金玉 張雅潔

摘 要：由于物理學(xué)中電磁學(xué)部分內(nèi)容抽象復(fù)雜，為了更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。以手持金屬作為物理教學(xué)課堂的引入事例，而后以探雷器作為具體事例來拓展此部分學(xué)習(xí)內(nèi)容。主要原因是依據(jù)學(xué)員的年齡特征和心理需求，通過具體事例把難懂的電磁學(xué)定律形象化的展示在學(xué)員面前，加深了學(xué)員對電磁學(xué)部分知識的理解。

關(guān)鍵詞：電磁學(xué);金屬探測器;探雷器;學(xué)習(xí)興趣

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)自然學(xué)科，是許多新技術(shù)的基礎(chǔ)。物理學(xué)是探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運動的基本規(guī)律的科學(xué)，電磁學(xué)是研究電、磁和電磁的相互左右的現(xiàn)象，及其規(guī)律和應(yīng)用的物理學(xué)分支的學(xué)科[1]。它是物理的一個分支。它研究的主要是電磁現(xiàn)象，主要是微觀的現(xiàn)象，與我們生活周圍的現(xiàn)象很多不太一樣，為了直觀的講述電磁學(xué)抽象的內(nèi)容，以具體事例引入講解，想法設(shè)法吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1 金屬探測器應(yīng)用到電磁學(xué)教學(xué)過程中的原因

許多學(xué)員反映物理學(xué)難，難就難在物理基本概念、基本規(guī)律太抽象、太深奧，物理知識點之間橫向、縱向聯(lián)系十分緊密[2]。要解決“物理學(xué)難”這一課題，有效提高學(xué)員們物理學(xué)的學(xué)習(xí)效果，首要的問題必須想辦法提高學(xué)員們物理學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)員們物理學(xué)的學(xué)習(xí)動力[3]。在課堂中適當(dāng)舉一些生活中的事例和軍事中的事例，讓學(xué)員們覺得物理與周圍的生活息息相關(guān)。同時注意積極引導(dǎo)學(xué)生，進行專業(yè)知識與科學(xué)前沿知識的滲透，因材施教地培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新思維能力。

研究與實踐證明，學(xué)生積極參與教學(xué)的程度是影響教學(xué)的內(nèi)在動力的重要因素，教學(xué)若能激發(fā)學(xué)生的動機就能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。用一個金屬探測器，帶領(lǐng)學(xué)員探索整個課堂內(nèi)容，學(xué)生對整個課堂會有全新的認(rèn)識[4]。因為這與他們的生活息息相關(guān)，他們就能夠開始與先前的知識建立聯(lián)系，而后更加加深理解?；趩栴}的學(xué)習(xí)方式是以現(xiàn)實生活中的問題為基礎(chǔ)的經(jīng)驗學(xué)習(xí)，即學(xué)生參與發(fā)現(xiàn)問題的過程[5]。

2 金屬探測器

1）金屬探測器的定義。金屬探測器是一款高性能專為安防設(shè)計的金屬探測器。主要有三大類：電磁感應(yīng)性，X射線檢測性，微博檢測性，適用于探測金屬的電子儀器，可應(yīng)用于多個領(lǐng)域。

2）金屬探測器的應(yīng)用范圍。在軍事上，金屬探測器可用于探測金屬地雷;在安全領(lǐng)域，可以探測隨身攜帶或隱藏的武器于作案工具;在考古方面，可以探測埋藏金屬物品的古墓，找到古墓中的金銀菜包與首飾或其他金屬制品;在工程中，可用于探測地下金屬埋設(shè)物，例如管道，管線等;在礦產(chǎn)勘探中，可用于在線監(jiān)測，如去掉棉花，煤炭，食品中的金屬雜物等。

3 如何把金屬探測器應(yīng)用到電磁學(xué)部分內(nèi)容教學(xué)中

把軍事事例和生活事例引入課堂，在培養(yǎng)軍事人才的知識結(jié)構(gòu)和素質(zhì)能力方面發(fā)揮著不可替代的作用。以下從把金屬探測器與電磁學(xué)部分課程教學(xué)結(jié)合起來：

1）課堂引入。在物理課程教學(xué)中，用恰當(dāng)?shù)?、學(xué)生熟悉的事例與物理問題形異質(zhì)似的生活事例類比，營造物理情景，就可使抽象問題具體化、深奧道理淺顯化。在前文中，我們介紹了金屬探測器，其中隨處可見的金屬探測器有手持金屬探測器（圖1）。以它來進行電磁感應(yīng)這部分內(nèi)容的課程引出。用貼近學(xué)生生活的事例引出此部分內(nèi)容，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，也喚起了學(xué)生學(xué)習(xí)動機。心理學(xué)研究表明，學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)生熟悉的生活情境越貼近學(xué)生自覺接納知識的程度就越高。

