安培力高端备课

摘 要：安培力是高中物理的一个重要概念，需要学生重点理解掌握。然而现行教材中的实验设计、教学方法存在不足之处。例如，左手定则的引入不够深刻，安培力大小的教学也缺少定量测量实验。所以，利用新的实验仪器，对安培力的教学进行了改进，弥补了教材的缺陷，使教学更深刻、有效。

关键词：安培力;左手定则;定量测量;核心素养

安培力是鲁科版教材选修3-1第六章第一节的内容，它是电磁学的一个重要概念，指出了电与磁的联系，是电动机工作的基本原理，其复杂性和抽象性导致学生难以理解[1]，所以一直是教学的重点和难点。安培力的教学主要从方向和大小两个方面进行。教材直接给出了安培力方向的判断方法即左手定则，对于安培力大小的教学也只是定性的实验验证，这使得实际教学缺乏说服力。有鉴于此，本文采用了新的实验仪器，给出了新的教学设计，以期对教学有所裨益。

一、现行教材的编写分析

首先让学生观察当磁场方向和电流方向改变时，处在磁场中的导体棒摆动方向的变化，随后就直接给出了左手定则，这种教学方式没有充分启发学生思考，学生无法深刻理解三个量方向之间的特定关系。在研究安培力大小的影响因素时，也只是由导体棒偏转角度的大小来定性地分析，没有给出定量的测量数据。

为了弥补现行教材教学方法的不足，本文采用安培力实验器，它可以定量地给出安培力的大小，示数的正负也可以表示力的方向。不仅如此，在研究安培力方向的影响因素时，还涉及学生记录的环节，让学生自己發现三个物理量方向的本质关系，而不是生硬地给出左手定则。

二、教学设计与阐释

1.介绍实验仪器

（1）测量仪器：安培力实验器

安培力实验器由两部分构成，如图1、图2所示。

下部分如图1所示，由转盘和磁铁构成，磁铁固定在转盘上，转动转盘可以改变磁场方向，构成线圈的最下边的导线置于磁场中。上部分如图2所示，主要由力传感器组成，它可以将力信号转变为电信号输出，是力量化的关键器件，力传感器的输出信号通过数据线传给电脑。实验前首先验证示数正负与受力方向的关系，手动给线圈一个向下的力，发现示数为正，给线圈向上的力，发现示数为负，即示数的正负分别表示力的方向向下和向上。示数的大小表示传感器所受力的大小。为了去掉线圈重力的影响，需要在线圈未通电时进行调零，调零之后的示数表示最下边导线所受的安培力。

（2）记录工具：三种颜色的吸管、橡皮泥

绿色吸管代表电流，粉色吸管代表磁场，红色吸管代表安培力，将不同颜色的吸管按照相应物理量的方向插到橡皮泥上，多做几组实验，可以得到三个物理量方向之间的特定关系。

2.通过记录方向总结得出左手定则

第一组实验中电流方向向右，磁场方向向后，发现安培力示数为正，说明安培力方向向下，组织学生记录方向，记录结果如

图3所示;依据控制变量法，保持磁场方向不变，改变电流方向，观察示数的正负变化并组织学生记录方向，记录结果如图4所示;再保持电流方向不变，改变磁场方向，观察示数正负的变化并记录，记录结果如图5所示。

组织学生讨论三组实验结果的特点与联系，学生发现将三组结果适当转动，三组实验得到的三个物理量之间的方向关系相同。

在学生有了切身经验、实际操作和思考总结之后再给出左手定则，这样学生理解更深刻，更有利于学生以后对左手定则的熟练应用。

3.定量测量安培力大小与电流大小和导线长度的关系

根据控制变量法，首先控制磁感应强度和导线长度不变，通过改变电阻箱的阻值改变电流大小，做六次实验，记录的数据如表所示。

让x轴表示I，y轴表示F，利用描点连线的方法做出图像，如图6、图7所示。

由图像可得：安培力与电流成正比关系。

再保持磁感应强度和电流不变，改变导线长度。基于实验仪器的设计，无法直接改变导线长度，但是可以改变线圈匝数。电源正极若接红接线柱1表示接进电路的线圈匝数是200匝，若接红接线柱2表示接进电路的线圈匝数是100匝，改变线圈匝数相当于改变导线长度。实验时首先接红接线柱1，再接红接线柱2。

结果表明：当匝数减半也就是导线长度减半时，受力大小也减半，这说明安培力与导线长度成正比。

三、教学反思与启示

1.学生为本，注重培养学生的核心素养

作为学习的主人，学生要从物理课程中学到知识，这是毫无疑问的，然而随着时间的推移，当学生步入社会、走向工作岗位，中学学到的物理知识就会被渐渐遗忘，那中学物理课程的价值何在。其实当知识被遗忘以后，在学生头脑中留下的痕迹才是教育价值的体现[2]。所以物理教学就应该注意思想方法、研究态度即核心素养的培养。要培养学生的核心素养就需要调动学生学习的主观能动性，在教学中，学生的参与度越高，思考越积极、越深刻，就越能培养学生的核心素养。国家倡导的新课改也强调教师只是引路人，是学生学习的促进者，要采用启发诱导的教学方法，而不能满堂灌。所以在本文中，为了充分发挥学生的主观能动性，设计了学生自己动手记录各物理量方向的环节，并让学生思考、讨论实验结果所反映的物理规律，这样就使得学生对左手定则的理解更深刻、更有效，也锻炼、提高了学生的动手操作、数据记录、数据分析的能力和素养。

2.精益求精，注重物理教学的实验性

实验作为物理学科教学的重要形式和手段，是学生有效探求物理知识内容的重要途径[3]。实验不仅可以使学生学到知识，还可以锻炼学生的科学素养，提高学生的动手操作能力、分析总结能力，所以在物理教学中一定要多做实验，注重物理教学的实验性，这也是素质教育的必然要求。不仅如此，具体实验的方式方法、对学生的要求都要适应学生的身心发展规律。对于高中生，他们的抽象逻辑思维占优势，具有对数据的总结分析能力，所以在本次实验中引入安培力的定量测量，让学生看数据得结论，这是符合本阶段学生身心特点的，有助于提高学生各方面能力。

3.开拓创新，注重教学方式的创造性

教学方式对学生的发展有至关重要的作用，专制的、呆板的、注入式的教学会抑制甚至扼杀学生的创造性[4]，新颖、有趣、富有思考性的教学方式才可以培养出创新型的人才。创新是时代前进的动力，是教师提高的有效手段，更是学生发展的有效途径。教师在教学上要有创造性，要不断思考，刻苦钻研教材、教法，深入了解学生，创造出独特、有效的教学设计，使教学更能够促进学生的发展，使学习过程更有趣、生动，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力。只有这样才能不只是教书匠，而是新时代的研究型教师。

参考文献：

[1]章维.新课程理念下高中物理安培力概念的教学研究[D].苏州：苏州大学，2011.

[2]林钦，陈峰.关于核心素养导向的中学物理教学的思考[J].课程·教材·教法，2015（12）：90-95.

[3]冯剑.围绕学科特性，开展实验教学[J].考试周刊，2010（51）：167-168.

[4]张武升.国外创造性教学研究的发展与特点[J].教师教育学报，2014（2）：51-61.

作者简介：刘海玲（1989—），女，二级教师，武汉大学硕士研究生，主要从事高中物理教学工作，曾获山东省2017年优课一等奖。

编辑 温雪莲