王呈平

一、設(shè)計的思想

磁感應(yīng)強度是中學(xué)物理電磁學(xué)中的一個很重要的概念。對磁感應(yīng)強度與通電導(dǎo)線和電流的定量關(guān)系，普通高中課程標準實驗教科書物理選修3—1（人教版）既沒有安排學(xué)生實驗，也沒有列入課題研究，而只是通過一個演示實驗觀察通電導(dǎo)線在磁場中受力的定性關(guān)系，最后說用“分析了很多實驗后”總結(jié)得出了公式：B=F/IL。公式中B—磁感應(yīng)強度、F—導(dǎo)線受到的安培力、I—導(dǎo)線中的電流、L—通電直導(dǎo)線在磁場中的長度。

高中物理中通過學(xué)生自主探究得出物理規(guī)律的教學(xué)顯得尤為重要，此實驗設(shè)計遵循新課改的教學(xué)理念與要求，設(shè)計了學(xué)生通過實驗研究得出磁感應(yīng)強度與通電導(dǎo)線和電流大小的定量關(guān)系。

我們知道，電場最基本的性質(zhì)是對放入其中的電荷產(chǎn)生力的作用，為了研究電場的強弱，我們可以引入一個試探電荷，研究此試探電荷在電場中某點所受靜電力的大小，采用控制變量法，改變試探電荷的電量和其在電場中的位置，從而得出了電場強度是取決于電場本身性質(zhì)的物理量，并給出了電場強度定義。

本實驗的設(shè)計思想類比于電場強度的定義方法。前面的學(xué)習(xí)使我們已知，磁場的最基本性質(zhì)是對放入其中的磁體和電流有力的作用。所以我們可以通過研究磁體在磁場中所受的力來研究磁場的強弱。但是，磁體都有兩個磁極，單獨的N極不能存在，任何磁體在磁場中靜止時所受合力都為零，因此不能通過測磁極在磁場中所受的力來研究磁場強弱。磁場除了對磁體有力的作用以外，對通電導(dǎo)線也有力的作用，我們可以通過測出磁場對電流的作用來研究磁場的強弱。

為此，我們先引入試探電流元的概念：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度L的乘積IL叫做電流元（類似于研究電場時的試探電荷）。

二、實驗設(shè)計

1.實驗?zāi)康?/p>

以學(xué)生原有的認知為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，從而在科學(xué)的探究活動中構(gòu)建科學(xué)新概念。通過測定通電導(dǎo)線在磁場中所受力的大小和電流強度與位于磁場中導(dǎo)線長度的關(guān)系來研究磁感應(yīng)強度和二者的定量關(guān)系。

2.實驗原理和方法

實驗中明確“垂直放入磁場中的通電導(dǎo)線會受到磁場力的作用”。在磁場中垂直磁場方向放入一段直導(dǎo)線，通過開關(guān)控制電流的通斷，用里傳感器測出通電時導(dǎo)線所受力的大?。煌ㄟ^控制變量的方法來研究導(dǎo)線中電流大小和位于磁場中導(dǎo)線長度與磁場強弱的關(guān)系。

3.實驗器材

兩組磁性不同的磁鐵（每組至少三對異名磁極），相同輕質(zhì)直導(dǎo)線若干條，鐵架臺，直流電源，開關(guān)，靈敏電流計，滑動變阻器，絕緣細線若干，連接導(dǎo)線若干。

4.實驗裝置

由此我們可以得出：通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的大小與電流成正比，與位于磁場中的導(dǎo)體長度成正比。

最后經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理，得出實驗結(jié)論，從而探究得出磁感應(yīng)強度與通電導(dǎo)線長度和電流的定量關(guān)系。