广东省中山市卓雅外国语学校-高中物理创新实验说课-电磁阻尼实验展示及应用

第5页电磁阻尼实验展示及应用使用教材人教版高中物理?选修3-2?第四章第六节。实验器材自制教具实验一:铝管、圆柱体强磁铁、硬币。实验二：铝板、塑料板、长方体强磁铁、白纸。实验创新要求/改良要点作为课本上经典电磁阻尼实验的补充。实验的第一局部，是在一次听浙江省赵力红老师的讲座时得到的启发，当时他用的是一个开了槽的铝管和一个没有开槽的铝管，没开槽的只能得出磁铁在铝管中下落比自由落体在时间上延迟了很多，但看不到的运动过程，开了槽铝管的虽然能看到磁铁的运动过程，但很难给学生解释铝管内部的环形电流是怎么形成的，容易在课堂上引起更多的思考，导致电磁阻尼的重点被冲淡，所以本人经过思考和实践后，换成了有均匀圆孔的铝管，既能观察运动过程，又不影响对电磁阻尼成因的分析，还可以观察到“收尾速度〞。仅仅这样还不够，学生在学习物理的过程中经常遇到斜面问题，于是想到了在斜面上也来一个实验，两种不同的材料，用白纸遮住，既能使动摩擦因数相同又能保持神秘，引发学生思考。用于在另一种物理情境中稳固第一个实验的学习内容，提高学生的观察能力、知识迁移能力、分析和解决问题的能力。实验原理/实验设计思路硬币在铝管中自由下落，时间约0.4秒，换成强磁铁那么需要时间约4秒，延时效果明显，电磁阻尼作用充分表达。我们可以将铝管看成无数个金属圆环挤压构成，当磁铁靠近下方的金属环时，根据楞次定律，金属环中产生感应电流，感应电流产生的磁场对磁铁产生排斥力；磁铁同时也在远离上方的金属环，同理，感应电流产生的磁场对磁铁产生吸引力，导致磁铁下落过程中受到了向上的阻力，速度增大时所受的阻力也增大，直到阻力与重力平衡，磁铁做匀速运动，就是我们看到的“收尾速度〞。用一个简单易操作、零失败的“魔术〞，引起学生的好奇心。经过少数学生的层层“揭秘〞之后，所有学生都明白了，并且能够分析原理，应用楞次定律解决问题。为了更好的稳固，使所学的内容能够顺利迁移到其它问题中，本人用了另一个发生在斜面上“魔术〞，物理情境变了，受力分析变了，但内核不变。同学们还可以从能量转化和守恒的角度来分析这个问题，一举多得。实验教学目标知识和技能增进对电磁感应现象的了解，能对实验结果进行预测和判断。对涡流的机械效应〔电磁阻尼〕加深理解。过程和方法通过金属导体和强磁铁在铝管中静止开始下落的比照实验，激发学生的学习兴趣和探究科学原理的动机。通过对强磁铁在铝板和塑铝板形成的斜面上的运动，稳固学生对电磁阻尼的理解。通过对铝板斜面上强磁铁最终的匀速运动分析，加深学生对“收尾速度〞理解。情感、态度和价值观对实验现象产生好奇、想要探究原理、之后恍然大悟的心理体验。对自己能够应用所学物理知识，解决实际问题的能力感到满意。将来遇到“神秘〞现象时，首先想到利用科学的原理来分析。实验教学内容电磁阻尼实验教学过程实验一器材:铝管、圆柱体强磁铁、硬币展现一个魔术，事先用纸包好9枚一元硬币，做成一个圆柱体。请同学将圆柱体从铝管的上端静止释放，物体下落非常快。然后收回圆柱体，吹一口气，请同学们再看〔此时换成强磁铁〕一次该实验。结果圆柱体下落变得很慢了，后来几乎是匀速。【教学环节】问：为什么？学生可能会猜我换了别的东西。揭秘1：拿出两个外表一样的圆柱体。学生可能知道其中一个是磁铁，结果两个东西吸在一起了，哪个是磁铁？揭秘2：翻开白纸，里面的东西一个是是硬币，一个是磁铁。学生可能会认为管子是铁的，结果发现磁铁吸不住管子。揭秘3：是铝管！又问：为什么？知道这是电磁感应现象的一种，利用楞次定律分析，得出电磁阻尼的原理。之后可以请同学们从动力学方面分析物体为什么最后根本上是匀速运动〔收尾速度〕，更深一步可以再从能量转化和守恒方面分析。实验二器材：铝板、塑料板、长方体强磁铁、白纸铝板和塑料板并排摆在斜面上，铺上白纸〔盖住两块板〕。演示将同一块磁铁从同一高度，不同位置释放，结果磁铁的速度一次快一次慢。【教学环节】问：为什么？有学生会认为是摩擦力不同，可是两个相互摩擦的外表材质一样，动摩擦因数一样，压力也一样，怎么可能？有的学生已经知道是电磁感应现象的一种，电磁阻尼。于是就请他们来揭秘，并从动力学方面来分析物体最终匀速运动的原因，再从能量转化和守恒方面来分析。再次稳固收尾速度的形成原因。实验效果评价装置本身简单、平安、易操作、实验现象明显、效果好。注重细节。如铝管的长度、内径的大小、圆孔的间距、斜面倾角的大