廣東省中山市卓雅外國語學(xué)校-高中物理創(chuàng)新實驗說課-定量探究電流間的安培力

第4頁定量探究電流間的安培力一、使用教材人教版高中?物理選修3-1?第三章第四節(jié)“通電導(dǎo)線在磁場中受到的力〞。二、實驗器材電子分析天平，兩個學(xué)生電源，兩個電流表，兩個線圈，細銅絲兩根，鐵架臺，電鍵，導(dǎo)線假設(shè)干三、實驗創(chuàng)新要點/改良要點〔1〕化學(xué)儀器〔電子分析天平〕為物理所用，利用它的“去皮〞功能，把安培力轉(zhuǎn)化成質(zhì)量加以顯示，變定性實驗為定量實驗。〔2〕用兩個平行線圈替代平行直導(dǎo)線，一方面增加了電流產(chǎn)生的磁場；另一方面相當(dāng)于增加了受力線圈的長度，起到了雙重放大的作用?！?〕不僅演示同向電流相吸、異向電流相斥，且還能研究決定安培力大小的相關(guān)因素。四、實驗原理/實驗設(shè)計思路高中實驗條件下的電流間安培力較小。本實驗利用LP203型電子分析天平來“稱量〞微小的安培力，精度可到達N，且用兩個線圈替代兩根直導(dǎo)線實驗，增加匝數(shù)放大力，從而顯示安培力，再用控制變量法進一步研究安培力與相關(guān)因素的關(guān)系。五、實驗教學(xué)目標(biāo)〔一〕知識和技能〔1〕讓學(xué)生直觀體驗電流間的微小的安培力，知道安培力與局部相關(guān)因素的關(guān)系〔2〕培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和運用數(shù)表軟件處理數(shù)據(jù)的技能〔二〕過程和方法讓學(xué)生經(jīng)歷實驗探究過程，使學(xué)生理解實驗運用的轉(zhuǎn)化測量法、放大法及控制變量法〔三〕情感、態(tài)度和價值觀培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會分工合作，尊重實驗事實的科學(xué)精神，力求通過學(xué)生實驗調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性六、實驗教學(xué)內(nèi)容〔1〕體驗安培力的值〔2〕控制變量法探究安培力相關(guān)因素七、實驗教學(xué)過程〔一〕變定性實驗為定量探究、調(diào)動學(xué)生的探究欲望書本演示實驗：平行通電直導(dǎo)線之間的相互作用是定性實驗，我們是不是很想知道電流間的安培力到底有多大？今天我們一起來找尋答案。〔二〕直陳測量疑難，講清設(shè)計原理我們實驗條件下電流間的安培力較小，如何定量實現(xiàn)安培力的測量呢？我首先想到的是有沒更精密的測力計，偶然間看到物理同仁用電子分析天平測電荷間的庫侖力，于是想到也可用此儀器來測電流間的安培力。視頻介紹電子分析天平測力的原理：這是一臺能精密測量質(zhì)量的儀器，利用儀器的“去皮〞功能能夠把安培力轉(zhuǎn)化成質(zhì)量顯示出來，實驗所用的LP203型電子分析天平精度是1mg，轉(zhuǎn)換成力就是N，示數(shù)為“+〞那么表示斥力，“-〞那么表示引力?？紤]到儀器如還不能測量安培力，我改良了實驗：用一組平行線圈替代平行直導(dǎo)線加以放大。在此根底上用控制變量法進一步探究安培力和相關(guān)因素的關(guān)系?！踩痴故倦娐愤B接，明確操作要領(lǐng)介紹實驗儀器，展示實物連接，交待操作步驟和考前須知，做好實驗準備。〔四〕實驗數(shù)據(jù)記錄、處理及結(jié)論1、體驗安培力的值上線圈電流1.50A,下線圈電流0.18A，天平示數(shù)0.2211g，安培力的值.2、控制變量法探究安培力相關(guān)因素實驗1：安培力方向和電流流向的關(guān)系(FA1004B型的數(shù)據(jù))兩線圈電流流向異向電流同向電流天平示數(shù)/g+0.8901-0.9033表1結(jié)論1：同向電流相互吸引、異向電流相互排斥。實驗2：安培力大小和間距關(guān)系〔LP203型的數(shù)據(jù)〕線圈間距d2d3d天平示數(shù)/g0.0550.0170.007表2結(jié)論2：電流間的安培力隨間距增大而減小。實驗3：安培力大小和天平上線圈電流大小關(guān)系(FA1004B型的數(shù)據(jù))電流I/A00.200.300.400.510.58天平示數(shù)M/g00.31820.48600.62250.78700.9033安培力03.11844.76286.10057.71268.8523表3WPS數(shù)表軟件處理：結(jié)論3：安培力和天平上線圈電流成正比?！参濉场嶒炘u價和反思1、自我評價：兩創(chuàng)新、一增加創(chuàng)新1：電子分析天平，創(chuàng)新2：用線圈替代直導(dǎo)線；一增加：增加實驗研究的內(nèi)容。2、教學(xué)反思：〔1〕線圈兩端用細銅絲連接是實驗成敗的關(guān)鍵之一〔2〕還可考慮用此實驗研究安培力和懸掛線圈電流〔即B〕、匝數(shù)〔即L〕的定量關(guān)系七、實驗效果評價〔一〕