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，讓學(xué)生體驗(yàn)物理規(guī)律的建立過程，加深對物理規(guī)律內(nèi)涵的理解，并能運(yùn)用物理規(guī)律解決具體問題。 （作者單位：江西省永豐中學(xué)）endprint

在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過分析歸納總結(jié)出來的物理規(guī)律叫做實(shí)驗(yàn)規(guī)律，物理學(xué)中的大多數(shù)規(guī)律都是實(shí)驗(yàn)規(guī)律。在物理規(guī)律的教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握規(guī)律本身，還要對規(guī)律的建立過程、研究問題的科學(xué)方法進(jìn)行深入了解，更重要的是如何應(yīng)用規(guī)律來解決具體問題。教學(xué)不同的物理規(guī)律，由于其本身特點(diǎn)的不同，應(yīng)該采取不同的教學(xué)方法。下面談?wù)勎锢韺?shí)驗(yàn)規(guī)律的教學(xué)方法。

一、探究實(shí)驗(yàn)法

探究實(shí)驗(yàn)法就是根據(jù)某些物理規(guī)律的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過自己做實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。

教師通過教學(xué)設(shè)計(jì)可以逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維加工。例如，在楞次定律的教學(xué)中，可以通過教師提問，學(xué)生觀察、總結(jié)逐步找出規(guī)律，認(rèn)識物理實(shí)質(zhì)。

預(yù)設(shè)問題：條形磁鐵插入或抽出線圈時，線圈中的感應(yīng)電流的方向怎樣判斷？若磁場加強(qiáng)，導(dǎo)體棒不動，感應(yīng)電流的方向又怎樣判斷呢？

實(shí)驗(yàn)探究：

（1）科學(xué)猜想。首先猜想感應(yīng)電流的方向與哪些因素有關(guān)：

①原磁場的方向？

②原磁場的運(yùn)動方向？

③原磁場的磁通量的變化？

然后猜想：通過什么方法研究感應(yīng)電流的方向與其中某因素存在怎樣的關(guān)系呢？

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯扛袘?yīng)電流的方向與原磁場的方向和原磁場的磁通量變化之間的關(guān)系。

①設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)：

②選擇怎樣的實(shí)驗(yàn)方案？

③需觀察、記錄什么？

然后仔細(xì)觀察并記錄感應(yīng)電流的方向、原磁場的方向及原磁場的磁通量的變化方向。

（3）實(shí)驗(yàn)方案。確定靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)與通入感應(yīng)電流方向的關(guān)系，用一節(jié)干電池分別判定電流計(jì)左偏時左右的正負(fù)情況，右偏時左右的正負(fù)情況。

歸納總結(jié)：

利用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向的一般步驟：（若磁場加強(qiáng)，導(dǎo)棒不動，感應(yīng)電流的方向的判斷）

①確定原磁場的方向。

②判斷穿過閉合電路磁通量的變化情況。

③根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流磁場方向（增反減同）。

④根據(jù)右手螺旋定則判斷感應(yīng)電流的方向。

二、演示實(shí)驗(yàn)法

并不是所有的實(shí)驗(yàn)都適合中學(xué)生進(jìn)行自主探究，教師通過演示實(shí)驗(yàn)總結(jié)物理規(guī)律也是一種重要方法。教師通過精心設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，師生共同分析、歸納，總結(jié)出有關(guān)的物理規(guī)律。中學(xué)物理的演示實(shí)驗(yàn)，往往帶有定性或半定量的特點(diǎn)，是具有很強(qiáng)的模擬性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，要求演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)使全班學(xué)生都能看清楚，一是看清儀器，二是看清現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)顯示要盡量做到清晰、直觀。如帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動的教學(xué)，可以通過觀察洛倫茲力演示儀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動規(guī)律。

1.引入新課。帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中受力，即洛倫茲力F=qvB，那么垂直射入勻強(qiáng)磁場中的帶電粒子在洛倫茲力F=qvB的作用下，將會偏離原來的運(yùn)動方向。那么粒子的運(yùn)動徑跡又是怎樣的呢？

2.講授新課。首先讓學(xué)生觀察洛倫茲力演示儀，并介紹其顯示原理，即電子速度的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度可以分別通過電子槍的加速電壓和線圈的勵磁電流來進(jìn)行調(diào)節(jié)的原理。然后進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)觀察：

（1）不加磁場時，引導(dǎo)學(xué)生觀察電子束的徑跡。學(xué)生觀察到?jīng)]有磁場時，電子束的徑跡是直線。

（2）給勵磁線圈通電，在玻璃泡中產(chǎn)生沿兩線圈中心連線方向、由紙內(nèi)指向讀者的磁場，觀察電子束的徑跡。學(xué)生觀察到外加勻強(qiáng)磁場時，電子的徑跡是圓形。通過提問引導(dǎo)學(xué)生討論：

①帶電粒子在什么條件下做圓周運(yùn)動？（帶電粒子垂直射入磁場）

②是一種什么性質(zhì)的圓周運(yùn)動？（勻速圓周運(yùn)動）

③為什么是勻速圓周運(yùn)動？（因?yàn)閹щ娏Ｗ邮艿揭粋€大小不變、方向總與粒子運(yùn)動方向垂直的洛倫茲力）

總之，物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律是物理學(xué)中的重點(diǎn)內(nèi)容，教學(xué)中教師一定要依據(jù)具體的教學(xué)環(huán)境，采取有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，讓學(xué)生體驗(yàn)物理規(guī)律的建立過程，加深對物理規(guī)律內(nèi)涵的理解，并能運(yùn)用物理規(guī)律解決具體問題。 （作者單位：江西省永豐中學(xué)）endprint