自制“磁场力作用效果演示装置”，本文主要内容关键词为：磁场论文,力作论文,演示论文,装置论文,效果论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
物理教具与物理实验有助于学习者加深对所学知识的理解[1]。笔者自制的“磁场力作用效果演示装置”为一套复合实验装置，可以用于观察磁场力作用下小车的匀加速运动情况，同时还可以与外力作用下小车的匀加速运动情况形成对比。此外，通过改变磁场力的方向、磁感应强度、电流的方向等条件，可分析研究磁场力的影响因素。 一、演示装置的构成 该演示装置包括两个部分：第一部分为带金属棒的小车加速度测试装置，由光滑平板、小车、打点计时器、导线、挂绳、砝码、空心铝管组成。该部分具有如下特征：小车的顶端固定一根金属棒（长约为20cm），金属棒的两端连接着带有绝缘外壳的导线，分别用于连接外部蓄电池的正极和负极；小车的前端通过挂绳连接砝码，小车的后端通过条带纸连接打点计时器，具体组成详见图1。第二部分为磁场立体框架，由光滑木板（两块）、金属立柱（4根）、方磁铁（10块）组成，组成示意图见图2。
二、制作方法 1.带金属棒的小车加速度测试装置的制作 在该部分装置的制作中，小车、打点计时器、砝码等工具选用成型的产品，只需要对小车的顶部进行改进即可。具体为：在小车的顶端设置一个凹槽，凹槽的弧度与所选用的金属铝管的半径相同，利用胶水（建议选用AB胶）实现小车与金属铝管的稳固；在金属铝管的两端设置导线连接的接口，并依据实验方案决定是否需要连接导线。当选择不连接导线时，该部分装置（小车、砝码、打点计时器）可用于研究恒定拉力作用下小车的匀变速运动规律；当选择连接导线时，将导线的两端连接蓄电池，就会有电流流过金属铝管。而将该部分装置放置于磁场立体框架中，通过改变小车的运动状态，就可分析研究磁场力的作用效果。 2.磁场立体框架的制作 （1）选用两块平整光滑的木板，其长、宽、高分别为100cm，25cm，10cm。 （2）用金属立柱将两块木板的4个边角固定，形成空间相对的上下两块木板结构。 （3）分别在两块木板的内部开挖5个平行布置的凹槽[2]，凹槽的长、宽、高分别为20cm，10cm，10cm。 （4）将10块长、宽、高分别为20cm，10cm，10cm的方磁铁放置于每个凹槽中，并实现方磁铁的稳固。 三、使用方法 该演示装置可用于力学、电磁学等多种物理现象的研究，现列举以下实验方法，供读者参考。 1.磁场力作用下的小车匀加速运动 磁场力作用下的小车匀加速运动见图3。 （1）将带有金属铝管的小车放置于光滑木板之上，小车的尾端通过条带纸连接打点计时器，金属铝管的两端连接导线，导线的一端连接蓄电池的正极，导线的另一端连接蓄电池的负极，蓄电池内部设置开关，以控制其是否输出电流。 （2）将该装置放置于磁场立体框架的内部。 （3）打开蓄电池的电流开关，电流将会通过导线流过金属铝管，此时放置在磁场框架中的金属铝管将会受到磁场力的作用，在此力的作用下小车将会由静止状态转为匀加速直线运动。 （4）改变电流方向或电流大小，分别研究不同情况下小车的运动状态，以此反映磁场中金属铝管所受磁场力的作用效果。
2.磁场力作用下的小车变加速运动 磁场力作用下的小车变加速运动见图4。 （1）将带有金属铝管的小车放置于光滑木板之上，小车的尾端通过条带纸连接打点计时器，金属铝管的两端连接导线，导线的一端连接蓄电池的正极，导线的另一端连接蓄电池的负极，蓄电池内部设置开关，以控制其是否输出电流。小车的另一端通过挂绳连接金属砝码，即施加外力使小车保持静止状态。 （2）将该装置放置于磁场立体框架的内部。 （3）撤去外力，此时小车将会在砝码拉力的作用下开始运动。 （4）打开蓄电池的电流开关，电流将会通过导线流过金属铝管，此时放置于磁场框架中的金属铝管将会受到磁场力的作用，小车的运动状态将会发生变化。若磁场力与砝码拉力的方向相同，则小车开始作匀加速（加速度增大）直线运动；若磁场力与砝码拉力的方向相反，则小车的加速度将会降低。 （5）改变金属铝管中的电流方向与电流大小，则金属铝管所受的磁场力将会发生改变，小车也会呈现出不同的运动特征。
四、演示装置优点 该演示装置是高中物理力学实验与电学实验的有机结合，装置制作简单，操作容易且效果良好；可以清晰地展示电磁力的作用，直观易懂，易于被学生接受和理解，能有效地辅助磁场力的教学。
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