2024年8月27日发(作者：马可波罗瓷砖厂家生产基地)
中学物理
Vol.
39
No.
08
2021
年
4
月
创新卖验探丸通电螺线管的就场空间分布
乔树洁
I
徐国萍
2
任振颖
$
(1
•北京市昌平区大东流中学北京
102200
；
2.
北京市昌平教师进修学校北京
102200)
摘要:磁场的空间分布对学生理解磁场及其性质具有重要作用.教学实践证明
，
学生对磁场的前概念停留在表象
及平面范畴
，
对磁场方向性和空间性理解不够
，
而通过创新实验器材可以使学生获得生动的感性认识
，
在此基础上对实
验现象进行科学分析和概括
，
进一步探究磁场的本质.本文结合探究通电螺线管外部磁场的规律和特点，
应用创新性实
验器材进行磁场规律的探究.
关键词
：
磁场
；
磁场空间分布
；
条形磁体;通电螺线管
；
实验探究
中图分类号:
G633.7
文献标识码:
B
文章编号
：
1008
-4134(2021)08
-0031
-02
1
制作背景与创新点
实验将抽象的自然规律与学生现有思维能力之间搭
1.
1
实验教学内容分析
建起了一座桥梁,促使学生对科学概念规律的认识由
探究通电螺线管外部磁场方向位于北师大版物
感性向理性升华.
理教材九年级第十二章第三节
，
是课标对于
“
运动和
2
创新点
相互作用
”
部分内容提出的
9
个必做探究性实验之
用不同平面内小磁针的分布和指向直观展示空
-■
同时
，
电流的磁效应也是学习电磁现象的重要基
间看不见的磁场
，
渗透转化的思想
，
将抽象概念直观
础.本章的核心内容是建立电和磁之间的联系
，
通过
化•通过描述小磁针指向特点
，
逐步建立磁感线的模
探究通电螺线管的磁场是在通电导线产生磁场的基
型.通过建立磁感线模型的过程
，
理解磁场和磁感线
础上形成的
，
再次将电和磁统一起来
，
在电流产生的
的区别联系•用于观察条形磁体
、
通电螺线管
、
电磁铁
磁场方向和电流方向之间建立起联系
，
进而总结规
的
360
度空间内磁场分布特点
，
探究磁场分布规律;
律•探究通电螺线管外部磁场方向是在已知磁场方向
建立磁感线的模型.
性和空间性的基础上
，
类比条形磁体的磁场方向
，
再
3
仪器结构及材料
次加深对磁场的理解
,
为今后学习
“
场
”
这一空间概念
奠定基础,也是可持续发展的物理学习的必要基础.
1.2
实验教学价值分析
通过实验将通电螺线管外部磁场的分布用小磁
针进行显示;将抽象的磁场直观化
，
不仅能展示平面
内磁场的分布特点
，
而且能展示
360
度空间范围内磁
场的分布特点
，
借此提高学生的空间感知效果
，
增强
空间想象力
，
深刻体会
“
场
”
这一空间概念.通过观察
图
1
平视图
图
2
俯视图
通电螺线管外部磁场的分布特点及条形磁铁的磁场
3.
1
结构图及材料
分布特点培养学生的观察能力和获取信息能力
，并通
(1)
支架
—
—
用于固定和支撑磁体及旋转板•材
过类比的方法科学推理出通电螺线管外部磁场的方
料为亚克力板(如图
1
所示
)•
向特点•进一步改变电流方向
，
再次观察通电螺线管
(2)
旋转板—
—
用于展示磁体周围空间的某一平
外部磁场分布特点
，
引导学生勇于质疑
，
并针对提出
面(如图
2
所示).材料为亚克力板.
的问题设计实验进行科学论证,最终得岀通电螺线管
(3)
磁针转动轴
—
—
用于固定磁针支架.材料为
外部磁场方向与电流方向有关•完成了活跃思维一主
铜丝.