2）拓展事例。在學(xué)習(xí)完電磁感應(yīng)定律的基本知識，選擇探雷器作為這部分知識的拓展例題，主要是由于探雷器在軍事上有實際應(yīng)用價值，這樣就加深了學(xué)員對物理學(xué)的基本概念基本規(guī)律的理解，理清了解決實際問題的思路和方法，培養(yǎng)了觀察問題分析問題和解決問題的能力。具體如下：

低頻電磁感應(yīng)是基本的探雷技術(shù)，它以地雷的金屬外殼或金屬零部件為探測對象。交流電法的基本原理是電磁感應(yīng)定律。當(dāng)發(fā)射機以交變電流I1供給發(fā)射線圈時，就在發(fā)射線圈的周圍空間建立了同頻率的交變磁場H1，稱為一次場。如果這個交變磁場穿過地下金屬導(dǎo)體，則由于電磁感應(yīng)作用使導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生與一次場同頻率的二次感應(yīng)電流I2，這是一種渦流。這個渦流又使周圍空間形成交變磁場H2，稱為二次場或異常場。利用接受線圈接受二次場或一次場與二次場的疊加場，并在接收機上讀出相應(yīng)的場強數(shù)值，就可以通過對二次場或總疊加場變化規(guī)律的分析，達(dá)到探測金屬導(dǎo)體的目的。

當(dāng)一次場所穿過薄板導(dǎo)體時，每一閉合線圈都產(chǎn)生一個感應(yīng)電動勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，第n圈的感應(yīng)電動勢的大小為

式中，φn為通過第n圈的磁通量，它的數(shù)值為一次場H1與第n圈面積Sn的乘積。設(shè)一次場為正弦變化的交變磁場，即，則H1=H0sinωt

第n圈的感應(yīng)電流，Rn為第n圈的電阻，且。

由式可見，每圈感應(yīng)電流密度的大小與一次場的強度H0、一次場的圓頻率ω、導(dǎo)體的電導(dǎo)率σ和每圈的半徑r成正比，其相位落后一次場90。因此，有各圈感應(yīng)電流產(chǎn)生的二次場也與H0，ω，σ，r成正比，并且與一次場有90的相位差。

當(dāng)每圈都有電流通過時，則各圈之間將引起互感作用?？梢?，由互感作用產(chǎn)生的感應(yīng)電流in與一次場頻率的平方成正比，而相位則與一次場相反，亦即有180的相位差。換言之，所產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)體內(nèi)始終與一次場的方向相反，使激發(fā)場減弱。故增大將使減小，減小使也減小，但減小卻使增大，它們之間相互制約，在某一頻率時，與有平衡點，總疊加場達(dá)到穩(wěn)定值，可用于地雷位置的判斷。

此部分內(nèi)容介紹了探雷器探雷的原理，不僅讓學(xué)員對定理定律的內(nèi)容有了更深的理解，而且也了解了探雷器探測金屬的過程，這樣做讓學(xué)員產(chǎn)生了更濃的興趣，不在認(rèn)為所學(xué)的物理知識是鼓勵的一盤散沙，漸漸的萌發(fā)了求知和探索的欲望并產(chǎn)生理智感，從而讓學(xué)員更好學(xué)習(xí)物理知識。

教育的根本任務(wù)是立德樹人，高校的天職是教書育人和人才培養(yǎng)，育人才是大學(xué)的初心和本質(zhì)。高等教育應(yīng)該是“以人為本”，全面提高育人水平。育人水平的提升則直接取決于高校的課堂教學(xué)質(zhì)量。課堂是人才培養(yǎng)的主陣地，只有高質(zhì)量的課堂教學(xué)才能培養(yǎng)出高質(zhì)量的學(xué)生。陶行知說 “生活即教育”。它為我們指明了物理課程教學(xué)的方向，即應(yīng)該把生活事例融入到物理課程教學(xué)活動中?？傊?，在教學(xué)中，我們應(yīng)本著教學(xué)為生活和軍事活動服務(wù)的原則，把物理教學(xué)與學(xué)員的生活體驗和軍事活動相聯(lián)系，加強物理跟實際運用的聯(lián)系，讓物理真正的走進生活，讓學(xué)生喜歡上物理課。

參考文獻

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