高中物理和初中物理磁場教學的對接＊

劉麗軍 田戰永 尤佳佳 王 冰 尹國盛

（河南大學物理與電子學院 河南 開封 475004）

1 引言

初中物理和高中物理都將讓學生學習終身發展必需的物理基礎知識和方法作為義務教育階段物理課程的總目標［1，2］.但限于學生在不同階段的認知能力和認知方法的不同，初中物理在教學上多采用情景式的教學和類比的教學方法，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物理規律.

在磁場部分，初中物理更偏重于磁場的基本現象和概念的介紹，高中物理則是研究更深層次的磁場與電流和運動電荷的相互作用以及磁電現象.高中物理在延續初中物理的基礎上，有了較大的知識躍升，部分知識對接不順暢，這是高中物理磁場部分學生學習困難的直接原因.

2 初中物理課程和高中物理課程磁場部分知識的基本要求對比

初中物理在第九冊的第十一章［3］，主要包含以下知識內容：磁現象和常見磁場的介紹，電流的磁場以及科學探究電動機的轉動原理，需要指出的是，初中物理在該部分都是做定性的教學，并沒有給出最后的規律性的結論.

高中物理以選修3－2［4］為例進行說明，磁場部分的知識出現在第三章，基本概念有磁場、磁感應強度、磁通量、安培力、洛倫茲力等，基本規律有左手定則、安培定則等.較高要求的知識點主要有物質的微觀模型、磁感線和磁感應強度.實驗探究內容有磁場對電流的作用、磁場對運動電荷的作用［5］.

3 初中物理和高中物理磁場部分的內容對比分析研究

初中物理和高中物理都對基本的磁現象做了介紹，同時也都涉及到了磁場對電流的作用.不同之處在于，高中物理還介紹了磁感應強度、磁通量、帶電粒子在磁場中的運動等，對磁場的研究有了很大的深入和擴展.高中物理選修3－2中對磁場部分知識較高要求的知識內容為：判斷通電直導線和通電線圈周圍磁場的方向、左手定則、勻強磁場中安培力的大小、洛倫茲力的方向和大小等.以下重點介紹幾個知識點的對接［6］.

3.1 通電導線在磁場中受到的力

初中物理對于本知識的教學為“科學探究：電動機為什么會轉動”，通過探究啟發式的教學方法得出了電動機的轉動原因是通電導線受到了磁場力的作用這一結論，但并沒有做進一步的分析定量關系，也沒有總結通電導線受力方向的規律.

高中物理首先通過演示實驗研究了安培力的方向，得出運用左手定則判斷安培力與電流和磁場的方向關系，同時給出了安培力大小的計算公式.當通電導線與磁場垂直時有

當磁感應強度B 的方向與導線方向成θ 角時，它可以分解為與導線垂直的分量B⊥和與導線平行的分量B／／：

其中B／／不產生安培力，導線所受的安培力只是B⊥產生的，由此又得到

這是一般情況下安培力的表達式.

最后，還介紹了磁電式電流表的工作原理，讓學生利用所學知識分析相關問題，學會運用知識分析解決實際問題的方法.

可見，高中物理更注重對于物理現象的理性分析和規律探索，教學中要注重對于物理規律的探索過程和推理方法，更利于學生對于這部分內容的理解接受.

3.2 運動電荷在磁場中受到的力

該知識點為高中物理新增知識點，初中物理沒有涉及，本部分知識的教學要借助通電導線在磁場中受到的力的教學方式，通過演示實驗探究運動電荷在磁場中的受力特點，教材首先對于運動電荷受力方向進行探究，得出了運動電荷所受洛倫茲力方向同樣滿足左手定則.之后教材通過思考與討論，通過電流的微觀模型分析推理得出了洛倫茲力的大小計算公式.

電荷量為q的粒子以速度v運動時，如果速度方向與磁感應強度方向垂直，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，當電荷的運動方向與磁場的方向夾角為θ 時，電荷所受的洛倫茲力為

結合本結論，高中物理教材同時分析了洛倫茲力對于運動電荷運動軌跡、能量的影響.讓學生體會洛倫茲力的特點.

本部分的教學主要還是通過實驗探究的方法讓學生觀察相關現象，從現象中總結發現相關物理規律，從而得出洛倫茲力的方向判定方法.通過電流的微觀模型對洛倫茲力的大小計算方法進行分析推理，重點要向學生說明微觀模型的分析原理.

3.3 基本概念的教學

對于高中和初中都有的基本概念，例如磁場、磁感線等，高中教學時，這部分知識可以做簡要回顧，自然引入高中相關知識的教學.

高中物理相對初中物理所增加的概念，如磁通量、磁感應強度、勻強磁場等的教學，教學時要對概念內涵和外延、概念所描述的對象以及概念理解和運用進行細致地講解.只有將物理概念準確無誤的教授給學生，使學生真正地理解了概念，才能保證后續教學的有序高效，筆者在教學中發現，相當一部分學生學習物理困難的根本原因都能追溯到對某個概念的不理解.

4 結論

高中物理磁場部分的教學是在學生學習了牛頓運動定律、曲線運動等基礎知識之后進行的，磁場知識的相關教學是以這些知識為前提的.所以，高中物理磁場部分較初中物理磁場部分知識更具深度和廣度，在教學中必須重視牛頓定律和曲線運動在此處的作用，多做相關聯系的分析，讓學生認識到磁場部分的學習依舊是力和運動的關系.例如，帶電粒子在磁場中的運動這一知識點，其實就是曲線運動中的圓周運動問題，在磁場里，帶電粒子做圓周運動時，其向心力是由洛倫茲力提供的，然后再對洛倫茲力的特點和性質進行教學.同時也要把握高中物理與初中物理在磁場部分的共同知識點，利用該部分知識進行過渡，使學生不至于覺得高中物理磁場部分的知識太過陌生，消除學生對本部分知識的陌生感.

1 中華人民共和國教育部.全日制普通高中物理課程標準.北京：人民教育出版社，2011

2 中華人民共和國教育部.全日制義務教育物理課程標準.北京：人民教育出版社，2011

3 彭前程，杜敏，等.義務教育課程標準實驗教科書九年級物理.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，尹國盛.大學物理與中學物理課程電磁學部分的對接研究.高等教育研究，2013（19）：197～206

6 張光彪，尹國盛，等.大學物理與中學物理課程銜接個例研究.物理通報，2011（12）：13～15