《探究本地地磁场》课堂实录

概要：（学生讨论并回答） 让一段金属导体沿水平方向做匀速直线运动，并在这段导体两端连上灵敏电流计，从灵敏电流计上读出感应电流的大小，利用闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律就可将地磁场的竖直分量计算出来。 原理：I=E/R=BLv/R B=IR/Lv 问3：这种方法可行吗？（学生讨论） 虽然原理是可行的，但实际操作却很难做到，因为匀速直线是一种理想的运动，实际操作中很难做到。 问4：那如何改进呢？ 只要记录下金属导体运动的最大速度，和电流计的最大电流值可以，因为它们是一一对应的。 问5：如何记录下最大速度呢？又怎么让这段导体运动起来呢？ 学生经讨论得到以下方法： 让学生拿着导体棒向前跑动（但不易测出速度来）；电动机带动（也不容易测出速度来）；放在摩托车上（速度可以由速度表上读出最大速度）。 问6：摩托车应该向哪个方向运动呢？（学生讨论） www.88haoxue.com可以向任何方向运动只要保证导体棒是水平的及摩托车是水平运动的就行了！ 问7：那我们又如何测出地磁场的水平分量？ 受刚才的启发，我们可以让一金属导体沿水平方向做自由落体运动，测出它的高度，记下电流计的最大

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　　（学生讨论并回答）

 

　　让一段金属导体沿水平方向做匀速直线运动，并在这段导体两端连上灵敏电流计，从灵敏电流计上读出感应电流的大小，利用闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律就可将地磁场的竖直分量计算出来。

 

　　原理：I=E/R=BLv/R  B=IR/Lv

 

　　问3：这种方法可行吗？（学生讨论）

 

　　虽然原理是可行的，但实际操作却很难做到，因为匀速直线是一种理想的运动，实际操作中很难做到。

 

　　问4：那如何改进呢？

 

　　只要记录下金属导体运动的最大速度，和电流计的最大电流值可以，因为它们是一一对应的。

 

　　问5：如何记录下最大速度呢？又怎么让这段导体运动起来呢？

 

　　学生经讨论得到以下方法：

 

　　让学生拿着导体棒向前跑动（但不易测出速度来）；电动机带动（也不容易测出速度来）；放在摩托车上（速度可以由速度表上读出最大速度）。

 

　　问6：摩托车应该向哪个方向运动呢？（学生讨论）

 

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　　可以向任何方向运动只要保证导体棒是水平的及摩托车是水平运动的就行了！

 

　　问7：那我们又如何测出地磁场的水平分量？

 

　　受刚才的启发，我们可以让一金属导体沿水平方向做自由落体运动，测出它的高度，记下电流计的最大电流，那么这个电流和落地时的速度相对应，从而就可以算出地磁场的水平分量。

 

　　问8：金属杆只要沿水平方向自由下落可以吗？

 

　　不行，必须要沿东西方向自由下落，因为水平分量是由南指向北的。

 

　　经过以上讨论和探究找到了实验的方案：通过把导体棒放在摩托车上测出竖直分量；利用自由落体运动测出水平分量（导体棒必须沿东西方向）。

 

　　实验及数据整理阶段：

 

　　在多方的共同努力，我们用一个下午的时间测得数据如下：

 

　　1．测竖直分量相关数据：导体长度L=5．27m（把铜导线拉直后固定在竹竿上） 速度v_xm=30km/h　总电阻R=135Ω  电流I_m=10uA

 

　　计算得出：By=3×10^－5T

 

　　2．测水平分量相关数据：导体长度L＝5．27m　总电阻R=135Ω　金属杆自由下落高度h=3．95m　电流I_m=15uA

 

　　Bx＝4×10^－5T　

 

　　3．根据图1可以算出本地地磁场的磁感强度B＝5×10^－5T，方向与水平方向所成夹角α=37°。

 

　　探究后谈体验：

 

　　本课题涉及知识多、跨度大，应用到了直线运动、恒定电流、电磁感应和地磁场等知识，跨跃了力学与电学两大板块，对学生能力要求高，特别是综合分析问题的能力。将书本上的知识应用到解决实际问题中去，在思维上是一个飞跃，是一个再创造的过程，因此本课题大大激发了学生的创新精神。尽管本课题不是大纲要求的内容，但学生在探究的过程中所用知识都是大纲所要求的内容，探究中不是淡化了教材，而是加深了对教材内容的理解同时也丰富了教材的内容，亦即本课题既体现了素质教育的新精神同时也没偏离高考这个“指挥棒”。利用身边器材做一些小实验甚至是意想不到的“大实验”，这不仅是创新精神的体现，同时也暗示了物理学科的朴实性，物理学不一定都是那么深奥难懂，并且与我们的生活息息相关。学生亲自查找资料、设计方案、动手实验和处理数据，实实在在经过了一个探究过程，在探究过程中增添了学生学习物理的兴趣；也磨练了学生的意志，学生体会到了在科学探究中不是一番风顺的，有很多曲折要多次反复才可能获得成功。

 

　　从教学上看，我们感受到了新一轮课改带给教师理念上的冲击是巨大的，如果不改变过去那种以教师为中心忽略学生自身学习能动性的教学方法，不仅被时代所淘汰更主要是被学生所唾弃！在这次探究活动中，我们发现平常物理基础很差或学习物理兴趣不浓的同学也表现得非常突出，尽管他们没有提出什么有效的方法，但在实验中他们是最热心的一群，在探究结束时我们也看到了从他们脸上泛出的欣慰的笑容……当然，探究式教学不一定都要以一个课题的形式呈现出来，一个概念的引入、一种方法的形成、一个典型例题的讲解都可以成为探究的内容，形式是不拘一格的，能用时就用，而且一定要用好。

 

　　因此，实施这个课题后，学生不仅从知识掌握上，还是能力的培养上，抑或是情感的体验上带给他们的影响应该是深远的甚至是刻骨的，而对教师的影响同样是深远甚至是划时代的！

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