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探究磁场对通电导体的作用是中学物理教学中的重要内容。由于该知识点比较抽象难懂,因此教师往往会辅之实验加以说明。然而在使用我校实验室配备的J2451型《左右手定则演示器》做该实验时,发现效果并不显著。若用它引课激发学生的学习兴趣,就略显平淡了。为此,笔者动手自制了一台《左手定则实验器》弥补上述实验的不足。该实验器材制作简单、废物利用、材料易取、效果显著,通过实际教学应用,也取得了很好的教学效果。笔者现介绍与大家分享。
J2451型演示器装置图
自制实验器装置图
如图所示,通过绝缘方座支架把方形线圈悬挂起来,并把线圈套入蹄形磁内。用低压电源给线圈通电,线圈就会因为受力而摆动起来。改变线圈中的电流方向或改变磁场方向,线圈的摆动方向也随之改变。
一、制作材料
20cm长度废旧钢锯条两根、3cm厚度发泡塑料板若干(木板、纸板均可)、老旧电器废天线一根、万能胶水一瓶、细砂纸一张。
二、制作方法
1.底座。把发泡塑料板裁剪、粘合成一个长宽高分别为20cm×10cm×5cm的一面开口的矩形,开口面为一个长宽面。
2.轨道。将钢锯条的锯齿面嵌合在底座开口面的两条长边内,钢锯条的另一面露出朝上并用细砂纸打磨光滑(可抹一些润滑油)。
3.通电导体。抽出废天线的一节空心管作为通电导体。
三、其他材料
低压电源、导线、蹄形磁铁。
四、实验方法
如图所示,将蹄形磁铁立直平放入底座槽内,调节槽内深度使轨道面处在两磁极中间。将导体管轻放在磁极口所在的轨道上。用导线将电源的正负接口分别与两根钢锯条轨道相连。
打开开关,发现导体管随即滚动起来,并且在导体管与轨道的连接处伴随火花。改变电流方向或改变磁场方向再做实验,发现导体管的滚动方向也随即改变。
五、注意事项
1.调整底座水平,保证两轨道高度一样,沿轨道方向高度也一样,从而减小重力因素干扰。
2.轨道面打磨光滑,较小摩擦干扰。
3.导体管一定放置在蹄形磁铁两脚口所在的轨道上,此处磁场强、驱动力(安培力)大,前后滚动的距离充足。
4.为获得较大驱动力,应选择大电流低压电源。
5.通电后若导体滚动困难,可采取的措施有:给蹄形磁铁充磁、换大号的磁性更强的蹄形磁铁、多个蹄形磁铁并排放入槽内、调高电源电压增大导体中的电流、更换更加轻质的导体管。
六、实验效果对比
1.原实验以线圈作为通电导体,增加了学生对电流方向的理解难度;自制实验器以空心导管作为通电导体,电流方向一目了然。
2.原实验通电后,线圈在空中来回摆动,增添学生对线圈运动方向的困惑;自制实验器通电后,导体管滚动方向明确。
3.原实验,线圈的偏离角度较小,不宜观察;自制实验器不仅滚动效果显著,伴随的火花更能吸引学生眼球。
七、心得体会
由于各个学校教学实验仪器有限,很多实验因器材陈旧,不能满足现代教学需要,因此需要教师开发、改进、自制一些实验教具。本实验装置材料来源丰富,实验装置制作简单,用随处可见的废旧材料制作且实验效果显著,趣味性增强。若时间允许,教师则可组织学生自己动手制作,再比比谁做的实验效果更好,从而提高学生的课堂情绪及学习主动性。通过废旧物品的回收利用,增强学生节约资源的绿色环保意识。平淡的实验通过小小的改动就能变得更加有趣,最大限度地激发学生的好奇心和求知欲是提高教学质量的一大利器。
参考文献:
[1]课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书.物理(选修3-1))[M].北京:人民教育出版社,2010.
