【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《法拉第电磁感应定律演示实验研究》，欢迎阅读！
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 法拉第电磁感应定律演示实验研究 作者：杨雨锟 来源：《科学与财富》2015年第30期 摘 要：笔者通过对我国使用的各个版本的高中物理教材研究发现，目前没有任何一个版本的物理教材中专门对法拉第定律的演示实验进行讲解。本文以法拉第电磁感应定律的演示实验为研究点，就该定律演示实验进行全面的研究，以期为我国高中教师和学生进行物理科目的教学和学习提供一定的帮助。 关键词：法拉第电磁感应定律；演示实验；研究 一直以来，法拉第电磁感应定律和麦克斯韦方程都是物理学中电磁场这一理论的重要部分，特别是法拉第定律，更是高中物理这一教育学科中的重要教学内容。 一、研究的目的和意义 要想有效的突出法拉第定律在物理学中电磁学方面的重要作用，设计一个十分有效且带有较强直观性的演示实验是十分必要的。只有让学习该定律的所有高中生都可以在愉快且轻松的演示实验探究活动中全面的理解法拉第电磁定律中所感应的电动势同磁量的变化率之间存在的关系，才能够让其更好地理解电磁感应这一现象，从而有效的突破其在学习电磁感应时遇到的阻碍，学习的更加顺利，进而突破在高考中涉及到的此方面的重点和难点问题，提高其高考成绩。 二、研究的方法和过程 笔者主要依靠实验探究法来对法拉第电磁定律的演示实验进行全面的研究，以便为高中物理教学和学习提供一定的帮助。首先，我们通过对不同教材的比较来分析人们对法拉第感应定律演示实验的研究情况。通过这么多年以来对高中物理教材和教学课程的改革，我国高中主要使用的物理教材有三种，分别是：全日制的普通高级中学的物理教科书，这一版本包括了必修和选修两种、1995年版的高级中学课本、以及目前使用的普通高中课程标准实验物理教科书。随着我国教学改革的不断深入，我国高中物理教材体系也在随之不断的变更的修改，但是，无论是哪一个版本的物理教材体系，其在法拉第定律演示实验研究方面都没有太大的改动，全部都是采用通过第一节知识的学习后，直接的提出法拉第定律；虽然其在第一节中给出了有关感应电动势或者是感应电流产生的条件，但在第二节中直接向学生提出感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，我觉得这样的处理给人感觉有点突然，就法拉第发现电磁感应定律的过程而言，也是先在实验的基础上加以推论，而这一节的处理给人感觉既无严密的理论推导又无定量的实验论证，三种教材都是直接把法拉第电磁感应定律搬给学生，虽然我们无法在高中现有知识的基础上加以论证，但至少应该有实验论证。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 三、研究得出的结论 就目前来看，虽然现有的高中教材以及网络上有关法拉第定律的知识中，都有提到磁通量变化率同感应电动势之间存在的关系；但是，无论是教材还是网络，其都没有找出最具有可行性和实际实用性的、用来解释感应电动势变化的大小是同磁通量变化率有关系的探究方案。笔者通过查阅目前已有的有关法拉第定律的文献发现，所有文献以及高中教材都只讲述了结论，对于该定律的理论推导与实验论证都不存在。这一情况的出现，很容易导致学生由于对自己学习内容不了解、教师对于自己教学任务掌握不全面而造成高中生在物理这一科目上学习困难的情况。 四、设计理念的创新 因此，要想提升学生的学习效率，笔者认为可以从以下几个方面来改变法拉第定律实验：第一，演示实验过程需要简单、便利、快捷，具有较高的直观性和趣味性；第二，实验过程中使用的器材应该能够被反复使用，实验的过程也可以循环反复操作，在实验过程中，学生需要对实验现象进行反复观察，以便有效的节约资源；第三，教师需要保证每一个学生都可以在轻松愉快的氛围中完成自主动手实验，以便更好地理解感应电动势的大小与磁通量的变化率之间的关系。