“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)中的幾點(diǎn)釋疑

摘 要：教學(xué)反思往往能從教學(xué)過程中反饋的信息檢驗(yàn)效果、生成問題、深化主題，通過反思“磁感應(yīng)強(qiáng)度”教學(xué)中出現(xiàn)的質(zhì)疑，深入分析和探討了四個(gè)方面問題的原因，明確給出了相對(duì)全面清晰的解釋，并付諸于教學(xué)實(shí)踐，達(dá)到了學(xué)以致疑、問以廣識(shí)的目的。

關(guān)鍵詞：定義；解釋；反思

根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱要求，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)是要在理解、掌握磁感應(yīng)強(qiáng)度大小、方向和單位的基礎(chǔ)上，能用其定義式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算；通過觀察、類比的方式認(rèn)識(shí)物理概念，形成由個(gè)別事物個(gè)性來認(rèn)識(shí)一般事物共性的科學(xué)理念。其中，磁感應(yīng)強(qiáng)度概念的建立是教學(xué)重點(diǎn)；借助力來定義磁感應(yīng)強(qiáng)度的研究過程是教學(xué)難點(diǎn)。

一、用比值法定義科學(xué)嗎？

研究磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義時(shí)，一旦以電場強(qiáng)度的定義做啟發(fā)，學(xué)生自然就會(huì)想到用比值法。可是既然電場強(qiáng)度E與電場力F、試探電荷電量q無關(guān)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B與安培力F、電流元IL也無關(guān)，那么用這種方法來定義科學(xué)嗎？

比值定義法就是用兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理量的比值去定義另外一個(gè)新物理量的方法，其本質(zhì)是比較的思想，實(shí)質(zhì)是建立在控制變量基礎(chǔ)上的。應(yīng)用比值法定義的物理量，依據(jù)其意義不同，可以分為兩種類型：

一類是對(duì)一些描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)特征的物理量定義（如速度v、加速度a、角速度ω等），它們的共同特征是：相等時(shí)間內(nèi)，某物理量的變化量相等，用變化量與所用的時(shí)間之比就可以表示變化的快慢；

另一類是用比值法定義物質(zhì)或物體屬性特征的物理量（如電場強(qiáng)度E、電容C、電阻R等），它們的共同特征是：屬性由本身所決定，定義時(shí)需要選擇一個(gè)能反映某種性質(zhì)的檢驗(yàn)實(shí)體來研究。

二、用試探電流元替代試探磁極是因?yàn)榇朋wN極不能單獨(dú)存在嗎？

類比于電場強(qiáng)度定義E=■時(shí)要將試探電荷q放入電場中某位置，我們很容易想到定義磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，也將一試探“磁極”放入磁場。而課本上沒有選擇小磁針的理由是“N極不能單獨(dú)存在，因而不可能測量N極受力的大小，也就不可能確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小了”。姑且不論目前還未有更多的證據(jù)表明自然界中磁單極子的存在與否，僅從定量研究的角度筆者認(rèn)為這也并非唯一合理的解釋。

其一，難道兩個(gè)磁極的受力大小就無法測定嗎？

其二，如果真的存在磁單極子就可以選用嗎？

真正的原因應(yīng)該是：要量化雙方的作用力，必須先量化作用的雙方。正如庫侖定律的實(shí)驗(yàn)中，盡管在庫倫那個(gè)年代還不知道怎樣測量物體所帶的電荷量，甚至連電荷量的單位都沒有，但是庫倫仍然利用接觸起電的原理，把一個(gè)帶點(diǎn)金屬小球與另一個(gè)不帶電的完全相同的金屬小球接觸，將帶點(diǎn)小球的電荷量q分為■，■，■，…從而給出了電荷間作用力與電荷量的關(guān)系：力F與q1和q2的乘積成正比。

顯然，選擇試探磁極我們無法量化其本身的大小，也就無法進(jìn)行定量的比較；而選擇電流元就成功地解決了這一問題：首先，磁場對(duì)電流也是有作用力的；其次，電流元的電流強(qiáng)度和長度很容易測定。

三、選擇勻強(qiáng)磁場僅僅是因?yàn)椤案奖恪眴幔?/p>

實(shí)際上B=■作為定義式，無論對(duì)于勻強(qiáng)磁場還是非勻強(qiáng)磁場都是普遍適用的，而且在通常的物理探究實(shí)驗(yàn)中，為了體現(xiàn)規(guī)律的一般性，我們往往更傾向于在常態(tài)化的物理情境中進(jìn)行。比如：在驗(yàn)證向心力表達(dá)式時(shí)，我們選擇的是生活中常見的圓錐擺模型；在探究導(dǎo)體中的電場和電流時(shí)，分析的是任意一段導(dǎo)線。所以從這個(gè)角度講，選擇一般性的非勻強(qiáng)電場，會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具說服力，但是，學(xué)生們都不約而同地把勻強(qiáng)磁場作為研究背景，理由是電流元在勻強(qiáng)磁場中受恒力作用，測量計(jì)算起來“更方便”。

四、設(shè)定導(dǎo)線與磁場垂直是因?yàn)椤白詈唵巍眴幔?/p>

前面講過，電流元所受安培力的大小還與導(dǎo)線和磁場間的夾角有關(guān)，那么，如何設(shè)定導(dǎo)線在磁場中的擺放角度，教材上是在演示實(shí)驗(yàn)的說明中一語帶過，而大多數(shù)學(xué)生也就欣然接受了，既然這樣做“最簡單”，我們還有什么必要非得讓導(dǎo)線與磁場夾一個(gè)不好測量的角度呢？

其實(shí)說到“最簡單”，導(dǎo)線與磁場平行也就是夾0°角時(shí)才真的“最簡單”，因?yàn)檫@時(shí)F=0 N；而當(dāng)導(dǎo)線與磁場夾角不為0°時(shí)，任何一個(gè)夾角都不會(huì)因其取值的不同而使那種情況分析起來更簡單?！按怪薄敝徊贿^是sin90°=1的特例，如果非要說簡單的話，也只是在計(jì)算上更簡單罷了。

綜上所述是筆者在教學(xué)過程中對(duì)所發(fā)現(xiàn)問題的一些不成熟看法，不當(dāng)之處還請(qǐng)諸位同仁批評(píng)指正。

（作者單位 徐州市第35中學(xué)）

?誗編輯 溫雪蓮