[2]郭海宝,张波.完善自制实验 提高实验效果[J].实验教学与仪器,2013(11).
[3]史香川.自制电磁阻尼、电磁驱动实验器[J].教学仪器与实验,2013(06).
[4]马如宝.左手定则演示实验的改进[J].实验教学与仪器,2013(01).
[5]方模,徐纲.左手定则实验的改进[J].物理教师,1992(12).
J2451型演示器装置图
自制实验器装置图
如图所示,通过绝缘方座支架把方形线圈悬挂起来,并把线圈套入蹄形磁内。用低压电源给线圈通电,线圈就会因为受力而摆动起来。改变线圈中的电流方向或改变磁场方向,线圈的摆动方向也随之改变。
一、制作材料

二、制作方法
1.底座。把发泡塑料板裁剪、粘合成一个长宽高分别为20cm×10cm×5cm的一面开口的矩形,开口面为一个长宽面。
2.轨道。将钢锯条的锯齿面嵌合在底座开口面的两条长边内,钢锯条的另一面露出朝上并用细砂纸打磨光滑(可抹一些润滑油)。
3.通电导体。抽出废天线的一节空心管作为通电导体。
三、其他材料
低压电源、导线、蹄形磁铁。
四、实验方法
如图所示,将蹄形磁铁立直平放入底座槽内,调节槽内深度使轨道面处在两磁极中间。将导体管轻放在磁极口所在的轨道上。用导线将电源的正负接口分别与两根钢锯条轨道相连。
打开开关,发现导体管随即滚动起来,并且在导体管与轨道的连接处伴随火花。改变电流方向或改变磁场方向再做实验,发现导体管的滚动方向也随即改变。
五、注意事项
1.调整底座水平,保证两轨道高度一样,沿轨道方向高度也一样,从而减小重力因素干扰。
2.轨道面打磨光滑,较小摩擦干扰。
3.导体管一定放置在蹄形磁铁两脚口所在的轨道上,此处磁场强、驱动力(安培力)大,前后滚动的距离充足。
4.为获得较大驱动力,应选择大电流低压电源。
5.通电后若导体滚动困难,可采取的措施有:给蹄形磁铁充磁、换大号的磁性更强的蹄形磁铁、多个蹄形磁铁并排放入槽内、调高电源电压增大导体中的电流、更换更加轻质的导体管。
六、实验效果对比
1.原实验以线圈作为通电导体,增加了学生对电流方向的理解难度;自制实验器以空心导管作为通电导体,电流方向一目了然。
2.原实验通电后,线圈在空中来回摆动,增添学生对线圈运动方向的困惑;自制实验器通电后,导体管滚动方向明确。
3.原实验,线圈的偏离角度较小,不宜观察;自制实验器不仅滚动效果显著,伴随的火花更能吸引学生眼球。
七、心得体会
由于各个学校教学实验仪器有限,很多实验因器材陈旧,不能满足现代教学需要,因此需要教师开发、改进、自制一些实验教具。本实验装置材料来源丰富,实验装置制作简单,用随处可见的废旧材料制作且实验效果显著,趣味性增强。若时间允许,教师则可组织学生自己动手制作,再比比谁做的实验效果更好,从而提高学生的课堂情绪及学习主动性。通过废旧物品的回收利用,增强学生节约资源的绿色环保意识。平淡的实验通过小小的改动就能变得更加有趣,最大限度地激发学生的好奇心和求知欲是提高教学质量的一大利器。
参考文献:
[1]课程教材研究所.普通高中课程标准实验教科书.物理(选修3-1))[M].北京:人民教育出版社,2010.
[2]郭海宝,张波.完善自制实验 提高实验效果[J].实验教学与仪器,2013(11).
[3]史香川.自制电磁阻尼、电磁驱动实验器[J].教学仪器与实验,2013(06).
[4]马如宝.左手定则演示实验的改进[J].实验教学与仪器,2013(01).
[5]方模,徐纲.左手定则实验的改进[J].物理教师,1992(12).