对安培力大小的质疑与探究——评广东教育2008年物理（选修3-1）中探究安培力

对安培力大小的质疑与探究——评广东教育2008年物理（选修3-1）中探究安培力

朱学良

安培力大小的质疑与探究——评广东教育2008年物理（选修3-1）中探究安培力

朱学良

广东省东莞市大朗职业中学广东东莞523770

高中物理磁场对电流的作用，一直是教学中重要的内容，教科书中在介绍磁场对电流作用时，提供了简明的演示实验方法。但是这实验不能对决定安培力大小的因素进行定量探究。一、教科书介绍的演示实验

广东教育2008年物理（选修3-1）中介绍的实验方法如图1：保持导线垂直于磁场方向，改变导线中电流的大小会发现导线的摆角大小随着改变，电流大、摆角大，电流小、摆角小。

三块相同蹄形磁铁并列放置，可以认为磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，从而改变了导线在磁场中的长度，有电流通过时导线将摆动一个角度，通过这个角度的大小我们可以比较安培力的大小。

这样的演示便于探究性教学的有效开展，符合学生的认知规律。

二、对教科书介绍的演示实验的质疑

质疑一：对图1中电流大、偏角大，电流小、偏角小，推导出安培力的大小与电流大小成正比的结论欠妥，因为实验操作过程中难以使导体处于稳定状态，角度的测量相当不易，再者安培力的大小在此与偏角大小也非是线性关系，由此得出安培力的大小与电流的大小成正比理由不充分。

质疑二：三块相同蹄形磁铁并列放置，可以认为磁场是均匀的，将一根直导线悬挂在磁铁的两极间，从而改变了导线在磁场中的长度（图3），此观点不正确，因为磁体的周围空间都存在着磁场，而并非仅仅存在两对极之间，用三块相同蹄形磁铁并列放置，通电导线在磁场的长度并未改变，改变的是通电导线周围磁场的强弱。因而由此得出安培力的大小与通电导线在磁场的长度成正比的理由不成立。

三、对安培力大小演示实验的探究

1、安培力大小与电流大小的关系

仍可用图1来探究，能得出电流大、偏角大，电流小、偏角小，推导出电流大、受到的安培力，电流小、受到的安培力小，这一定性结论。

2、安培力大小与通电导线长度的关系

实验如图1所示，只要用图2的三块磁铁代替图1的一块磁铁就可以了，实验时，开始导线接2、3两端点，通电后让学生记住偏角的位置；然后把导线接1、4两端点，让学生思考什么发生了变化，那就是通电导线在磁场中的长度变长了，再闭合电路，发现偏角增大了，由此可得通电导线长度增加、偏角增大，推导出安培力的大小与通电导线的长度有关，长度越长、安培力越大。

3、结论：人们用精确的实验推导出安培力的大小F与电流I的大小成正比，与导线在磁场中通电长度L的大小成正比，即：F=BIL，其中B为比值。

4、讨论B的含义：先做图1实验，让学生记住偏角位置；再用图2的三个磁铁代替图1中的一个磁铁，其它条件不变，再闭合电路，学生会发现偏角增大了，也就是安培力F增大了，而此时电流I和通电导线长度L都没变，那定是比值B增大了，可见该比值B是由磁场本身决定的，它应该反映磁场的某种性质，人们把该比值取名叫做磁感应强度。

经过改组后的实验，安培力大小F与电流大小I、通电导线长度L的关系更直观、更形象，便于学生理解，磁感应强度B更形象、更容易理解，教学效果更好。

参考文献

[1]普通高中课程标准实验教科书物理（选修3-1）广东教育出版社出版2008年7月

[2]物理（选修3-1）教师教学用书广东基础教育课程资源研究开发中心物理教材编写组编著广东教育出版社出版2008年7月