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        關(guān)于“電磁阻尼“教學(xué)的一點(diǎn)思考與探索

        2022-07-04 12:18:38張紅明
        物理通報(bào) 2022年7期
        關(guān)鍵詞:接線柱感應(yīng)電流量程

        張紅明

        (北京師范大學(xué)附屬中學(xué) 北京 100052)

        人教社2020版高中物理選擇性必修二第二章第四節(jié)內(nèi)容是“渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)”,其中在“電磁阻尼“部分,教材中安排了做一做欄目.具體如下:

        取一只微安表,用手晃動(dòng)表殼,觀察表針相對(duì)表盤(pán)擺動(dòng)的情況.用導(dǎo)線把微安表的兩個(gè)接線柱連在一起 (圖1),再次晃動(dòng)表殼,表針相對(duì)表盤(pán)的擺動(dòng)情況與剛才有什么不同?怎樣解釋這種差別?為什么靈敏電流表在運(yùn)輸時(shí)總要用導(dǎo)體把兩個(gè)接線柱連在一起?

        圖1 教材“做一做”欄目題圖

        1 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

        圖片中給出的靈敏電流計(jì)一共有3個(gè)接線柱,一個(gè)黑色的和兩個(gè)紅色的,圖中標(biāo)注的連接兩個(gè)接線柱的導(dǎo)線在圖中基本上看不清楚,仔細(xì)看應(yīng)該是連接黑色接線柱和中間的紅色接線柱.筆者在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)室用到的靈敏電流計(jì)是杭州電表廠制造的“J0409”型號(hào),如圖2所示.首先按照教材中的做法,用一根導(dǎo)線將黑色接線柱和中間的紅色接線柱連接,用手晃動(dòng)表針,發(fā)現(xiàn)跟不接導(dǎo)線相比,指針晃動(dòng)的幅度和停下的時(shí)間都明顯減小,觀察到了很好的電磁阻尼效果.同時(shí)自然地還做了另外兩個(gè)實(shí)驗(yàn),把兩個(gè)紅接線柱用導(dǎo)線連接、把黑色接線柱和遠(yuǎn)端的紅色接線柱用導(dǎo)線連接,晃動(dòng)表針,發(fā)現(xiàn)跟沒(méi)有連接導(dǎo)線的情況差不多,完全觀察不到電磁阻尼現(xiàn)象.

        圖2 J0409型靈敏電流計(jì)

        嘗試解釋以上現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.筆者腦子里自然地將雙量程電流表的電路結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái),雙量程電流表的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示.按照這個(gè)電路,在連接導(dǎo)線之前,表頭和兩個(gè)電阻已經(jīng)構(gòu)成通路,可以形成感應(yīng)電流,但考慮到回路的總電阻是表頭內(nèi)阻和R1與R2電阻之和,因此表頭線圈中的電流會(huì)非常小,因此電磁阻尼效果會(huì)非常弱.如果在a與b間連接導(dǎo)線,短路的是R1;如果在a與c間連接導(dǎo)線,短路的是R1和R2,如果在b與c間連接導(dǎo)線,短路的是R2.根據(jù)電路中電流的計(jì)算,應(yīng)該是連接a與c間的導(dǎo)線,也就是教材中連接黑色接線柱和遠(yuǎn)端紅色接線柱時(shí),晃動(dòng)電表時(shí)通過(guò)表頭的感應(yīng)電流最大,觀察到的電磁阻尼現(xiàn)象應(yīng)該最好.理論分析和上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是矛盾的,這就是筆者在備課中遇到的問(wèn)題,也是決定要去解決清楚的問(wèn)題.

