磁生電演示實驗的改進

馬興忠 蹇桂花

(甘肅省華亭市職教中心 甘肅華亭 744100)

物理是以實驗教學為基礎的一門學科，實驗教學是培養學生動手、動腦，學好物理的最好的方法。課堂上的演示實驗對學生觀察得出結論很關鍵。演示實驗做得成功，容易激發學生的求知欲，同時也能能讓學生心服口服。因此，為了讓其實驗效果更易觀察、易記錄、易理解，教師要對部分演示實驗進行改進。這是十分必要的。

九年級物理人教版，電磁感應第五節磁生電，一開始有一個演示實驗。實驗裝置是一個蹄形磁鐵，內部放一枚鐵釘，兩端用導線相連，外接一個靈敏電流計，組成閉合電路。如下圖所示：

該課要用這個實驗裝置驗證磁能生電。課前，筆者按照這個實驗電路圖組裝電路，然后按照實驗要求讓導體在磁場中靜止和做各種運動。這時，靈敏電流計的指針就是不動。筆者檢查了一下，線路是閉合的，沒有松動。我是按課本圖的元件組裝的電路，過兩天就要給學生上課，萬一做不成功，那學生對磁能生電不就產生懷疑了嗎？這樣，后面的教學也無法進行，發動機原理就無法再講。不行，我要想辦法找出演示實驗失敗的原因，重新確定實驗的方法。

為此，筆者分析是不是一枚鐵釘切割磁感線產生的電流太小或是磁鐵磁性太弱？之后又加了一個蹄形磁鐵，按照上述方法操作，靈敏電流計指針還是不動。由此看來，這不是磁性弱的問題。我就思考，能不能在鐵釘上繞線，組成一個簡易線圈，改進實驗裝置(如下圖)：

筆者在鐵釘上繞上銅絲組成閉合電路，讓鐵釘在磁場中切割磁感線運動，靈敏電流計指針明顯動了。這說明電路中產生了電流，說明實驗是成功的。但要讓全班50幾個學生都看到，這個實驗還需改進，還需在鐵釘上下功夫。

我又思考，能不能換成一個小型線圈？這樣產生的電流會更大。于是，我在學校實驗室里找了一根小型線圈，重新改進了實驗裝置，也就是把第二幅圖的鐵釘繞線改成一個小型線圈。沒想到一閉合開關，當用這個小型線圈切割磁感線運動時，靈敏電流計指針擺動的幅度特別大。這說明產生的電流非常大，實驗的直觀性很強。筆者真沒想到，通過反復改進，這個實驗效果這么好！用在課堂上演示，學生肯定會很興奮。雖然已經深夜，我一點也不感覺到累，因為這關系到50多個學生能不能聽懂這堂非常重要的課，演示實驗做成功了，心里的石頭也放下了。

第二天，我照著這個方法演示，讓線圈在磁場中靜止或上下左右運動時，發現只有像刀一樣切割磁感線，靈敏電流計指針才擺動，實驗效果非常明顯。學生通過觀察，都看到閉合電路中的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，電流計指針大幅度擺動。這說明導體中產生了電流，說明磁能生電[1]。人們就是利用這個原理，制造了發電機。接下來，分組讓學生做，他們做得都很成功。學生感覺到很神奇，學習的積極性空前高漲。他們好像進入神秘的電的王國，遨游在知識的殿堂里不知返，討論得非常熱烈，爭先動手操作，實踐能力得到鍛煉，對知識的理解也很深刻。接著講述發電機原理，拿出手搖發電機的模型教具，教師先演示，用手搖動，小燈泡發光，再讓學生觀察發電機的內部構造，確認是在蹄形磁鐵內放一個矩形線圈。手搖的過程中，線圈就會做切割磁感線運動，磁場中就會產生電流，外接的小燈泡就會亮。這里的小燈泡相當于剛才演示實驗中的靈敏電流計，小燈泡亮和電流計指針擺動效果是一樣的。這和剛才的知識緊密相連、環環相扣。學生反復試驗，仔細觀察，從而發現了磁能生電的奧妙，興奮之情無法言表，討論得更熱烈。教師順勢加以引導，接著講發電機原理。這樣，學生就很容易理解，同時也就明白發電機為什么是把機械能轉化為電能的裝置，對磁能生電就更加深信不疑。

在隨后的教學中講述持續電流，需要電刷和銅環，實際的發電機比手搖發電機復雜得多，但基本的組成還是磁鐵和線圈，學生看后也能很快理解。這樣就能讓學生自學水力發電和火力發電的原理及水力發電廠和火力發電廠的設置。對照前面實驗，再結合附近的火力發電廠，教師稍作點撥，學生就能明白火電廠動力是從哪里來的。沒想到，一個演示實驗的改進，會使課堂教學獲得如此大的成功，筆者也從課改中嘗到了甜頭。

通過這個改進實驗表明，物理教學是一個以實驗和演示實驗為主的教學。實驗是物理教學的生命線，演示實驗或實驗做得成功與否，關鍵在于教師能否認真鉆研、細心分析、大膽嘗試和改進。教師只有在課改中不斷尋找最佳方法，解決存在的問題，朝著有利于學生學習、理解、弄通的方向努力，才能真正適應新時代的教學。