平行通电直导线之间的相互作用演示实验教学探究

【摘 要】本文分析“平行通电导线之间的相互作用”演示实验的教学背景，讲解用通电平行直导线来演示电流之间的相互作用的实验操作，以使学生熟练运用安培定则与左手定则去分析物理问题，为学习电磁感应打好基础。

【关键词】平行通电直导线 演示实验 教学探究

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）08B-0114-02

用通电平行直导线来演示电流之间的相互作用是电磁学中的一个重要物理实验。通过这个实验的学习能使得学生熟练运用安培定则与左手定则去分析物理問题，使学生能够很好地过渡到安培力大小的学习，也为今后的学习电磁感应及解决力与电的综合问题打下基础。

一、实验教学的背景分析

（一）演示实验的地位与作用

想教好物理就得做好演示实验，因为演示实验是理论的基础，是理论研究的方向。演示实验能把枯燥的理论知识变活。演示实验还能吸引学生的注意力，激发学生对实验过程的操作欲和对实验现象的观察欲以及对实验结果的探索欲。

通过通电平行直导线来演示电流之间的相互作用这个实验的学习能使得学生熟练运用安培定则与左手定则去分析物理问题，该实验能让学生很好地过渡到安培力大小的学习，能更好地学习电磁学。

（二）学情分析

这个演示实验选自人教版选修 3-1 的第三章第四节《通电导线在磁场中受到的力》，在实验之前学生已经掌握了安培定则与左手定则，有一定的空间想象能力，但是运用知识去分析问题能力还有限，教师要加强引导。

（三）教学重点

教学重点是如何成功地操作实验，使得实验现象明显、准确。教学难点是如何使学生用左手定则与安培定则分析、解释实验的现象

二、实验的教学目标

（一）知识与技能

熟记左手定则的内容，能配合安培定则判定安培力的方向，并且能解释实验现象。

（二）过程与方法

通过实验演示、分析、归纳、讨论、交流，最后总结出实验结论。

（三）情感态度与价值观

通过吸引学生的物理实验现象，让学生感受物理学的魅力，激发学生的学习兴趣。

三、实验教学过程

（一）教法

本演示实验采用引导讨论和探究总结的教学方法。边讨论边实验，通过对实验结果交流、讨论，准确地领会与理解安培定则和左手定则，使学生从“变”的现象发现“不变”的本质。

（二）学法

把课堂最大限度地还给学生，通过讨论、探究、总结、发现，使得学生形成良好的分析物理问题习惯。

（三）实验教学环节

整个实验教学包括五个环节：

第一个环节，创设问题情境在实验前引入。

提出预设的两个问题：我们知道电荷和磁铁同种性质排斥，异种性质吸引。那么两条平行的通电直导线之间会怎么样呢？是在什么情况下相互吸引或是相互排斥？

第二个环节，实验器材的选择与说明。

器材名称：通电平行直导线相互作用演示仪，这个仪器的代码为 J11045，型号是 J2447（D-PX-Y-A 型）。书本上的演示图看到的仪器不带电源，不方便。用学生电源驱动，输出电流小，现象不明显。用蓄电池做电源，维护麻烦。学校用的是新购买的通电平行直导线相互作用演示仪，自带大电流电源，使其相互吸引或相互排斥的现象更加明显，动作幅度大，对教学更好，对学生更有说服力。

由于高中实验中的通电平行直导线的电磁作用力比较弱小，为了提高实验现象效果，实验时选用旋转方式，用力矩来驱动平行直导线，这样可以大大加强电磁力的作用效果，使演示现象更明显，视角也更宽。所以这个器材和书本的不一样，这也是对传统演示实验的一种创新。这种仪器的红色接线柱为正极，黑色接线柱为负极。

第三个环节，引导学生观察与教师设计实验。

1.调水平安装器材

将仪器放在实验桌上，把仪器所配备的两平行直导线卡在仪器上下对应凹槽中，检查是否能转动灵活。如果不灵活，就要将两平行直导线的长度（形状）作适当调整，使之能灵活转动，这样其所受阻力最小，实验更加明显。

