劉麗軍 田戰(zhàn)永 尤佳佳 王 冰 尹國(guó)盛

（河南大學(xué)物理與電子學(xué)院 河南 開(kāi)封 475004）

1 引言

初中物理和高中物理都將讓學(xué)生學(xué)習(xí)終身發(fā)展必需的物理基礎(chǔ)知識(shí)和方法作為義務(wù)教育階段物理課程的總目標(biāo)［1，2］.但限于學(xué)生在不同階段的認(rèn)知能力和認(rèn)知方法的不同，初中物理在教學(xué)上多采用情景式的教學(xué)和類(lèi)比的教學(xué)方法，高中物理則較多采取探究推理和綜合分析的方法得出相關(guān)物理規(guī)律.

在磁場(chǎng)部分，初中物理更偏重于磁場(chǎng)的基本現(xiàn)象和概念的介紹，高中物理則是研究更深層次的磁場(chǎng)與電流和運(yùn)動(dòng)電荷的相互作用以及磁電現(xiàn)象.高中物理在延續(xù)初中物理的基礎(chǔ)上，有了較大的知識(shí)躍升，部分知識(shí)對(duì)接不順暢，這是高中物理磁場(chǎng)部分學(xué)生學(xué)習(xí)困難的直接原因.

2 初中物理課程和高中物理課程磁場(chǎng)部分知識(shí)的基本要求對(duì)比

初中物理在第九冊(cè)的第十一章［3］，主要包含以下知識(shí)內(nèi)容：磁現(xiàn)象和常見(jiàn)磁場(chǎng)的介紹，電流的磁場(chǎng)以及科學(xué)探究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理，需要指出的是，初中物理在該部分都是做定性的教學(xué)，并沒(méi)有給出最后的規(guī)律性的結(jié)論.

高中物理以選修3－2［4］為例進(jìn)行說(shuō)明，磁場(chǎng)部分的知識(shí)出現(xiàn)在第三章，基本概念有磁場(chǎng)、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、安培力、洛倫茲力等，基本規(guī)律有左手定則、安培定則等.較高要求的知識(shí)點(diǎn)主要有物質(zhì)的微觀模型、磁感線和磁感應(yīng)強(qiáng)度.實(shí)驗(yàn)探究?jī)?nèi)容有磁場(chǎng)對(duì)電流的作用、磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用［5］.

3 初中物理和高中物理磁場(chǎng)部分的內(nèi)容對(duì)比分析研究

初中物理和高中物理都對(duì)基本的磁現(xiàn)象做了介紹，同時(shí)也都涉及到了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.不同之處在于，高中物理還介紹了磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等，對(duì)磁場(chǎng)的研究有了很大的深入和擴(kuò)展.高中物理選修3－2中對(duì)磁場(chǎng)部分知識(shí)較高要求的知識(shí)內(nèi)容為：判斷通電直導(dǎo)線和通電線圈周?chē)艌?chǎng)的方向、左手定則、勻強(qiáng)磁場(chǎng)中安培力的大小、洛倫茲力的方向和大小等.以下重點(diǎn)介紹幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)的對(duì)接［6］.

3.1 通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力

初中物理對(duì)于本知識(shí)的教學(xué)為“科學(xué)探究：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)”，通過(guò)探究啟發(fā)式的教學(xué)方法得出了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原因是通電導(dǎo)線受到了磁場(chǎng)力的作用這一結(jié)論，但并沒(méi)有做進(jìn)一步的分析定量關(guān)系，也沒(méi)有總結(jié)通電導(dǎo)線受力方向的規(guī)律.

高中物理首先通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)研究了安培力的方向，得出運(yùn)用左手定則判斷安培力與電流和磁場(chǎng)的方向關(guān)系，同時(shí)給出了安培力大小的計(jì)算公式.當(dāng)通電導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)有

當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B 的方向與導(dǎo)線方向成θ 角時(shí)，它可以分解為與導(dǎo)線垂直的分量B⊥和與導(dǎo)線平行的分量B／／：

其中B／／不產(chǎn)生安培力，導(dǎo)線所受的安培力只是B⊥產(chǎn)生的，由此又得到

這是一般情況下安培力的表達(dá)式.

最后，還介紹了磁電式電流表的工作原理，讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析相關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的方法.

可見(jiàn)，高中物理更注重對(duì)于物理現(xiàn)象的理性分析和規(guī)律探索，教學(xué)中要注重對(duì)于物理規(guī)律的探索過(guò)程和推理方法，更利于學(xué)生對(duì)于這部分內(nèi)容的理解接受.