动探究一发现规律一解决问题的系列过程•本设计用
(4)
旋转轴
—
—
用于连接旋转板与磁体.材料为
作者简介
：乔树洁
(
1986
-)
,
女
，
辽宁凌源人
，
本科
，
中学一级教师
，
研究方向
：
中学物理教学及教学管理工作;
徐国萍
(1974-),
女
，
北京昌平人
，
本科
，
中学高级教师
，
研究方向
：
中学物理教学研究工作
；
任振颖
(
1975
-),
女
，
北京昌平人
，
本科
，
中学高级教师
，
研究方向
：
中学物理教学研究工作.
•
31
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年
4
月
金属杆.
(5)
磁体放置区
—
—
用于放置磁铁或通电螺线
管.材料为
PVC
管.
(6)
磁针支架和配重
----
用于固定小磁针
，
为小磁针支
架在空间内自由旋转提供动
力•材料为塑料和橡皮泥(如
图
3
所示
).
图
3
3.2
实验探究通电螺线管外
部磁场方向实验
3.2.
1
实验步骤
(
1
)
将展示板调至水平
,
安装调试小磁针
,
观察记
录小磁针静止时
N
极指向.
(
2
)
安装条形磁体
,
观察小磁针变化
，
记录小磁针
静止时
N
极指向
，
如图
4
所示.
(3)
在空间
360
度范围内旋转展示板
，
改变小磁
针所在的平面
，
观察空间各个平面内小磁针静止时
N
极指向
，
并记录下竖直平面内小磁针静止时
N
极指
向
，
再任选一个不同平面
，
记录下竖直平面内小磁针
静止时
N
极指向
，
如图
5
所示.
图
4
条形磁体周围水平面内
图
5
条形磁体周围竖直平面内
磁针分布图
磁针分布图
(4)
当展示板再次旋转至水平面时
，
卸下条形
磁体.
(5)
安装螺线管
，
未接通电源
，
观察小磁针指向
分布.
(
6
)
展示板调至水平位置时
，
接通电源
，
观察记录
小磁针静止时
N
极指向
，
如图
6
所示.
(7)
在空间
360
度范围内旋转展示板
，
改变小磁
针所在的平面
，
观察空间各个平面内小磁针静止时
N
极指向
，
并记录下竖直平面内小磁针静止时
N
极指
向
，
如图
7
所示.再任选一个不同平面,记录下竖直平
面内小磁针静止时
N
极指向.
(8)
调换电源正负极
，
观察记录小磁针在竖直平
面内静止时
N
极指向
，
如图
8
所示
，
当展示板再次旋
转至水平面时
，
断开电源.
(9)
分析数据,类比条形磁体，
确定通电螺线管的
N
、
S
极.
(
10)
将小磁针
N
极的指向用箭头画出
，
用平滑的
•
32
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中学物理
图
6
通电螺线管周围水平面内
图
7
通电螺线管周围竖直平面内
磁针分布图
磁针分布图
曲线沿着箭头方向将通电螺线管的
N
、
S
极连接起来,
即画出磁感线
，
如图
9
所示.
图
8
通电螺线管周围竖直平面
图
9
建立磁感线模型
内磁针分布图
3.2.2
实验结论
对比图
4
和图
6
通电螺线管外部磁场空间分布
与条形磁体相似;对比图
6
和图
8
及任一平面内指针
分布(未列出)通电螺线管外部范围内磁场的方向都
是从
N
极出发指向
S
极;对比图
7
和图
8
通电螺线管
外部的磁场方向与电流方向有关.
4
教学反思
借助旋转平面来描述磁场空间分布的想法来源
于古代
“
被中香炉
”
，
这一将抽象概念直观化的演示方
法
，
不仅能展示水平面内磁场的分布特点
，
还能够展
示
360
度空间范围内磁场的分布特点,更是传统文化
影响现代教学的一种体现•提高了学生的空间感知能
力和空间想象能力
，
促使学生对科学概念规律的认识
由感性向理性升华•不足之处在于实验器材的精细化
程度和美观度可进一步提髙.
参考文献
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教学为例浅谈科学思维的
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实践尝试
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磁现象和磁场
”
教学片段赏析
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-
65.
(收稿日期
：
2020
-11
-30)
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