如何巧用類比法開展磁感應強度教學

王金貴

電磁學是高中物理的重難點，許多學生感覺該部分內容比較抽象，很難直觀感受電磁學中某些中的概念或原理，而類比教學法作為高中物理課程標準的基本要求，在探究物理規律的教學中時常用到。巧用類比法可以幫助學生借助熟悉的知識理解快速加深對新概念、規律、原理的認識和應用，幫助學生突破重難點，樹立物理學習自信心。

一、類比法在磁感應強度概念中的應用

在進行磁能感應強度的教學中，教師可以引入電場強度進行類比教學。電場強度教學學生掌握的相對比較牢靠，而且為中學物理的重點知識，而且學生接觸的比較早，印象比較深刻，和電磁感應強度有許多類似的物理性質，學生類比學習，會建立高效課堂。

開始引入電磁感應強度教學時，教師首先拋出學生熟悉的問題。首先教師可以舉例生活中具有磁性的物質，例如電磁體，普遍存在于電器當中，我們用來聽歌的耳機會吸引到一起。家中門后有一門吸，防止風采吹動門帶來噪音和破壞。實驗室經常看到的各種形狀的磁鐵，這也一特殊的物質可以吸引其他物質。教師進行演示，在桌面放置一枚鐵釘，在磁鐵沒有接觸到鐵釘的情況下，鐵定被吸引到磁鐵上。他們之間是靠什么進行傳遞的，借此引入磁場。磁場的基本特性是對放入其中的磁性物質或者通電導線有力的作用，引入磁感應強度概念。這和之前學習的電場有很多相似之處。我們就可以進行電場和磁場的類比學習。

電場的基本特性是電場中的電荷對電場產生力的作用。對電場力的概念進行詳細引入，在空間中存在點電場Q，在電場Q中的固定一點放入一個電荷，讀數為q1，受到的電場力為F1，此時，移走q1，再在剛才的固定點放入一個電荷，讀數為q2，此時受到的電場力為F2，分別計算F1與q1比值和F2和q2之間的比值，發現二者比值為恒定數值，該恒量就反映了電場的性質，物理學中稱為電場強度。

同樣的物理學中還存在一種磁場，磁場的基本特征是什么？對磁場的特性又該如何描述？這就是接下來要學習的新概念，磁場強度，磁場的基本特性就是對其中的電流，就是通電導線存在磁場力的作用。通過類比同學們可以發現電場和磁場的基本特征都是對其中的某一要素產生力的作用。

二、類比法學習磁感應強度的方向

在引入磁感應方向學習之前，教師通過地球磁場的分布情況可以使用多媒體進行闡述。在實際生活中，尤其是戶外運動經常會帶一個指南針，指南針的作用是什么？基本作用就是指明方向，那么是什么使磁石具有明確方向的作用呢？就是地球產生的磁場定方向，這也恰好說明了磁場具有方向。

教師可以給學生展示一個簡單的物理實驗。一般在物理實驗室會經常見到磁鐵和小磁針。在實驗室資源充足的情況下，教師可以引導學生一起探究。讓學生進行小組分工，在實驗臺中間方一塊磁鐵，然后在磁鐵周圍拜一圈小磁針儀4-8枚為宜，同學們對不同位置的小磁針北極的指向進行觀察并記錄，主要觀察小磁針的指向是否相同。然后再讓同學們依次在同樣的方位擺放一枚磁針，觀察和剛才的磁針指向是否一致。然后學生回答并進行展示。

實驗結束后進行總結，磁場中不同位置的小磁針北極指向的方向不同，說明磁場中存在力。而且同樣磁場中同一位置的小磁針指向的方向是固定的，這正和我們生活中利用指南針辨別方向是同樣的道理，地球是一個偌大的磁場，我們處于不同的位置，但受到同樣來自于地球磁場的作用，磁針的北極一直指向北方，也就是地球磁場的北極是固定不變的。

三、類比法學習磁感應強度的大小

在進行磁感應強度大小的檢驗中，由于磁針無法分離南北極，所以我們不能用磁針對磁感應力的大小進行檢驗。但之前學生學習過磁場對通電的導線有作用了，于是就可以利用通電導向感受磁場的強弱。

我們用來檢驗的方法是檢驗電流元，要使導線中存在電流，需要接入電源。由于孤立的電流源并不存在，需要借助相當長的導線接入。同學們可以猜想影響磁感應強度大小的因素是什么？電路電流？導線長度？或者是磁場強度？

實驗中采用控制變量法，設置實驗裝置，由釹鐵硼強磁體提供強磁場，通電線圈放入磁場中，使用彈簧測力計對安培力施測。學生可以和教師一起完成實驗。借助電源、強磁體、彈簧秤、安培表、滑動變阻器、線圈等實驗設備進行實驗。首先保持實驗中的磁場和導線長度不變，改變電流。然后保證磁場和電流不變，改變導線長度。實驗后，學生們會意識到，在導線和磁場方向垂直時，受力大小與電流、導線長度和二者乘積無限趨近。

其實物理學家做過許多精確的試驗，表明將通電直導線垂直放置在具有一定強度的磁場中，導線所受的力與電流強度I和導線長度L成正比，也可以說是磁場力和電流強度和導線長度的乘積成正比。實驗過程中，無論怎樣改變電流強度或者導線長度，I·L的乘積擴大多少倍，磁場強度值也就改變為原來的多少倍。在某一磁場下，F/IL的比值為恒定的。但若改變導線在磁場中的位置，那么在垂直磁場中放置的通電導線磁場力和強度與導線長度的比值會改變，但仍就是恒量，這就反映了磁場的性質。就如電場的特性用電場強度表示一樣，磁場特性用磁感應強度表示。而且二者性類比如下：電場強度E和電荷、電場力無關，與電場本身的性質有關。磁感應強度B和電流、導線長度無關，和磁場本身的性質有關。

結束語

在教學中使用類比法不僅僅是物理教師獨有的專利，引入到物理課堂中，類比教學法又重新構建一種全新的教學模式，可以激發學生的學習興趣，鍛煉思維能力，在物理學習中發現新的學習規律，體驗發現學習的快樂，更加深對物理學科的認識，培養靈活的思維習慣和創新精神。恰當的使用類比教學法，需要學生和教師之間的配合教師需要，對教師的素質要求比較高，清楚掌握教學目標，理解課程標準和培養目標，進行教學設計和方法的創新，提出的問題要合理、漸進并具有啟發性，才能使學生產生學習熱情，幫助學生加深知識理解，讓學生掌握學習的方法，能夠做到觸類旁通，實現自主探究學習。

（作者單位：寧夏育才中學）