此外，创新过后的演示实验还需要具备可以让每一位教师都能够将其带入到教师中的特质，从而更好地方便学生动手操作。 五、设计思路 原型启发：在一次改装用铜管演示楞次定律时，受到启发能不能用磁铁的自由落体运动穿过线圈产生感应电动势，而将感应电动势与磁通量变化率的关系转变为感应电流与物体位移的关系。设计思路：让磁铁在塑料管中自由落体运动穿过线圈产生感应电流，我们就比较线圏在S. S/2.S/4的感应电流与物体位移的关系。这样就让实验器材最简化，实验现象最直观，又便于实验操作，满足每一位同学和老师都能进行操作，而且可以反复操作，成功率达到百分之百。 六、设计原理 原理：笔者通过对线圈半径、导线电阻率为和导线横截面积进行分别设值，和推论，得出线圈当中具有的感应电流的关系为：第一，电流与实验线圈的匝数无关，线圈的电阻率要小，线圈半径要小，导线要粗一点。第二，在线圈参数一定时，感应电流与磁通量变化率成正比。与此同时，磁铁每次从高处自由下落到穿入线圈时，穿过线圈的磁通量变化率最大，此时电流表的读数最大，此时，我们就需要比较每次电表的读数最大值。磁铁每次从高处自由下落到穿入线圈时，每次穿过线圈的磁通量变化量是相同的，但由于下降高度不同，磁铁穿过线圈的速度不同，而每次磁铁穿人线圈的位移相同而且还比较小，磁铁在这短暂的时间内速度的变化很小；并且，由于安培力很小，所以，在这一过程中，它的作用可以忽略。所以磁铁穿人线圈的龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 时间与它的瞬时速度成反比。即磁铁穿人线圈时的速度越大，穿过线圈的磁通量的变化的越快磁通量的变化率就越大。而磁铁穿入线圈时的速度与位移的二分之一次方成正比，因而我们只需验证感应电动势后者是感应电流的大小与磁铁位移的二分之一次方是否成正比。 七、设计方案 实验器材：铁架台、线圈、数字电表、条形磁铁、导线、塑料管。 实验程序：首先，将线管固定在铁架台上，线圈通过线管固定在线管的下方用来连接电流表，此时，需要将表选择在AC200mA档上；其次，多次将磁铁从线管上方的同一个位置由静止释放，同时记录下此时电流表上的最大值；然后，将线圈移动到线管的四分之一或者是二分之一处重复试验；再次，对前后两次记录的电流表的最大值进行对比，并比较器同磁铁位移的二分之一次方的关系，从而得出实验结论；最后，收拾整理实验器材。 八、演示实验方案的应用推广价值 实验设计方案自身的优势：第一，使用的实验器材简单，而且常见，购置起来比较方便，实验成本低；第二，实验过程操作简单，未使用危险性实验器材和材料，实验过程不存在安全隐患；第三，由于数字电表自身具有较高的灵敏性和精确度，所以，整个演示实验使用的时间较短，且实验效果好、实验效率高；第四，整个实验过程可反复循环操作，便于学生对实验过程和结果进行反复观察这就可以使成功率达到百分之百。 九、总结 总而言之，作为在物理学和高中物理中占据重要地位的法拉第电磁定律，其不仅对于提高高中物理教学质量以及学生的学习效率和学习成绩具有十分重要的作用，加强对该定律的理论和演示实验的研究，还有利于提高其对于推动物理学发展的作用。为了有效的提升该定律在高中物理教学中的教学质量和学生成绩，从而更好地推动该定律的发展，不断的加强对该定律演示实验的研究是十分必要的，这也是相关专家学者未来的研究任务。 参考文献 [1]顾士明.法拉第电磁感应定律教学设计再思考[J].湖南中学物理，2009，10：64-66. [2]赵晓阳.法拉第电磁感应定律教学设计[J].考试周刊，2012，14：121-122. [3]李强，张炳祥.用DIS系统验证“法拉第电磁感应定律”实验报告[J].中学物理，2013，01：40-41. 作者简介：杨雨锟（1998-），男，湖北武汉人，汉族，武钢三中高三学生。 本文来源：https://www.dywdw.cn/6cc96cf2bdeb19e8b8f67c1cfad6195f312be8c5.html
下载此文档
搜索文档
阅读：
文档下载
2023-04-19
