由2016年南京市一道關(guān)于“小磁針”的物理中考題想起的

嚴慶

小磁針是一種小巧、靈活的人造磁體，常被人們用來研究磁場的情況.筆者在2016年南京市中考物理卷第22題閱卷過程中，與部分教師教師交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對小磁針的作用理解上還有些偏差

.本文對小磁針作用的兩點思考與同行進行交流.

1用小磁針顯示磁場方向，不是用轉(zhuǎn)換法

例1（2016南京）用如圖1所示的裝置探究通電螺線管外部磁場的方向.

（1）選用小磁針是為了.

（2）實驗過程中，把電池的正負極位置對調(diào)，這樣操作是為了研究和是否有關(guān).

在閱卷過程中發(fā)現(xiàn)，第一問的得分率并不高，錯誤答案多集中在“轉(zhuǎn)換磁場的方向”、“確定磁場的方向”上.轉(zhuǎn)換法是初中物理常見的研究方法，主要是對于一些看不見摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識或用易測量的物理量間接測量的一種研究方法.趙凱華著《電磁學(xué)》的第93頁，有一段關(guān)于磁場方向的表述：“實際上規(guī)定B的方向就是一個小磁針在磁場中處于平衡位置時N極所指的方向”，即小磁針在磁場中靜止時N極始終指向某一方向，我們于是規(guī)定N極所指的這個方向就是該處的磁場方向，這里并沒有用一個現(xiàn)象或物理量去轉(zhuǎn)換另一個現(xiàn)象或物理量，因為這兩個方向是相同的.磁場的方向是客觀存在的，所以也不是用小磁針去“確定磁場的方向”指向哪里.這里小磁針的作用就是為了“顯示磁場的方向”.

之所以有學(xué)生甚至部分老師認為用小磁針來研究磁場方向用的是轉(zhuǎn)換法，是受到了奧斯特實驗的影響.我們可以看看下面這道幾年前的南京市中考題.

例2（2011南京）如圖2所示是奧斯特實驗的示意圖.實驗結(jié)論是：通電導(dǎo)線周圍存在，支持此結(jié)論的現(xiàn)象是.如果移走小磁針，該結(jié)論（選填 “成立”或“不成立”）.

后兩問都與小磁針有關(guān)，在這里，根據(jù)“小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”，判斷出“電流周圍存在磁場”，這是用一個非常直觀的現(xiàn)象去認識一個看不見摸不著的現(xiàn)象，所以這里用小磁針顯示磁場的存在，用到了轉(zhuǎn)換法.

2用小磁針判斷磁體的磁性，不能用其指向性

在《電磁轉(zhuǎn)換》的中考復(fù)習(xí)中，筆者在區(qū)級公開課上出了這樣一道題：

展示如圖3所示的一種磁體玩具，讓學(xué)生用所學(xué)的磁學(xué)知識去判斷誰有磁性？是金屬球還是金屬棒、還是兩者都有，你有哪些辦法？

大部分學(xué)生猜想金屬球有磁性，而金屬棒沒有磁性，判斷的依據(jù)是實驗現(xiàn)象“磁體可以吸引很多回形針”，金屬球相當于磁體，金屬棒相當于回形針.接下來怎么用實驗去判斷？大家想到可以利用磁體的吸鐵性去判斷，可以利用磁極間的相互作用規(guī)律去判斷，這兩種辦法都是可以的.最后有同學(xué)想到用小磁針來檢驗，把小磁針分別放到金屬球與金屬棒的周圍，觀察小磁針的指向是否發(fā)生改變，這種方法是不可取的，你會發(fā)現(xiàn)在它們周圍的小磁針都會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，實際上玩具中的金屬球是沒有磁性的，有磁性的是金屬棒，而這套玩具的名稱叫“磁力棒”，就是因為金屬棒有磁性.當你把小磁針放到原來沒有磁性的金屬球周圍時，金屬球會被小磁針磁化，進而讓小磁針的指向發(fā)生改變.不要忘了小磁針的初始身份，它是一個磁體.

在2015年南京市的中考題中也曾出現(xiàn)過用小磁針去判斷磁性.

例3（2015南京）如圖4所示，一張百元新鈔票好像被一支筆“戳通”了，實際上這張新鈔票依然完好無損，這里應(yīng)用了磁現(xiàn)象的有關(guān)知識.原來，這支筆的筆桿（紙幣的下方）與筆頭（紙幣的上方）可以互相分離，筆桿上與筆頭相連的一端內(nèi)部裝有小磁鐵，則筆頭內(nèi)的材料可能含有（選填“銅”、“鐵”或“塑料”）.若想探究筆頭內(nèi)的材料是否有磁性，現(xiàn)提供下列器材：①小磁針、②大頭針、③碎紙屑，其中可用來完成探究任務(wù)的有（填序號）.

最后一問，可以用來完成任務(wù)的是①、②.如果最后一問改成如何用小磁針來完成探究任務(wù)，可能會有很多同學(xué)用小磁針的指向性去判斷，這樣也增加了題目的難度.大家為什么會想到這種方法？筆者認為，在教材中曾多次出現(xiàn)根據(jù)小磁針的指向來判斷電流周圍磁場的存在和磁場的方向，導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生了負面的知識遷移，這可能也是學(xué)生錯誤的根源所在.

同樣的實驗器材，能從不同的角度去考察，且能履出履新，這可能就是中考后大家對中考考題期盼的一個原因所在.教師如能選擇合適的角度，挖掘一類中考好題，必將能更加完善學(xué)生的知識面、提高學(xué)生的思維能力.