一、項(xiàng)目背景
物理學(xué)科是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),演示實(shí)驗(yàn)對學(xué)生解決問題起到關(guān)鍵作用。高中物理教材中關(guān)于安培力的描述較多,但大多是定性描述,而不能定量描述,因此學(xué)生理解困難。筆者一直思考如何將抽象的物理知識在學(xué)生面前形象地表述出來,比如如何使學(xué)生理解力、電流大小、磁感應(yīng)強(qiáng)度、導(dǎo)線長度之間的關(guān)系等,于是便發(fā)明了一種“安培力的大小方向演示儀”。
二、制作過程
為了解決變化電流的問題,筆者獨(dú)立設(shè)計(jì)了可連續(xù)調(diào)節(jié)電壓的新型電源,這個(gè)電源不同于學(xué)生實(shí)驗(yàn)室原有的電源,它能夠連續(xù)調(diào)節(jié)直流電壓,能夠穩(wěn)壓輸出,而且能夠過載自動(dòng)保護(hù),能夠滿足所需要的電源。為了解決電流大小的顯示,筆者應(yīng)用了數(shù)字電流表和電壓表,磁場的強(qiáng)弱采用改變磁體的方法來解決。安培力的大小采用了特殊指針指示的方法,將微小的力能夠清晰直觀地表示出來。導(dǎo)軌支架采用光滑的導(dǎo)體做成,導(dǎo)體采用空心的薄銅管做成。整個(gè)裝置能夠很好地把安培力的大小和哪些量有關(guān),以及安培力的方向、電流方向以及磁場方向之間的關(guān)系表示出來。
三、科學(xué)方法
控制變量法、微小形變放大法、組合法。
1 由定性分析變成定量計(jì)算:
2 由抽象變直觀:
3 支流可調(diào)實(shí)驗(yàn)電源的改進(jìn):
4 將安培力的大小由刻度盤測量出來。將電流由數(shù)字表顯示出來。
評委點(diǎn)評
本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了安培力演示儀,將多條通電導(dǎo)線產(chǎn)生的微小安培力累加,再用力矩平衡法將安培力放大,通過固定在線圈的指針將安培力大小顯示出來。
本項(xiàng)目適用于高中物理安培力教學(xué),將立體模型引入抽象思維,形象直觀。
建議:可將本項(xiàng)目的思路、設(shè)計(jì)方法教給學(xué)生,變演示實(shí)驗(yàn)為探究實(shí)