2.串联连接法

将仪器台面上的两接线柱分别用一根短的导线就近连接到仪器的正极和负极上。接通电源，此时通过直导线的电流方向是异向的，按下仪器面板的按钮开关，指示灯亮，两平行直导线相互排斥。

3.并联连接法

将仪器配的长的导线一段接仪器顶端的一个黑色接线柱，另一端接仪器面板的电源正极。用一根短导线将仪器台面上的两接线柱短路连接，并用另一根短导线将此短路点连接到仪器电源负极接通电源，此时通过直导线的电流是同向的，按下仪器面板的按钮开关，指示灯亮，两平行直导线相互吸引。

第四个环节，师生共同分析实验，得出结论。

从上面图可以看出，两条平行的通电直导线，如果电流方向相同时，两条通电直导线受到两个互相吸引的力；如果电流方向相反时，两条通电直导线受到两个互相排斥的力。

结论：两条平行的通电直导线，当电流方向相同时，两条平行的通电直导线相互吸引；当电流方向相反时，两条平行的通电直导线相互排斥。通电直导线电流之间的相互作用是通过通电导线产生磁场来改变的。

第五个环节，引导学生对此实验进行评价与反思。

引导学生总结本节课的内容、方法、需要改进的地方与进一步研究安培力大小的学习。“平行通电导线之间的相互作用”的演示实验，在一般教材中都有介绍，但是按教材所述的实验装置去做，现象不明显。这里我们改用“定轴转动”现象，力矩（M）=力臂（L）×力（F），用粗铜导线等材料作实验器材，使用力矩转动减少直导线所受的摩擦力，使实验效果更加显。这样的创新实验不仅能培养学生的创新能力，而且能提高学生的认识，更好地学到物理知识和应用物理知识。

四、演示实验教学经验总结

（一）鼓励学生参与和配合教师进行实验改进和实验操作，培养学生的实验动手和创新能力

通电平行直导线相互作用演示仪，是学生新接触的仪器，在课堂上教师鼓励学生上讲台操作仪器，体验物理实验带来的乐趣，更好地培养学生的动手能力。因此教师在演示实验教学过程中，要多鼓励学生参与实验操作，并在实验结束后和教师一起讨论实验现象，得出最后的结论，同时能针对问题提出改进实验的方法。这样不仅能培养学生的自主能力，而且能培养学生创新能力。

（二）拓展实验教学思路，扩大实验探究的范围，培养学生实验创新精神

这个通电平行直导线相互作用演示仪自带电源，采取旋转方式来显示实验效果，给学生带来新的思路和新的方式。创新精神是新课改下的时代要求，也是新高考的要求。因此在演示实验教学中，要注意培养学生的创新精神，这是教好物理的新方向、新方法、新路子。

（三）重视演示实验教学，让理论和实验相结合，提高理论教学效果

我们知道高中物理理论知识非常抽象，学生很难学好高中物理，很大原因是教师没有重视理论与实验的联系，不能把抽象的理论知识和实验相结合，也就是说，没有做好各个实验，没有给学生建立好物理模型和实验情境，导致学生实验基础差，理论也就得不到很好地理解。因此，教师要重视演示实验教学，让理论和实验相结合，提高理论教学效果。

总的来说，要想提高物理教学质量和教学效果，全面提高学生的自主创新和解决问题的能力，就一定要在物理教学中加大实验教学的力度，改进实验教学方法，拓展实验内容，培养学生爱物理用物理的热情，提高学生运用物理知识的能力。

【参考文献】

[1]颜文楣.在课堂教学中培养学生的创新精神[J].中国教育科学研究，2001（12）

[2]王棣生.中學物理创新教法—实验改革指导[M].北京：学苑出版社，2002

[3]叶 敏.“平行通电导线之间的相互作用”演示实验的改进[J].新课程（上），2012（10）

[4]万国良.高中物理力学模块化教学实践研究[J].内蒙古师范大学（硕士论文），2013（5）

【作者姓名】吴 辉（1987— ），男，汉族，本科，中学二级教师，北海市合浦县人，现就职于北海市北海中学，研究方向：实验研究。

（责编 卢建龙）

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