初中物理实验-磁场对通电直导线的作用改进探讨

初中物理实验:磁场对通电直导线的作用改进探讨

一、教材实验设计

苏科版初中物理教材九年级下册P45实验：观察磁场对通电直导线的作用，在教材中该实验装置图不是器材实物照片而是示意图，涉及的器材有：方形铁架台、蹄形磁铁、固定夹子、通电导线、直导线等。需要指出的是图示中的直导线是一段较粗的金属，看起来比铁架台中的铁棒还粗！

二、实验器材准备

按照示意图来准备器材，对应的器材实验室都有，唯独直导线只知是金属的，却不知是何种材质，教材中没有任何提示。从字面上理解，直是指形状，导线是指导电的金属线。从理论上说这是一个定性实验，实验时只要能够观察到明显的实验现象就行，它不像定量实验需要测出物理量的大小数值，但是组成装置的器材却是有型号、规格等参数的，教材中没有提示，这就要求教师对示意图进行解读。

三、实验改进过程

第一阶段：我们模仿教材中的直导线形状，截取了一段普通紫铜导线，为了让它保持竖直，也为了学生观察方便在它的外层加了塑料套，完成器材组装后，实验是成功，但直导线摆动很小，教师看得到，学生看不清。应该说这样的实验结果很不让人满意，现象不明显，教学效果不理想，只好由教师补充讲解，帮助学生理解和记忆实验现象，完成教学任务。

第二阶段：在集体备课活动中，大家分析原因，认为问题出在直导线上，可能是质量过大，于是有人想到了用金属箔，然后卷成筒状肯定行！去哪里找材料呢？女教师想到了理发店烫发用的锡箔纸，经过试验效果比第一阶段的要好。但仍然存在问题，直导线质量变小后不易稳定，容易受室内空气流动的影响。用于悬挂直导线的通电导线在摆动中惯性较大，二根线摆动方向也不一致，怎样让它们更“听话”一些？对于存在的一些问题进行了反思。

第三阶段：根据实验存在的问题提出了改进的设想，一是在筒状金属箔内加一根合适的木棒。金属箔是选用化学实验室的现成材料，厚度为0.01mm的铝箔，铝箔的大小是长20cm左右(要和木棒长度一致)，宽5cm左右，制作方法是用铝箔将加工好的木棒卷起，像做手擀面那样，卷上几层，后面的边缘用点糊精粘贴好，柔软的铝箔和木棒就比较紧密合在一起了。这样制作出来的直导线的质量就变大一些了，保证了一定的稳定性。木棒选用材质是泡桐，质地疏松容易加工，加工的方法是将泡桐板用锯子切割成竹筷大小的条状后，再用砂轮机磨成圆柱体。通电导线用直径0.3mm左右的漆包线，并且在铅笔上绕成螺旋状，这样像弹簧一样的通电导线在悬挂直导线后，横向摆动很轻柔，经过多次试验实验效果不错。实验时两根通电螺旋状导线悬挂时要差不多平行，一端和直导线连接，另

一端固定在上方的木质(主要是绝缘)横梁上。我们对3个阶段的直导线和通电导线用天平进行称量得出数据，第一阶段的直导线和通电导线的质量是4g，改用锡箔纸做直导线加上通电导线质量为2.5g，第三阶段改进后通电导线和做直导线的铝箔质量是2g加上木棒质量1.5g，总质量3.5g。漆包线制作通电导线的方法是在铅笔上绕50圈左右，需耗线1.2m左右。漆包线表面有绝缘漆，因而两头连接处需仔细用细砂纸或小刀除漆，和直导线连接只要绕上几圈就行(下次使用时也要注意除去铜线上的氧化层，以保持良好接触)，另一头可用鳄鱼夹连接干电池供电，如图1。

图1

本文将实验改进的过程写出来是为了说明教师在使用教材中要充分发挥创造性。最后的改进包含了2个创新点，一是对直导线的改进，采用了新方法，加工也容易。二是对悬挂方式进行改进，由直线变成了弹簧状，最大限度地显示通电直导线的受力情况。实验时可以拓展一下，将蹄形磁铁开口向上，通电后直导线会轻微的上下振动！该实验还有没有改进的需要？期待再改进、再探讨。