“磁感应强度”教学中的几点释疑

摘 要：教学反思往往能从教学过程中反馈的信息检验效果、生成问题、深化主题，通过反思“磁感应强度”教学中出现的质疑，深入分析和探讨了四个方面问题的原因，明确给出了相对全面清晰的解释，并付诸于教学实践，达到了学以致疑、问以广识的目的。

关键词：定义；解释；反思

根据新课程标准和教学大纲要求，本节课的教学目标是要在理解、掌握磁感应强度大小、方向和单位的基础上，能用其定义式进行有关计算；通过观察、类比的方式认识物理概念，形成由个别事物个性来认识一般事物共性的科学理念。其中，磁感应强度概念的建立是教学重点；借助力来定义磁感应强度的研究过程是教学难点。

一、用比值法定义科学吗？

研究磁感应强度的定义时，一旦以电场强度的定义做启发，学生自然就会想到用比值法。可是既然电场强度E与电场力F、试探电荷电量q无关，磁感应强度B与安培力F、电流元IL也无关，那么用这种方法来定义科学吗？

比值定义法就是用两个或两个以上的物理量的比值去定义另外一个新物理量的方法，其本质是比较的思想，实质是建立在控制变量基础上的。应用比值法定义的物理量，依据其意义不同，可以分为两种类型：

一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量定义（如速度v、加速度a、角速度ω等），它们的共同特征是：相等时间内，某物理量的变化量相等，用变化量与所用的时间之比就可以表示变化的快慢；

另一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量（如电场强度E、电容C、电阻R等），它们的共同特征是：属性由本身所决定，定义时需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究。

二、用试探电流元替代试探磁极是因为磁体N极不能单独存在吗？

类比于电场强度定义E=■时要将试探电荷q放入电场中某位置，我们很容易想到定义磁感应强度B时，也将一试探“磁极”放入磁场。而课本上没有选择小磁针的理由是“N极不能单独存在，因而不可能测量N极受力的大小，也就不可能确定磁感应强度的大小了”。姑且不论目前还未有更多的证据表明自然界中磁单极子的存在与否，仅从定量研究的角度笔者认为这也并非唯一合理的解释。

其一，难道两个磁极的受力大小就无法测定吗？

其二，如果真的存在磁单极子就可以选用吗？

真正的原因应该是：要量化双方的作用力，必须先量化作用的双方。正如库仑定律的实验中，尽管在库伦那个年代还不知道怎样测量物体所带的电荷量，甚至连电荷量的单位都没有，但是库伦仍然利用接触起电的原理，把一个带点金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，将带点小球的电荷量q分为■，■，■，…从而给出了电荷间作用力与电荷量的关系：力F与q1和q2的乘积成正比。

显然，选择试探磁极我们无法量化其本身的大小，也就无法进行定量的比较；而选择电流元就成功地解决了这一问题：首先，磁场对电流也是有作用力的；其次，电流元的电流强度和长度很容易测定。

三、选择匀强磁场仅仅是因为“更方便”吗？

实际上B=■作为定义式，无论对于匀强磁场还是非匀强磁场都是普遍适用的，而且在通常的物理探究实验中，为了体现规律的一般性，我们往往更倾向于在常态化的物理情境中进行。比如：在验证向心力表达式时，我们选择的是生活中常见的圆锥摆模型；在探究导体中的电场和电流时，分析的是任意一段导线。所以从这个角度讲，选择一般性的非匀强电场，会使实验结论更具说服力，但是，学生们都不约而同地把匀强磁场作为研究背景，理由是电流元在匀强磁场中受恒力作用，测量计算起来“更方便”。

四、设定导线与磁场垂直是因为“最简单”吗？

前面讲过，电流元所受安培力的大小还与导线和磁场间的夹角有关，那么，如何设定导线在磁场中的摆放角度，教材上是在演示实验的说明中一语带过，而大多数学生也就欣然接受了，既然这样做“最简单”，我们还有什么必要非得让导线与磁场夹一个不好测量的角度呢？

其实说到“最简单”，导线与磁场平行也就是夹0°角时才真的“最简单”，因为这时F=0 N；而当导线与磁场夹角不为0°时，任何一个夹角都不会因其取值的不同而使那种情况分析起来更简单。“垂直”只不过是sin90°=1的特例，如果非要说简单的话，也只是在计算上更简单罢了。

综上所述是笔者在教学过程中对所发现问题的一些不成熟看法，不当之处还请诸位同仁批评指正。

（作者单位 徐州市第35中学）

?誗编辑 温雪莲

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