        圖3 雙量程電流表的電路結(jié)構(gòu)圖

        2 問(wèn)題的解決

        直覺(jué)上,把靈敏電流計(jì)看成是雙量程電流表的結(jié)構(gòu)是不正確的.表盤(pán)上接線柱間的電阻連接符號(hào)也很好地給出了提示,如圖4所示,兩個(gè)紅色接線柱之間正常地標(biāo)定為2.4 kΩ的電阻,黑色接線柱和中間紅色接線柱之間是一個(gè)不常見(jiàn)折線加箭頭的連接符號(hào),標(biāo)注電阻為100 Ω.筆者猜測(cè)黑色接線柱和中間紅色接線柱之間實(shí)際上可能沒(méi)有電阻,是一個(gè)待接100 Ω的電阻,或者可以從外部接入一個(gè)100 Ω的電阻,兩個(gè)紅色接線柱之間是實(shí)實(shí)在在地接入了一個(gè)2.4 kΩ的電阻.于是雙量程電流表的結(jié)構(gòu)就變成下面的樣子,如圖5所示.這個(gè)可以比較好地解釋,不連接導(dǎo)線時(shí),電路是斷開(kāi)的,晃動(dòng)表頭不能形成感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁阻尼效果.同時(shí)可以解釋連接a與b(也就是教材中的黑色接線柱和中間紅色接線柱),就能形成感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁阻尼效果.也可以解釋連接b與c(也就是教材中的兩個(gè)紅色接線柱),不能形成電流產(chǎn)生電磁阻尼效果.但是解釋不了,連接a與c(也就是教材中的黑色接線柱和遠(yuǎn)端紅色接線柱),不能形成感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁阻尼效果.按照這個(gè)電路圖,應(yīng)該是連接黑色接線柱和遠(yuǎn)端紅色接線柱有最大的感應(yīng)電流,會(huì)產(chǎn)生最好的電磁阻尼效果.于是再一次陷于困境.

        本文以紹興一些著名旅游景點(diǎn)為例,探討了功能翻譯理論對(duì)景觀名稱和景觀介紹翻譯的指導(dǎo)作用。正如Venuti所主張的,“翻譯是在不同語(yǔ)言、不同文化中尋找共同的過(guò)程?!边@一過(guò)程要求譯者不拘泥于任何一種方式,而要采取各種策略,其最終目的是要使交際目的得以實(shí)現(xiàn)。

        圖4 雙量程電流表表盤(pán)

        圖5 電表結(jié)構(gòu)圖1

        以上問(wèn)題的解決過(guò)程,是發(fā)生在筆者備課時(shí)真實(shí)經(jīng)歷的過(guò)程.這個(gè)問(wèn)題的解決,讓筆者收獲了一種成功的體驗(yàn).現(xiàn)在思考,筆者之所以能夠比較順利地解決這個(gè)問(wèn)題,就是很好地運(yùn)用了科學(xué)探究:從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出猜想,構(gòu)建模型,理論分析再到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.科學(xué)探究是物理學(xué)科核心素養(yǎng)之一,正是我們?cè)陂_(kāi)展物理課堂教學(xué)要著力落實(shí)的.于是筆者決定把教材中“做一做“的這個(gè)欄目設(shè)計(jì)成一節(jié)基于實(shí)際問(wèn)題解決的科學(xué)探究課.教學(xué)實(shí)踐的結(jié)果表明,整個(gè)教學(xué)過(guò)程非常的自然,沒(méi)有為了探究而探究,而是基于實(shí)際問(wèn)題解決的有效學(xué)習(xí).有幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)和預(yù)期的效果完全一致,分享如下:

        圖6 電表結(jié)構(gòu)圖2

        檢驗(yàn)?zāi)P蛢?yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)主要有擬合優(yōu)度R-sq、AIC赤池準(zhǔn)則、SC施瓦茨準(zhǔn)則。擬合優(yōu)度R-sq越大表示回歸模型對(duì)觀測(cè)值的擬合程度越好,AIC準(zhǔn)則和SC準(zhǔn)則參數(shù)值越小,代表模型設(shè)定效果越好。由表6可知,模型6的擬合優(yōu)度最高,AIC準(zhǔn)則的數(shù)值最小,說(shuō)明模型6的回歸結(jié)果較好;模型3的擬合優(yōu)度和AIC值不是最優(yōu)的,但是SC值最小,所有變量在5%的顯著性水平下,回歸系數(shù)都比較顯著,說(shuō)明模型3的回歸也較理想。

        (1)不連接導(dǎo)線時(shí),表頭是斷開(kāi)的,晃動(dòng)表頭,表頭線圈中不能形成感應(yīng)電流而產(chǎn)生電磁阻尼現(xiàn)象.

        (4)連接a與c時(shí),也就是教材中的黑色接線柱和遠(yuǎn)端紅色接線柱,由于通路中的電阻最大,表頭線圈中會(huì)形成比較小的感應(yīng)電流而無(wú)法產(chǎn)生較明顯的電磁阻尼效果.