3.2 運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中受到的力

該知識(shí)點(diǎn)為高中物理新增知識(shí)點(diǎn)，初中物理沒(méi)有涉及，本部分知識(shí)的教學(xué)要借助通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力的教學(xué)方式，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)探究運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力特點(diǎn)，教材首先對(duì)于運(yùn)動(dòng)電荷受力方向進(jìn)行探究，得出了運(yùn)動(dòng)電荷所受洛倫茲力方向同樣滿足左手定則.之后教材通過(guò)思考與討論，通過(guò)電流的微觀模型分析推理得出了洛倫茲力的大小計(jì)算公式.

電荷量為q的粒子以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果速度方向與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，那么粒子受到的洛倫茲力為

仿照安培力大小的討論可以知道，在一般情況下，當(dāng)電荷的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)的方向夾角為θ 時(shí)，電荷所受的洛倫茲力為

結(jié)合本結(jié)論，高中物理教材同時(shí)分析了洛倫茲力對(duì)于運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)軌跡、能量的影響.讓學(xué)生體會(huì)洛倫茲力的特點(diǎn).

本部分的教學(xué)主要還是通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方法讓學(xué)生觀察相關(guān)現(xiàn)象，從現(xiàn)象中總結(jié)發(fā)現(xiàn)相關(guān)物理規(guī)律，從而得出洛倫茲力的方向判定方法.通過(guò)電流的微觀模型對(duì)洛倫茲力的大小計(jì)算方法進(jìn)行分析推理，重點(diǎn)要向?qū)W生說(shuō)明微觀模型的分析原理.

3.3 基本概念的教學(xué)

對(duì)于高中和初中都有的基本概念，例如磁場(chǎng)、磁感線等，高中教學(xué)時(shí)，這部分知識(shí)可以做簡(jiǎn)要回顧，自然引入高中相關(guān)知識(shí)的教學(xué).

高中物理相對(duì)初中物理所增加的概念，如磁通量、磁感應(yīng)強(qiáng)度、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等的教學(xué)，教學(xué)時(shí)要對(duì)概念內(nèi)涵和外延、概念所描述的對(duì)象以及概念理解和運(yùn)用進(jìn)行細(xì)致地講解.只有將物理概念準(zhǔn)確無(wú)誤的教授給學(xué)生，使學(xué)生真正地理解了概念，才能保證后續(xù)教學(xué)的有序高效，筆者在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)一部分學(xué)生學(xué)習(xí)物理困難的根本原因都能追溯到對(duì)某個(gè)概念的不理解.

4 結(jié)論

高中物理磁場(chǎng)部分的教學(xué)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、曲線運(yùn)動(dòng)等基礎(chǔ)知識(shí)之后進(jìn)行的，磁場(chǎng)知識(shí)的相關(guān)教學(xué)是以這些知識(shí)為前提的.所以，高中物理磁場(chǎng)部分較初中物理磁場(chǎng)部分知識(shí)更具深度和廣度，在教學(xué)中必須重視牛頓定律和曲線運(yùn)動(dòng)在此處的作用，多做相關(guān)聯(lián)系的分析，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到磁場(chǎng)部分的學(xué)習(xí)依舊是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.例如，帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)這一知識(shí)點(diǎn)，其實(shí)就是曲線運(yùn)動(dòng)中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，在磁場(chǎng)里，帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其向心力是由洛倫茲力提供的，然后再對(duì)洛倫茲力的特點(diǎn)和性質(zhì)進(jìn)行教學(xué).同時(shí)也要把握高中物理與初中物理在磁場(chǎng)部分的共同知識(shí)點(diǎn)，利用該部分知識(shí)進(jìn)行過(guò)渡，使學(xué)生不至于覺(jué)得高中物理磁場(chǎng)部分的知識(shí)太過(guò)陌生，消除學(xué)生對(duì)本部分知識(shí)的陌生感.

1 中華人民共和國(guó)教育部.全日制普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn).北京：人民教育出版社，2011

2 中華人民共和國(guó)教育部.全日制義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn).北京：人民教育出版社，2011

3 彭前程，杜敏，等.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)九年級(jí)物理.北京：人民教育出版社，2012

4 張大昌，彭前程，等.普通高中物理共同必修1，必修2，選修3－2.北京：人民教育出版社，2012

5 李春柳，尹國(guó)盛.大學(xué)物理與中學(xué)物理課程電磁學(xué)部分的對(duì)接研究.高等教育研究，2013（19）：197～206

6 張光彪，尹國(guó)盛，等.大學(xué)物理與中學(xué)物理課程銜接個(gè)例研究.物理通報(bào)，2011（12）：13～15