        (3)學(xué)生能夠否定靈敏電流計(jì)的雙量程電流表連接結(jié)構(gòu),并猜想構(gòu)建可能的連接方式.

        (2)連接a與b時(shí),也就是教材中的黑色接線柱和中間紅色接線柱,由于通路中的總電阻最小,表頭線圈中會(huì)形成最大的感應(yīng)電流而產(chǎn)生最佳的電磁阻尼效果.

        (2)學(xué)生在分析時(shí),會(huì)把靈敏電流計(jì)看成是雙量程電流表,發(fā)現(xiàn)用雙量程電流表的電路來(lái)分析時(shí),與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象沖突.

        圖7 拆掉電流表底面

        圖8 接線柱背面放大

        3 教學(xué)上的思考與實(shí)踐

        在肯定a與b間沒(méi)有實(shí)際接入電阻,b與c之間連入一個(gè)2.4 kΩ的電阻的基礎(chǔ)上,作出進(jìn)一步猜想,電路連接結(jié)構(gòu)如圖6所示.這個(gè)連接的最大特點(diǎn)是,a與b兩點(diǎn)直接和表頭連通.按照這個(gè)結(jié)構(gòu)可以很好地解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

        (1)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí),除了按教材上的連接黑色接線柱和中間紅色接線柱之外,很自然地連接了另外兩種方式,也發(fā)現(xiàn)了電磁阻尼效果的不同.

        以上還只是停留在猜想階段,猜想是否正確還需作進(jìn)一步的論證.接下來(lái),筆者要做的工作就是打開(kāi)靈敏電流計(jì)的表殼,探個(gè)究竟.打開(kāi)表殼是個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程,比想象的要簡(jiǎn)單得多.因?yàn)椴⒉恍枰颜麄€(gè)表拆解了,只需要把接線柱部位對(duì)應(yīng)的底面的兩個(gè)螺絲擰開(kāi).打開(kāi)后的連接圖如圖7和圖8所示,于是真相大白,與筆者以上的猜想完全吻合,于是問(wèn)題就算徹底解決了.

        (3)連接b與c時(shí),也就是教材中的兩個(gè)紅色接線柱,由于表頭沒(méi)有形成通路不能形成感應(yīng)電流而產(chǎn)生電磁阻尼效果.

        缺鉀癥是大豆上普遍發(fā)生的生理性病害,造成子粒品質(zhì)降低。首先在新葉尖端或邊緣呈現(xiàn)黃色斑,逐漸擴(kuò)大到葉片中部,以后除主脈及支脈附近保持綠色外,都呈黃色。后期黃葉邊緣枯焦,向下卷曲。子粒皺縮,呈畸形。防治方法:精耕細(xì)作,避免連茬,減少鉀肥耗竭;發(fā)病初期,及時(shí)追施草木灰或硫酸鉀肥,有一定防治效果。

        (4)學(xué)生能夠想到問(wèn)題的最終解決得把電流表拆開(kāi)看一看連接方式.

        同時(shí),2015年7月起,專責(zé)小組開(kāi)始派遣一部分人員進(jìn)入門(mén)診一線,一對(duì)一駐點(diǎn)觀察記錄門(mén)診醫(yī)師的診療習(xí)慣、叫號(hào)規(guī)律、勞動(dòng)紀(jì)律行為、患者就診分布規(guī)律、患者看診需時(shí)等內(nèi)容。他們另外從醫(yī)院信息系統(tǒng)提取所有門(mén)診醫(yī)生接診患者的時(shí)間點(diǎn)數(shù)據(jù),個(gè)性化分析每位醫(yī)生的看診行為。

        項(xiàng)目決策環(huán)節(jié)也會(huì)影響項(xiàng)目成本,主要表現(xiàn)在確定項(xiàng)目規(guī)模,建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),合理選擇建設(shè)地點(diǎn)和確定工程技術(shù)方案。以上內(nèi)容都屬于項(xiàng)目決策環(huán)節(jié)需要關(guān)注的問(wèn)題,還會(huì)在較大程度上決定工程項(xiàng)目的整體管理效益。

        (5)學(xué)生在猜想得到驗(yàn)證,問(wèn)題得到解決時(shí)收獲了成功的學(xué)習(xí)體驗(yàn).

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